专用集成电路与系统设计
集成电路设计和系统级芯片设计的区别
集成电路设计和系统级芯片设计的区别集成电路设计和系统级芯片设计是半导体行业中两个非常重要的概念。
虽然两者在某些方面具有相似之处，但在许多方面也存在巨大的区别。
因此，本文将深入探讨集成电路设计和系统级芯片设计之间的区别。
1.概念和定义集成电路设计是指将许多电路组合成一个芯片的过程。
这些电路可以是数百种不同类型的电路，包括基本逻辑门、计数器、寄存器、缓存，甚至是微处理器。
因此，集成电路设计非常复杂，需要经验、技能和专业知识。
系统级芯片设计也是将许多电路组合在一起。
但是，与集成电路设计不同，系统级芯片设计不只是一群电路的聚合。
它是一种更为高级的设计方法，将硬件和软件的工作集成在一起。
因此，系统级芯片设计需要广泛的技能和知识，包括硬件设计、软件开发、信号处理等。
2.设计流程的不同集成电路设计和系统级芯片设计之间还有一些设计流程上的不同。
集成电路设计的过程非常复杂，因为它需要设计大量的电路以及它们之间的交互。
因此，集成电路设计通常分为几个步骤，包括电路的分析、电路的设计和验证、电路的模拟和优化等。
系统级芯片设计通常需要更多的软件设计工作。
在这种设计中，系统架构设计和需求分析非常重要。
系统级芯片设计过程通常包括需求分析、系统架构设计、硬件开发和软件开发等步骤。
3.设计目标和应用领域集成电路设计和系统级芯片设计也有不同的设计目标和应用领域。
集成电路设计通常用于创建数据存储器芯片、微处理器、数字信号处理器、基本逻辑门、计数器和寄存器等。
集成电路设计通常是用于处理数据和数字信号的。
系统级芯片设计通常用于开发大型系统，如手持设备、机器人、传感器和智能家居等。
系统级芯片设计通常涉及多个领域，如嵌入式系统、通信、信号处理和机器学习等。
4.设计方法和技术集成电路设计和系统级芯片设计使用不同的设计方法和技术。
在集成电路设计中，主要使用数字设计方法和技术。
数字设计方法和技术通常包括硬件描述语言（HDL）、电路模拟、电路布局、放大器设计等。
集成电路设计与集成系统就业岗位
集成电路设计与集成系统就业岗位集成电路设计与集成系统是现代电子信息领域中的重要岗位之一。
随着科技的不断进步和应用的广泛推广，集成电路设计与集成系统的需求不断增加，相关就业机会也日益增多。
本文将从集成电路设计与集成系统的定义、相关技术、就业前景等方面进行阐述。
一、集成电路设计与集成系统的定义集成电路设计是指将多个电子元器件（如晶体管、电阻、电容等）集成到一个芯片上的过程，通过电气连接和逻辑功能的设计，实现电子系统的功能。
集成电路设计的目标是提高电路的性能、降低功耗、减小体积，并提高可靠性和集成度。
集成系统是指将多个集成电路和其他组件（如传感器、执行器等）集成到一个系统中，通过相互协作实现特定的功能。
集成系统的设计需要考虑电路、软件、信号处理、通信等多个方面的知识，以满足特定应用的要求。
二、集成电路设计与集成系统的技术1. 电路设计技术：包括模拟电路设计、数字电路设计、混合信号电路设计等。
模拟电路设计主要涉及电压、电流、功率等连续变化的信号处理；数字电路设计主要涉及二进制信号的处理和逻辑运算；混合信号电路设计则是模拟电路和数字电路的结合。
2. 芯片设计技术：包括逻辑设计、物理设计和验证等。
逻辑设计是将电路的功能需求转化为逻辑电路的设计，采用硬件描述语言进行描述；物理设计是将逻辑电路转化为物理布局和连线的过程，包括芯片的平面布局、电路的布线等；验证是对设计的正确性进行验证，主要包括功能验证和时序验证等。
3. 系统集成技术：包括硬件设计和软件设计。
硬件设计主要涉及电路的选择、接口设计和系统的集成；软件设计主要涉及系统的控制和运行，通过编程实现系统的功能。
三、集成电路设计与集成系统的就业前景随着电子产品的快速发展和应用领域的不断扩大，集成电路设计与集成系统的就业前景非常广阔。
以下是几个相关岗位的介绍：1. 集成电路设计工程师：负责芯片的逻辑设计、物理设计和验证等工作，熟悉硬件描述语言和芯片设计工具。
2. 系统集成工程师：负责将多个集成电路和其他组件集成到一个系统中，进行硬件设计和软件设计，具备系统级的思维和工程能力。
集成电路设计与集成系统主要课程
集成电路设计与集成系统主要课程集成电路设计与集成系统是电子信息工程专业中的重要课程，旨在培养学生掌握集成电路设计和集成系统的基本理论和实践技能。
本文将从两个方面进行阐述，分别是集成电路设计和集成系统。
集成电路设计是指将多个电子元器件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一个芯片上，形成一个完整的电路系统。
集成电路设计是电子工程中的核心技术之一，对电子设备的性能和功能起着至关重要的作用。
