集成电路设计与制造的主要流程
集成电路设计工艺流程
集成电路设计工艺流程引言：集成电路设计工艺流程是指在设计一个集成电路芯片的过程中，从最初的电路设计到最终的电路实现的一系列步骤。
它涵盖了电路设计、布局、验证、布线、模拟仿真、物理设计等多个环节，是整个芯片设计过程中最关键的一环。
本文将详细介绍集成电路设计工艺流程的各个步骤。
一、电路设计电路设计是整个工艺流程的第一步，它包括了电路拓扑设计、逻辑设计和电路仿真。
在这一阶段，设计工程师需要根据产品的需求和规格书进行电路设计，采用适当的逻辑元件进行连接，并通过仿真工具对电路进行仿真验证，确保电路的功能正确性和稳定性。
二、布局设计布局设计是将逻辑设计得到的电路布置在芯片的物理空间中，它的目标是尽量减小电路的面积和功耗，并达到良好的电磁兼容性。
在布局设计中，设计工程师需要考虑电路的物理约束条件，如管脚位置、电源线、电容等分布，以及电路布局的紧凑性和布线的连续性。
三、芯片验证芯片验证是整个工艺流程中最重要的一步，其目的是验证电路设计和布局的正确性。
在芯片验证中，设计工程师需要进行静态和动态的仿真测试，如时序、功耗、噪声等测试，以确保电路在各种工作条件下都能正常工作。
四、布线设计布线设计是在布局设计的基础上完成的，它的目标是将电路连接起来，使得电路之间的信号传输快速、准确。
在布线设计中，设计工程师需要考虑信号线的长度、延迟、驱动能力等因素，并采用合适的布线技术和算法进行布线规划和优化。
五、物理设计物理设计是在布局设计和布线设计完成的基础上进行的，它的目的是生成芯片的物理布图。
在物理设计中，设计工程师需要进行版图分割、填充、扩展和迁移等操作，以满足制造工艺的要求，并通过检查和校验工具对布图进行验证。
六、仿真验证仿真验证是对芯片布局和物理设计的验证。
在仿真验证中，设计工程师需要进行板级仿真、电气规则检查、功耗和噪声分析等测试，以确保芯片在实际使用中能够正常运行。
七、制造准备制造准备是在仿真验证完成后进行的，它包括芯片的版图导出、掩膜制作和晶圆制造等步骤。
集成电路设计流程
集成电路设计流程集成电路设计流程是指将电路设计图转化为实际可制造的电路芯片的过程。
下面将介绍集成电路设计的基本流程。
首先是需求分析阶段。
在这个阶段，设计工程师要与客户进行有效的沟通，了解客户的需求和技术要求。
通过与客户的沟通，设计工程师可以明确电路的功能、性能指标以及其他特定需求。
第二个阶段是系统规划和架构设计。
在这个阶段，设计工程师要善于分解客户需求，并确定电路的整体结构和架构。
这个阶段需要设计工程师有深厚的专业知识和经验，通过合理的结构设计可以提高电路的性能并满足客户需求。
第三个阶段是电路设计。
在这个阶段，设计工程师要根据电路的结构和架构进行电路的具体设计。
设计工程师要根据客户的要求选择合适的元器件，并进行电路的连线和布局。
在这个阶段，设计工程师需要使用各种设计软件进行电路的仿真和优化，以确保电路的性能可靠和稳定。
第四个阶段是电路布局和布线。
在这个阶段，设计工程师将电路进行三维布局，并进行硅片的划分和特定区域的布局。
设计工程师还要进行电路的布线，将电路中的各个元器件进行连接，并考虑信号传输的延迟和干扰等问题。
第五个阶段是电路验证和测试。
在这个阶段，设计工程师要对设计的电路进行功能测试和性能测试。
通过使用专业的测试仪器对电路进行测试，设计工程师可以发现电路中的问题，并进行问题的修复和优化。
最后是电路制造和量产。
在这个阶段，设计工程师要将设计好的电路提交给芯片制造厂商进行制造。
制造厂商将通过先进的芯片制造工艺将电路制造成芯片，并进行最终的测试和验证。
一旦芯片通过测试，并满足制造和质量要求，就可以进行量产。
综上所述，集成电路设计流程包括需求分析、系统规划和架构设计、电路设计、电路布局和布线、电路验证和测试以及电路制造和量产等阶段。
在每个阶段，设计工程师需要充分理解客户需求，并具备专业知识和经验，才能设计出满足客户需求的高性能、可靠的集成电路芯片。
集成电路设计与制造流程
集成电路设计与制造流程集成电路设计与制造是一项极为复杂和精密的工程，涉及到多个工序和专业知识。
下面将介绍一般的集成电路设计与制造流程，以及每个流程所涉及到的关键步骤。
集成电路设计流程：1. 系统层面设计：首先需要明确设计的目标和要求，确定电路所需的功能和性能。
根据需求，进行系统级设计，包括电路结构的选择、功能模块的划分和性能评估等工作。
2. 电路设计：在系统层面设计的基础上，进行电路级的设计。
设计师需要选择合适的电子元器件，如晶体管、电容器和电阻器等，根据电路的功能和性能需求，设计电路的拓扑结构和组成。
这一阶段还需要进行电路仿真与优化，确保电路在各种条件下的正常工作。
3. 物理设计：对电路进行物理布局和布线设计。
根据电路的拓扑结构和组成，将不同的器件进行布局，以优化电路的性能和减少信号干扰。
随后进行布线设计，将各个器件之间的电路连接起来，并进行必要的引脚分配。
4. 电气规则检查：进行电气规则检查，确保电路满足设定的电气和物理规则，如电源电压、电流、信号强度和噪声等容忍度。
5. 逻辑综合：将电路的逻辑描述转换为门级或寄存器传输级的综合描述。
通过逻辑综合，能够将电路转换为可以在硬件上实现的门级网络，并且满足设计的目标和要求。
6. 静态时序分析：对电路进行静态时序分析，以确保电路在不同的时钟周期下，能够满足设定的时序限制。
这是保证电路正确工作的关键步骤。
7. 物理验证：对设计好的电路进行物理验证，主要包括电路布局和布线的验证，以及电路中的功耗分析和噪声分析等。
这些验证可以帮助设计师发现和解决潜在的问题，确保电路的正常工作。
集成电路制造流程：1. 掩膜设计：根据电路设计需求，设计和制作掩膜。
掩膜是用来定义电路的结构和元器件位置的模板。
2. 掩膜制作：使用光刻技术将掩膜图案投射到硅片上，形成电路的结构和元器件。
此过程包括对硅片进行清洗、涂覆光刻胶、曝光、显影和去胶等步骤。
3. 硅片加工：将硅片进行物理和化学处理，形成电路中的PN 结、栅极和源极等结构。
集成电路产业链三个环节工艺流程
集成电路产业链三个环节工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!集成电路，也被称为芯片或微芯片，是现代电子设备的核心，其制造过程极其复杂，涉及设计、制造和封装测试三个主要环节。
集成电路设计与制造技术作业指导书
集成电路设计与制造技术作业指导书第1章集成电路设计基础 (3)1.1 集成电路概述 (3)1.1.1 集成电路的定义与分类 (3)1.1.2 集成电路的发展历程 (3)1.2 集成电路设计流程 (4)1.2.1 设计需求分析 (4)1.2.2 设计方案制定 (4)1.2.3 电路设计与仿真 (4)1.2.4 布局与布线 (4)1.2.5 版图绘制与验证 (4)1.2.6 生产与测试 (4)1.3 设计规范与工艺限制 (4)1.3.1 设计规范 (4)1.3.2 工艺限制 (4)第2章基本晶体管与MOSFET理论 (5)2.1 双极型晶体管 (5)2.1.1 结构与工作原理 (5)2.1.2 基本特性 (5)2.1.3 基本应用 (5)2.2 MOSFET晶体管 (5)2.2.1 结构与工作原理 (5)2.2.2 基本特性 (5)2.2.3 基本应用 (5)2.3 晶体管的小信号模型 (5)2.3.1 BJT小信号模型 (6)2.3.2 MOSFET小信号模型 (6)2.3.3 小信号模型的应用 (6)第3章数字集成电路设计 (6)3.1 逻辑门设计 (6)3.1.1 基本逻辑门 (6)3.1.2 复合逻辑门 (6)3.1.3 传输门 (6)3.2 组合逻辑电路设计 (6)3.2.1 组合逻辑电路概述 (6)3.2.2 编码器与译码器 (6)3.2.3 多路选择器与多路分配器 (6)3.2.4 算术逻辑单元（ALU） (7)3.3 时序逻辑电路设计 (7)3.3.1 时序逻辑电路概述 (7)3.3.2 触发器 (7)3.3.3 计数器 (7)3.3.5 数字时钟管理电路 (7)第4章集成电路模拟设计 (7)4.1 放大器设计 (7)4.1.1 放大器原理 (7)4.1.2 放大器电路拓扑 (7)4.1.3 放大器设计方法 (8)4.1.4 放大器设计实例 (8)4.2 滤波器设计 (8)4.2.1 滤波器原理 (8)4.2.2 滤波器电路拓扑 (8)4.2.3 滤波器设计方法 (8)4.2.4 滤波器设计实例 (8)4.3 模拟集成电路设计实例 (8)4.3.1 集成运算放大器设计 (8)4.3.2 集成电压比较器设计 (8)4.3.3 集成模拟开关设计 (8)4.3.4 集成模拟信号处理电路设计 (8)第5章集成电路制造工艺 (9)5.1 制造工艺概述 (9)5.2 光刻工艺 (9)5.3 蚀刻工艺与清洗技术 (9)第6章硅衬底制备技术 (10)6.1 硅材料的制备 (10)6.1.1 硅的提取与净化 (10)6.1.2 高纯硅的制备 (10)6.2 