在集成电路设计的课程中，学生将学习到数字电路设计、模拟电路设计、射频电路设计等方面的知识。
在数字电路设计方面，学生将学习到数字电路的基本原理和设计方法，包括逻辑门电路的设计、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计等。
通过学习这些内容，学生可以掌握数字电路设计的基本技能，为后续的集成电路设计打下坚实的基础。
在模拟电路设计方面，学生将学习到模拟电路的基本原理和设计方法，包括放大器电路的设计、滤波器电路的设计、功率放大器电路的设计等。
通过学习这些内容，学生可以了解模拟电路设计的基本原理和方法，并能够运用所学知识解决实际问题。
在射频电路设计方面，学生将学习到射频电路的基本原理和设计方法，包括射频放大器电路的设计、射频混频器电路的设计、射频滤波器电路的设计等。
通过学习这些内容，学生可以了解射频电路设计的基本原理和方法，并能够应用所学知识进行射频电路设计。
集成系统是由多个集成电路组成的一个完整的系统。
集成系统的设计是集成电路设计的延伸和拓展，旨在将多个集成电路组合成一个具有特定功能的系统。
在集成系统的课程中，学生将学习到系统级设计、系统级集成、系统级测试等方面的知识。
在系统级设计方面，学生将学习到系统级设计的基本原理和方法，包括需求分析、系统框架设计、系统接口设计等。
通过学习这些内容，学生可以掌握系统级设计的基本技能，为后续的集成系统设计打下坚实的基础。
在系统级集成方面，学生将学习到不同集成电路之间的连接和通信方式，包括串行通信、并行通信、总线通信等。
集成电路设计与集成系统专业就业前景
集成电路设计与集成系统专业就业前景引言集成电路设计与集成系统是一个在信息技术领域具有重要地位的专业，随着科技的不断进步，集成电路的需求正在逐渐增加。
本文将探讨集成电路设计与集成系统专业的就业前景。
就业需求随着电子产品的不断普及和更新换代，集成电路的需求越来越大。
因此，集成电路设计与集成系统专业毕业生的就业前景非常广阔。
他们可以在各个领域就业，例如电子设备制造企业、通信设备公司和电子产品研发部门等。
行业发展趋势1.物联网的兴起：物联网是未来发展的重要趋势之一，而集成电路技术是物联网的核心。
因此，集成电路设计与集成系统专业的就业前景将受到物联网行业的推动。
2.人工智能的发展：人工智能技术需要大量的计算和存储资源，而集成电路设计与集成系统专业可以提供高性能的芯片设计和系统架构支持。
随着人工智能技术的发展，集成电路设计与集成系统专业的就业前景将随之增加。
3.新兴技术的需求：随着科技的不断进步，新的技术和应用不断涌现。
例如5G通信技术、大数据分析和云计算等领域的发展都需要集成电路设计与集成系统专业的支持。
工作职责集成电路设计与集成系统专业的毕业生通常承担以下工作职责： - 设计和开发集成电路芯片； - 进行电路仿真和性能优化； - 进行系统级设计和调试； - 参与硬件和软件集成的工作； - 解决电路设计中的问题。
就业岗位毕业生可以选择以下岗位就业： 1. 集成电路设计工程师：负责集成电路的设计和开发工作，与其他部门协作完成产品的设计。
2. 芯片验证工程师：进行芯片性能验证和仿真，确保芯片设计符合规格要求。
3. 系统级设计工程师：负责系统架构设计和调试工作，确保集成电路与其他组件的协同工作。
4. 器件工程师：进行电路布局与制程工艺，保证电路在制造过程中的稳定性和可靠性。
5. 工艺工程师：负责集成电路的制造工艺和流程优化，提高生产效率和产品质量。
薪资待遇集成电路设计与集成系统专业的毕业生薪资待遇较好。
电路设计中的集成电路与系统级设计
电路设计中的集成电路与系统级设计在现代科技飞速发展的时代，电子产品的应用已经渗透到了我们生活的各个方面。
而这些电子产品的核心就是电路设计。
电路设计是将各种电子元器件按照一定的规则和结构组合起来，实现特定功能的过程。
而在电路设计中，集成电路和系统级设计是两个不可忽视的重要概念。
集成电路是将大量的电子元器件集成于一块芯片上的技术，它将传统的组件引线和插座的形式化为一个微小的芯片。
集成电路的诞生使得电子设备更加小型化、高效化和可靠化。
通过集成电路，我们可以将复杂的电路系统整合在一个芯片上，大大提高了电路设计的灵活性和可扩展性。
而系统级设计则是在整个产品设计过程中将各个子系统进行集成，使其协同工作，实现整体功能的设计过程。
随着电子产品功能的不断增加和复杂性的提升，系统级设计的重要性也越来越凸显。
通过系统级设计，可以在产品设计阶段就充分考虑到各个子系统之间的协同工作和各种功能的实现，从而提高产品的可靠性和性能。
在电路设计中，集成电路和系统级设计紧密联系，相辅相成。