外延生长技术 (10)6.2.1 外延生长原理 (10)6.2.2 外延生长设备与工艺 (10)6.2.3 外延生长硅衬底的应用 (10)6.3 硅片加工技术 (10)6.3.1 硅片切割技术 (10)6.3.2 硅片研磨与抛光技术 (10)6.3.3 硅片清洗与检验 (10)6.3.4 硅片加工技术的发展趋势 (11)第7章集成电路中的互连技术 (11)7.1 金属互连 (11)7.1.1 金属互连的基本原理 (11)7.1.2 金属互连的制备工艺 (11)7.1.3 金属互连的功能评价 (11)7.2 多层互连技术 (11)7.2.1 多层互连的原理与结构 (11)7.2.2 多层互连的制备工艺 (11)7.2.3 多层互连技术的挑战与发展 (11)7.3.1 铜互连技术 (12)7.3.2 低电阻率金属互连技术 (12)7.3.3 低电阻互连技术的发展趋势 (12)第8章集成电路封装与测试 (12)8.1 封装技术概述 (12)8.1.1 封装技术发展 (12)8.1.2 封装技术分类 (12)8.2 常见封装类型 (12)8.2.1 DIP封装 (12)8.2.2 QFP封装 (13)8.2.3 BGA封装 (13)8.3 集成电路测试方法 (13)8.3.1 功能测试 (13)8.3.2 参数测试 (13)8.3.3 可靠性测试 (13)8.3.4 系统级测试 (13)第9章集成电路可靠性分析 (13)9.1 失效机制 (13)9.2 热可靠性分析 (14)9.3 电可靠性分析 (14)第10章集成电路发展趋势与展望 (14)10.1 先进工艺技术 (14)10.2 封装技术的创新与发展 (14)10.3 集成电路设计方法学的进展 (15)10.4 未来集成电路的发展趋势与挑战 (15)第1章集成电路设计基础1.1 集成电路概述1.1.1 集成电路的定义与分类集成电路（Integrated Circuit，IC）是指在一个半导体衬底上，采用一定的工艺技术，将一个或多个电子电路的组成部分集成在一起，以实现电子器件和电路的功能。
半导体集成电路设计流程PowerPoint演示文稿
6 VLSI制造工艺
集成电路生产工艺就是将设计人员的设计转移到硅材 料中，制造出能完成特定功能的芯片。
集成电路生产工艺主要技术包括：图形转换技术；薄 膜制备技术；掺杂技术。
23
集成电路制造的主要流程
24
芯片加工主要过程
硅片
由氧化、淀积、离子注入或 蒸发形成新的薄膜或膜层
用掩膜版重 复20-30次
版图级设计：设计完成版图。版图用于制造集成电路 生产 所需要的光刻版。数字电路设计一般采用自动布局布线的 方式生成版图。
布局后验证：在版图生成后，将寄生的电容提取然后再仿 真以获得精确的电路特性。
11
版图系统规划
IO Hardmacro Row of power for standard cells
2、电路仿真工具：Cadence公司Spectre，Synopsys公司的Hspice 等
3、版图设计工具：Candence公司的Virtuoso 等，Synopsys公司的 Cosmos，华大的熊猫系列产品。
4、版图验证与参数提取工具：Cadence公司的Diva，Dracula， Assura，Synopsys公司的Herculers，Mentor公司的Calibre等。
目录
1 VLSI设计及发展特点 2 集成电路设计与制造的主要流程 3 集成电路设计分类 4 数字集成电路设计流程 5 模拟集成电路设计流程 6 VLSI制造工艺
1
1 VLSI设计及发展特点
集成电路设计是将设计人员头脑中的概念转换成半导 体工艺生产所需要的版图。
2
集成电路的发展特点
2000年代以来，集成电路工艺发展非常迅速，已从深 亚微米(0.18到0.35微米)进入到超深亚微米(90，65， 45，32纳米)。其主要特点： 特征尺寸越来越小,45nm以下 芯片尺寸越来越大，12英寸，已有36英寸 单片上的晶体管数越来越多，上亿 时钟速度越来越快， 电源电压越来越低， 布线层数越来越多， I/O引线越来越多，
集成电路设计与制造的主要流程
集成电路设计与制造的主要流程集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是由许多晶体管、电阻、电容和其他电子器件组成的微小芯片。
它广泛应用于计算机、手机、汽车、医疗设备等各个领域。
本文将介绍集成电路设计与制造的主要流程。
1. 需求分析与规划集成电路设计的第一步是进行需求分析和规划。