集成电路作为电路设计的基础，通过在一个芯片上集成大量的电子元器件，为系统级设计提供了更多的可能性。
而系统级设计则通过将各个子系统进行集成，实现各个功能的协同工作。
这样，集成电路和系统级设计可以形成一个良性循环，不断提升电路设计的效率和质量。
在实际的电路设计中，集成电路和系统级设计的应用十分广泛。
例如，在手机的设计中，集成电路可以将处理器、显示屏、摄像头等功能模块集成在一个芯片上，大大降低了手机的体积和功耗。
而系统级设计则可以将通信模块、应用软件、电源管理等子系统进行集成，实现手机的整体功能。
除了手机，集成电路和系统级设计在汽车、医疗设备、航天器等领域也有广泛的应用。
通过集成电路和系统级设计，可以使得这些电子产品更加智能化、高效化和可靠化，为人们的生活和工作带来了很多便利。
总之，电路设计中的集成电路和系统级设计是不可分割的两个概念。
集成电路通过在一个芯片上集成大量的电子元器件，提高了电路设计的灵活性和可扩展性。
集成电路设计与集成系统专业完全解析
集成电路设计与集成系统专业（本科、学制四年)Integrated Circuit Design & Integrated System一、专业简介集成电路设计和应用是多学科交叉高技术密集的学科，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。
“集成电路设计和集成系统”是国家教育部2003年最新设立的本科专业之一。
目前国内外对集成电路设计人才需求旺盛。
本专业主要以培养高层次、应用型、复合型的芯片设计工程人才为目标，为计算机、通信、家电和其它电子信息领域培养既具有系统知识又具有集成电路设计基本知识，同时具有现代集成电路设计理念的新型研究人才和工程技术人员。
二、培养目标和培养范围培养目标：本专业以集成电路设计能力为目标，培养掌握微电子和集成电路基本理论、现代集成电路设计专业基础知识和基本技能，掌握集成电路设计的EDA工具，熟悉电路、计算机、信号处理、通信等相关系统知识，能够满足集成电路设计领域及相关行业工作需求，从事集成电路设计和集成系统的研究、开发和应用。
具有一定创新能力的适应现代化建设和当前急需的高级技术人才。
培养范围：本专业学生将具有以下方面的知识与能力：1、扎实的数理基础和外语能力；2、充实的社会科学知识，在文、史、哲、法、社会和政经等领域有一定的修养；3、模拟、数字电路基本原理与设计的硬件应用能力；4、信息系统的基本理论、原理与设计应用能力；5、计算机和网络的基本原理及软硬件应用能力；6、微电子及半导体器件基本理论知识；7、集成电路基本理论与原理以及集成电路设计与制造基本知识；8、集成电路设计、制造和EDA技术的基本知识与应用能力。
三、就业方向集成电路以及电子整机设计及制造等领域从事科研、教学、科技开发、生产管理和行政管理等工作；继续深造攻读电子信息类学科的硕士学位。
四、主干课程电路分析基础、信号课组、电子线路课组、计算机课组、微电子课组、电磁场与电磁波、电子设计自动化、集成电路分析与设计、集成电路工艺和版图设计、超大规模集成电路设计、VLSI测试技术、数字系统组成原理和设计技术、嵌入式系统设计、VLSI信号处理等。
集成电路设计与集成系统专业学什么
集成电路设计与集成系统专业学什么一、简介集成电路设计与集成系统专业是电子信息类专业中的一门重要学科。
随着现代电子技术的飞速发展，集成电路在电子设备中的应用越来越广泛。
因此，掌握集成电路设计和集成系统相关知识，对于培养电子信息类专业的学生的综合能力非常重要。
本文将介绍该专业学习的主要内容。
二、学科知识1.电子电路：学习电子电路的基本理论和设计方法，掌握模拟电路和数字电路的设计原理和实践技巧。
2.信号与系统：学习信号与系统的基本理论、信号分析方法和系统设计技术，了解信号处理和通信系统的基本原理。
3.数字电子技术：学习数字电路的设计方法、逻辑门电路和组合逻辑电路的设计与应用。
4.模拟电子技术：学习模拟电路的基本原理、放大电路、滤波器设计和运算放大器的设计与应用。
5.集成电路设计：学习集成电路设计的基本原理和方法，包括集成电路的逻辑设计、物理设计和验证技术。
6.通信原理：学习通信系统的基本原理、调制解调技术和信道编码技术，了解无线通信和光纤通信的基本原理和应用。
7.片上系统设计：学习片上系统设计的基本理论和方法，掌握嵌入式系统和数字信号处理器的设计与开发技术。
三、实践能力1.电路设计实践：进行电路设计、搭建、调试和测试，锻炼电路设计和实验操作技能。
2.仿真实验：通过电子电路设计软件进行电路仿真实验，验证电路设计的正确性和性能。
3.实际项目设计：参与集成电路设计或集成系统设计项目，锻炼实际项目开发和项目管理能力。
4.实验报告撰写：学习实验结果的分析和总结，培养实验报告撰写能力。
5.团队合作：参与团队项目，锻炼团队合作和沟通能力。
四、就业方向集成电路设计与集成系统专业的学生毕业后可在以下行业从事相关工作： - 芯片设计公司：参与集成电路设计、验证和流片工作。
- 电子产品制造企业：从事电子产品的硬件设计和开发工作。
- 通信设备公司：参与通信设备的电路设计和系统集成工作。
- 科研院所：从事科学研究和技术创新，推动集成电路和集成系统的发展。
集成电路设计与集成系统专业ppt-本科生招生
基础课程
电路分析
介绍电路的基本原理、分 析方法和电路元件。
数字逻辑电路
介绍数字逻辑基础、门电 路、组合逻辑电路和时序 逻辑电路。
模拟电子技术
介绍模拟电子技术的基本 原理、放大器和振荡器等。
核心课程
1 2
集成电路设计
介绍集成电路的基本原理、设计流程和制造工艺。
集成系统设计
介绍集成系统的基本原理、设计方法和实现技术。
集成电路设计与集成 系统专业ppt-本科生
招生
• 专业介绍 • 培养目标 • 课程设置 • 师资力量 • 学生发展 • 招生信息
目录
01
专业介绍
专业背景
集成电路设计与集成系统专业是随着 信息技术的发展而诞生的专业，旨在 培养掌握集成电路设计、制造、封装 、测试等全流程的高端人才。
随着5G、物联网、人工智能等技术的 快速发展，集成电路设计与集成系统 专业人才需求日益旺盛，具有广阔的 就业前景和发展空间。
国内深造
深造方向
许多本科生在学术研究方面取得了丰硕的成果，发表 了多篇学术论文，并获得了多项专利。
学术成果
硕士阶段的学习方向更加细分，包括集成电路设计、 集成电路工艺、集成电路封装测试等方向。
学生社会实践
社会实践内容
集成电路设计与集成系统专 业的学生积极参加各类社会 实践活动，如企业实习、学 术交流、志愿服务等。
06
招生信息
招生计划
01
招生人数
集成电路设计与集成系统专业计划招生100人，其中男生80人，女生20
人。
02
招生批次
本专业属于本科一批次招生，录取分数线要求达到当地一本线以上。
03
招生地区
本专业面向全国范围招生，不限制地区。
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绪论
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绪论
自20世纪70年代以来，集成电路一直遵循摩尔定律：
每两年集成度增加2 倍
成本降低一半 今后集成电路的技术进步，是否仍将继续遵循摩尔定律？
硅是否仍然是制造集成电路的主要材料？
世界集成电路还有多长时间的高速增长期？
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路、系统与设计》，周润德译，电子工业出版社
2）Sung-Mo Kang, CMOS Digital Integrated Cireuits Analysis and Design,Third Edition,（美国）康松默，《CMOS数字集成 电路》，王志功译 电子工业出版社 2009年06月
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绪论
设计关注问题
• 数字集成电路设计方法的演变
–手工制作������ 设计自动化
基于单元库和IP核、自上而下的层次化设计 设计抽象是关键������ ―分而治之”方法������ –加法器例子： 预设计好������ 模型������ 用于上层设计
>>模型参数可精确刻画行为
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微处理器单个芯片尺寸每年增长~7% 每10年增长~2X
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绪论
Intel 微处理器30年来的发展历史
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每晶体管成本
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Wafer（圆片）直径不断加大
1994年开始：8英寸（200mm） 2001年开始：12英寸（300mm）
• 涉及多个学科领域
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18nm FinFET