这一阶段中，设计团队与客户和市场调研团队合作，明确产品的功能需求、性能要求和市场定位。
同时，还需要考虑技术可行性和经济可行性，确定设计和制造的目标。
2. 电路设计在电路设计阶段，设计团队将根据需求分析的结果，设计电路图。
他们使用EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Mentor Graphics等，进行原理图设计，包括选择器件、连接电路等。
3. 电路模拟与验证电路设计完成后，设计团队使用模拟器对电路进行仿真和验证。
他们会通过仿真进行各种测试，以确保电路设计的正确性和性能是否满足需求。
如果需要，还可以进行电路优化，提升性能。
4. 物理设计与版图布局物理设计阶段是将原理图转化为实际物理结构的过程。
设计团队使用EDA工具进行版图布局和布线，将电路元件放置在芯片上，并根据需要进行电路逻辑换位和时序优化。
5. 设计规则检查（DRC）与逻辑等效检查（LEC）在物理设计完成后，需要进行设计规则检查（DRC）和逻辑等效检查（LEC）。
DRC检查确保设计规则与制造工艺的兼容性，而LEC检查则确保逻辑及电气规格与原始电路设计的一致性。
6. 掩膜制作与掩膜层压在确定物理设计没有问题后，接下来需要制作芯片的掩膜。
掩膜是一种精确描绘芯片电路图案的遮罩。
设计团队将设计好的版图转化为掩膜，并将其层压在某种光刻胶上。
7. 掩膜曝光与光刻掩膜制作完成后，需要使用光刻机将掩膜上的电路图案曝光到芯片表面的硅片上。
光刻过程包括对光刻胶曝光、显影和刻蚀等步骤，最终得到芯片的图案。
8. 清洗与离子放置经过光刻后，芯片上会有大量的光刻胶残留物和掩膜层。
微电子学概论复习题及答案(详细版)
第一章 绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路B iCMOS B iMOS 型B iMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS双极型单片集成电路按结构分类集成电路3．微电子学的特点是什么？微电子学：电子学的一门分支学科微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。
微电子学中的空间尺度通常是以微米(m, 1m ＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。
微电子学是信息领域的重要基础学科微电子学是一门综合性很强的边缘学科涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。
集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。
5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。
集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
门海设计技术：一对不共栅的P管和N管组成的基 本单元铺满整个芯片，布线通道不确定（可将基 本单元链改成无用器件区走线），宏单元连线在 无用器件区上进行
门利用率高，集成密度大，布线灵活，保证布线 布通率 仍有布线通道，增加通道是单元高度的整数倍， 布线通道下的晶体管不可用
激光扫描阵列：特殊的门阵列设计方法 对于一个特殊结构的门阵列母片，片上晶体管和 逻辑门之间都有电学连接，用专门的激光扫描光 刻设备切断不需要连接处的连线，实现ASIC功能。
母片半定制技术
门阵列结构
单元区结构： 举例：六管CMOS单元 由该结构实现三输入或非门 输入/输出单元：芯片四周 举例：图5.16，输入、输出、电源
输入保护(防止栅击穿)：嵌位二极管、保护电阻 输出驱动：宽长比大的器件（梳状或马蹄状）
Foundry
设计中心 寄存器传输 级行为描述 行为仿真
概念：根据逻辑与电路功能和性能要求以及工艺 水平要求来设计光刻用的掩膜版图， IC设计的最终输出。 什么是版图？一组相互套合的图形，各层版图相 应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来 表示。 版图与所采用的制备工艺紧密相关