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FinFET（1999年发布 ）称为鳍（qi）式场效晶体管（FinFieldeffecttransistor；FinFET）是一种新的互补式金氧半导体（ CMOS）晶体管，闸长已可小于25奈米，未来预期可以进一步 缩小至9奈米，约是人类头发宽度的1万分之1。由于此一半导 体技术上的突破，未来芯片设计人员可望能够将超级计算机设 计成只有指甲般大小。 FinFET源自于目前传统标准的晶体管— 场效晶体管 （Field-effecttransistor；FET）的一项创新设计。在 传统晶体管结构中，控制电流通过的闸门，只能在闸门的一侧 控制电路的接通与断开，属于平面的架构。在FinFET的架构中 ，闸门成类似鱼鳍的叉状3D架构，可于电路的两侧控制电路的 接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流（ leakage），也可以大幅缩短晶体管的闸长 。
绪论
第一章
绪论
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绪论
− 里程碑
第一节历史的回顾： 微电子科学技术与IC 的发展进程
第一个晶体管 Brattain 与Bardeen Bell实验室 实用结型晶体管 Shockley, Morgan, Sparks 和Teal 第一个集成电路 Kilby TI公司 实用平面工艺IC Noyce 仙童公司 第一个MOS晶体管 Atalla, Kahng Bell实验室 集成度增长定律 Gordon Moore 仙童公司 1T- DRAM 专利 R.Dennard U.S.P3387286 第一个微处理器 4 bit Intel公司
（3）IR 压降和L(di/dt) 噪声的影响日趋严重
在低电源电压下，IR 压降和L(di/dt) 噪声将成为对集 成电路设计的又一挑战！
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（4）工艺偏差严重挑战设计的确定性
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芯片之间阈值电压的偏差
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− 1947年12月16日 − 1950年4月 − 1958年8月 − 1959年1月 − 1960年 − 1965年 − 1968年 − 1971年7月 − ……
− 集成电路规模定义
小规模 SSI 中规模 MSI 大规模 LSI 超大规模 VLSI 特大规模 ULSI 吉规模 GSI 太规模 TSI
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挑战集成电路设计的原因
（1）功耗和功率密度不断增长
最先进微处理器的功耗持续增长
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资料来源： Intel
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功率的传送和功耗将成为集成电路发展的主要障碍
资料来源： Intel
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微处理器功率密度的增长趋势
过高的功率密度使pn 结不能保持在较低的温度下
• 代的定义为4倍能力， 2年/代 至 3年/代。来自于：
– – – – 特征尺寸：0.7x，意味集成度2x。 速度：2x 芯片尺寸：1.5x，意味芯片面积2x 成本：单位功能成本0.7x/年
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阈值偏差引起频率分散
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频率与漏电的分布
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今后几十年摩尔定律将遇到前所未有的严重挑战
（计算密度、工作功耗密度、漏电功耗密度大幅度增长、芯片温升与冷却日 益严重）
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设计抽象层次
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网络时代的器件－超越体硅的发展
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第二节摩尔定律（Moore’s Law）