版图设计过程：由底向上过程 主要是布局布线过程 布局：将模块安置在芯片的适当位置，满足一定目标 函数。对级别最低的功能块，是指根据连接关系，确 定各单元的位置，级别高一些的，是分配较低级别功 能块的位置，使芯片面积尽量小。 布线：根据电路的连接关系（连接表）在指定区域 （面积、形状、层次）百分之百完成连线。布线均匀， 优化连线长度、保证布通率。
（3）全人工版图设计：人工布图规划，提取单元， 人工布局布线（由底向上： 小功能块到大功能块）
版图验证与检查
DRC：几何设计规则检查 ERC：电学规则检查 LVS：网表一致性检查 POSTSIM：后仿真（提取实际版图参数、电阻、电 容，生成带寄生量的器件级网表，进行开关级逻辑模 拟或电路模拟，以验证设计出的电路功能的正确性和 时序性能等)，产生测试向量
实际设计流程
2、逻辑和电路设计
概念：确定满足一定逻辑或电路功能的由逻辑或电路单元组 成的逻辑或电路结构 过程： A.数字电路：RTL级描述
逻辑综合(Synopsys,Ambit)
逻辑网表
逻辑模拟与验证，时序分析和优化 难以综合的：人工设计后进行原理图输入，再进行 逻辑模拟
电路实现（包括满足电路性能要求的电路结构 和元件参数)：调用单元库完成； 没有单元库支持：对各单元进行电路设计，通过电
小批量的产品：减小设计费用； 大批量的产品：提高工艺水平，减小芯片尺寸， 增大圆片面积
全定制设计
版图设计时采用人工设计，对每个器件进行优化， 芯片性能获得最佳，芯片尺寸最小 设计周期长，设计成本高，适用于性能要求极高 或批量很大的产品，模拟电路 符号式版图设计：用一组事先定义好的符号来表 示版图中不同层版之间的信息，通过自动转换程 序转换 举例：棍图：棍形符号、不同颜色
布图设计方法（布图风格划分）
全定制设计方法、半定制设计方法、可编程逻辑 器件以及基于这些方法的兼容设计方法 设计方法选取的主要依据：设计周期、设计成本、
芯片成本、芯片尺寸、设计灵活性、保密性和可靠性等 最主要的：设计成本在芯片成本中所占比例 芯片成本CT：
CD CP CT V yn
版图设计过程 大多数基于单元库实现 （1）软件自动转换到版图，可人工调整（规则芯片） （2）布图规划（floor planning)工具 布局布线工具（place&route） 布图规划：在一定约束条件下对设计进行物理划分，并初步确定
芯片面积和形状、单元区位置、功能块的面积形状和相对位置、 I/O位置，产生布线网格，还可以规划电源、地线以及数据通道分 布
只需一步刻铝工艺，加工周期短； 采用激光扫描曝光，省去了常规门阵列方法中的 制版工艺。但制备时间较长。 一般用于小批量(200～2000块)ASIC的制造
作业： 1.试述带单元库的数字集成电 路的典型设计流程。 2.试述IC设计的主要特点。
标准单元设计方法（SC方法）
一种库单元设计方法 概念：从标准单元库中调用事先经过精心设计的逻辑单
芯片、电路 板、子系统 部件间的物 理连接 芯片、宏单 元 单元布图
微分方程 晶体管、电 管子布图 阻、电容
设计信息描述
分类 内容 语言描述 (如VHDL语 功能描述与逻辑描述 言、 Verilog语言等 )
功能设计 设 计 逻辑设计 电路设计 功能图 逻辑图 电路图 符号式版图 , 版图
图
版图设计
设计特点(与分立电路相比) 对设计正确性提出更为严格的要求 测试问题 版图设计：布局布线 分层分级设计(Hierarchical design)和模块化设计
高度复杂电路系统的要求
什么是分层分级设计？ 将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设 计级别，这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样 的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是 说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系 统。一般来说，级别越高，抽象程度越高；级别越低，细节越 具体
引
言
什么是集成电路？(相对分立器件组成的电路而言)
把组成电路的元件、器件以及相互间的连线放在 单个芯片上，整个电路就在这个芯片上，把这个 芯片放到管壳中进行封装，电路与外部的连接靠 引脚完成。 什么是集成电路设计？ 根据电路功能和性能的要 求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、 工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面 积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局 优化，设计出满足要求的集成电路。
从层次和域表示分层分级设计思想
域：行为域：集成电路的功能
结构域：集成电路的逻辑和电路组成 物理域：集成电路掩膜版的几何特性和物 理特性的具体实现
层次：系统级、算法级、寄存器传输级(也称
RTL级)、 逻辑级与电路级
系统级
算法级
RTL 级
逻辑级 电路级
行为、性 CPU、存储 能描述 器、控制器 等 I/O 算法 硬件模块、 数据结构 ALU、寄存 状态表 器、 MUX 微存储器 布尔方程 门、触发器
设计的基本过程 （举例）
功能设计 逻辑和电路设计 版图设计
集成电路设计的最终输出是掩膜版图，通过制版 和工艺流片可以得到所需的集成电路。 设计与制备之间的接口：版图
主要内容
IC设计特点及设计信息描述 典型设计流程 典型的布图设计方法及可测性设计技术
设计特点和设计信息描述
B. 模拟电路：尚无良好的综合软件 RTL级仿真通过后，根据设计经验进行电路设计 原理图输入 电路模拟与验证 模拟单元库 逻辑和电路设计的输出：网表（元件及其连接关系）或逻
辑图、电路图 软件支持：逻辑综合、逻辑模拟、电路模拟、时序分析等软 件 (EDA软件系统中已集成)
实际设计流程
3. 版图设计
算法级：包含算法级综合：将算法级描述转换到 RTL级描述 综 合： 通过附加一定的约束条件从高一级设 计层次直接转换到低一级设计层次的过程 逻辑级：较小规模电路
实际设计流程
系统功能设计
输出：语言或功能图 软件支持：多目标多约束条件优化问题 无自动设计软件 仿真软件：VHDL仿真器、Verilog仿真器
路模拟与分析，预测电路的直流、交流、瞬态等特性， 之后再根据模拟结果反复修改器件参数，直到获得满 意的结果。由此可形成用户自己的单元库
单元库：一组单元电路的集合
经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证，
能正确反映所需的逻辑和电路功能以及性能，适合于工 艺制备，可达到最大的成品率。
元件 门 元胞 宏单元（功能块） 基于单元库的描述：层次描述 单元库可由厂家提供，可由用户自行建立
单元库 向Foundry提供 网表 布局布线 生成延迟 版图检查/网表和参数 文件 提取/网表一致性检查 制版/流片 /测试/封装 掩膜版图
综合 逻辑网表 逻辑模拟 逻辑图
后仿真 产生测试向量
门阵列设计过程
门阵列方法的设计特点：设计周期短，设计成本 低，适合设计适当规模、中等性能、要求设计时 间短、数量相对较少的电路 不足：设计灵活性较低；门利用率低；芯片面积 浪费
典型的实际设计流程
1、系统功能设计
目标：实现系统功能，满足基本性能要求 过程：功能块划分，RTL级描述，行为仿真
功能块划分
RTL级描述（RTL级VHDL、Verilog) RTL级行为仿真：总体功能和时序是否正确
功能块划分原则： 既要使功能块之间的连线尽可能地少，接口清 晰，又要求功能块规模合理，便于各个功能块 各自独立设计。同时在功能块最大规模的选择 时要考虑设计软件可处理的设计级别
不必考虑设计规则的要求；设计灵活性大 符号间距不固定，进行版图压缩，减小芯片面积
VDD
Vss
专用集成电路（ASIC：Application-Specific Integrated Circuit）（相对通用电路而言）
针对某一应用或某一客户的特殊要求设计的集成D工具用于版图编辑、人机交 互式布局布线、自动布局布线以及版图检查和验证
设计规则
IC设计与工艺制备之间的接口
制定目的：使芯片尺寸在尽可能小的前提下，避免线条宽 度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的问题，尽可能地 提高电路制备的成品率 什么是设计规则？考虑器件在正常工作的条件下，根据实 际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等 )和成品 率要求，给出的一组同一工艺层及不同工艺层之间几何尺 寸的限制，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面 积等规则，分别给出它们的最小值，以防止掩膜图形的断 裂、连接和一些不良物理效应的出现。
集成电路
设计与制造的主要流程
集成电路设计与制造的主要流程框架