1965年，Intel公司的Gordon Moore 注意到单块芯片上的晶体 管数目每18至24个月（1.5年至2年）翻一倍。 他在美国《Electronics》杂志35周年纪念文章中预言： “芯片元件数每18个月增倍，而元件成本减半”
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降低集成电路功耗成为新的设计重点
传统的2D 的设计方法向包括功耗优化的3D 的设计方法转变
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（2）互连的设计和分析日趋复杂
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互连延时
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互连能耗
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国际半导体技术发展规划（ITRS）
（International Technology Roadmap for Semiconductors）
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美国全国半导体技术发展规划（1994）
NTRS（National Technology Roadmap for Semiconductor）
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第三节深亚微米（DSM）技术对集成电路设计的挑战
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绪论
产品复杂度不断增加给设计带来许多要解决的宏观问题
不断增长的市场需求 对半导体产品的功能和性能提出更高要求
手机
手机销售额
1996 1997 1998 1999 2000 单位：个 48M 86M 162M 260M 435M
Electronics, 1965年4月19日.
如果汽车工业具有与集成电路相同的开发周期，那今天的劳斯 莱斯只值100美元，而且每加仑汽油可以跑100万英里？？？
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Moore 定律
• IC能力随时间按指数规律增长
– – – – 特征尺寸与集成度 性能与功能 芯片尺寸与面积 成本
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另外一种是基于SOI的超薄绝缘层上硅体技术 （UTB-SOIUT， 2000年发布，FDSOI晶体管技术）。法国Soitec公司推出300mm
UTB-SOI的晶圆样品，这些晶圆的顶层硅膜原始厚度只有12nm
，然后再经处理去掉顶部的7nm厚度硅膜，最后便可得到5nm厚 度的硅膜。这便为UTB-SOI技术的实用化铺平了道路。 对下一代半导体芯片产品而言，22/20nm节点之后的下一代， FinFET和UTB-SOI均会有自己的用武之地。
“黑盒子”或“模型” 降低处理复杂度
>>参数简化，但足以精确到满足上一层设计需要
>>不直接面临众多晶体管，而是一组复用的单元
绪论
设计关注问题
•自上而下的层次化设计流程
• 系统结构级 –算法：C++、matlab • 模块级 –RTL（VHDL/Verilog HDL语言） • 门级（逻辑） –逻辑综合/时序/功耗分析 • 晶体管级（电路） –模拟电路分析 • 器件级（版图） –布局布线/验证/后仿真
专用集成电路与系统设计
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《专用集成电路与系统设》参考资料
1）Jan M. Rabaey，Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic : 《Digital Integrated Circuits, A Design Perspective 》, Second Edition,Prentice Hall ，中译本：《数字集成电路，电
美国半导体行业协会（SIA）在美国政府的大力支持下，为
促进微电子技术的发展，协调各方面科研、生产工作，从
94 年开始，每隔两年制定或修改一次半导体技术发展规划 （开始称为美国半导体技术发展规划）。
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