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1、集成電路芯片設(shè)計及晶元初步制造目錄集成電路芯片設(shè)計1芯片設(shè)計前端流程2芯片設(shè)計過程分析3晶元初步制造4自從芯片誕生以來，芯片的發(fā)展基本上遵循了英特爾公司創(chuàng)始人之一的Gordon?E.?Moore1965年預(yù)言的摩爾定律。該定律說：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上。芯片設(shè)計是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是連接市場需求和芯片加工的重要橋梁，是表現(xiàn)芯片創(chuàng)意、知識產(chǎn)權(quán)與專利的重要載體。設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)新，芯片加工工藝
2、存在著物理限制的可能，而芯片設(shè)計則可以在不同層次的加工舞臺上發(fā)揮無盡的創(chuàng)造活力，從這個意義上說，忽略設(shè)計，就忽略了明天，掌握了設(shè)計，就掌握了未來。一、集成電路芯片設(shè)計芯片設(shè)計制版芯片制造光刻刻蝕注入退火薄膜電鍍平整化裝備制造業(yè)材料制造業(yè)芯片封裝系統(tǒng)（PCB）封裝光刻機光刻膠（單體、聚合物、光敏劑）刻蝕機離子注入機退火設(shè)備PVD、CVD、ALD等電鍍設(shè)備CMP設(shè)備特種氣體離子源高純氣體PVD靶、CVD/ALD前驅(qū)體電鍍液CMP漿料印刷電路板圖形化檢測檢測設(shè)備清洗清洗設(shè)備電子化學(xué)品封裝設(shè)備封裝材料根據(jù)電路功能和性能的要求，在
3、正確選擇系統(tǒng)配置、電路形式、器件結(jié)構(gòu)、工藝方案和設(shè)計規(guī)則的情況下，盡量減小芯片面積，降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期，以保證全局優(yōu)化，設(shè)計出滿足要求的集成電路。一、集成電路芯片設(shè)計一、集成電路芯片設(shè)計CAD輔助設(shè)計支持規(guī)模越來越大、復(fù)雜度越來越高的芯片開發(fā)第一代IC設(shè)計CAD工具出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末70年代初，但只能用于芯片的版圖設(shè)計及版圖設(shè)計規(guī)則的檢查。第二代CAD系統(tǒng)隨著工作站的推出，出現(xiàn)于80年代。其不僅具有圖形處理能力，而且還具有原理圖輸入和模擬能力。如今CAD工具已進(jìn)入了第三代，稱之為EDA系統(tǒng)。其主要標(biāo)志是工具
4、支持全流程系統(tǒng)級到版圖設(shè)計。設(shè)計規(guī)模：一般以等效邏輯門來計算，一個二輸入與非門算1個門，一個觸發(fā)器等效6個門，現(xiàn)在SoC（系統(tǒng)級芯片）都在100萬門-1000萬門級別。工藝節(jié)點：一般以MOS晶體管溝通長度的特征值來表征工藝節(jié)點，如0.18um、0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm，為了降低成本，縮小芯片面積，還會有0.162um、0.11um、55nm等半工藝節(jié)點，它是通過光學(xué)的處理方法把版圖數(shù)據(jù)X、Y方向各縮小10%，達(dá)到面積縮小20%。一、集成電路芯片設(shè)計市場需求產(chǎn)品需求需求分解產(chǎn)品規(guī)格系統(tǒng)設(shè)計模塊設(shè)
5、計編碼實現(xiàn)仿真驗證設(shè)計實現(xiàn)流程二、芯片設(shè)計前端流程圖二、芯片設(shè)計前端流程圖三、芯片設(shè)計過程——芯片分層分級設(shè)計三、芯片設(shè)計過程——復(fù)雜模塊的編碼三、芯片設(shè)計過程——芯片仿真驗證波形圖能夠直觀看到芯片的功能，供設(shè)計者確認(rèn)和debug使用三、芯片設(shè)計過程——模擬電路設(shè)計三、芯片設(shè)計過程——模擬電路仿真三、芯片設(shè)計過程——標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)單元版圖是已設(shè)計好的具有一定邏輯功能的單元電路,這些單元電路已經(jīng)完成了緊湊的布局布線,經(jīng)過嚴(yán)格測試,能保證邏輯功能和嚴(yán)格時序。三、芯片設(shè)計過程——標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計Verilog編碼示例MO
6、S管示例MOS工藝層立體圖MOS版圖MOS電路圖Video DisplayTVDecodeWirelessxDSLmCVideoProcessingCoreBasebandSignal ProcessorOFDM Modem Processor5-10KLinesofMicrocode>100KLinesofAppSW20-50KLinesofProtocolfirmware5-10KLinesofControlCodeOver2MLinesofApplicationSW50-100KLinesofProtocolfir
7、mware250-300KLinesofDSPfirmwareUpto2MLinesofNetworkSW家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計案例思考：芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)發(fā)展芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈四、晶元初步制造——芯片流程四、晶元初步制造——單晶硅錠和晶圓采用旋轉(zhuǎn)拉伸的方式單晶硅錠，單晶硅錠：整體基本呈圓柱形，重約100千克，硅純度99.9999％。然后經(jīng)過切片、圓邊、研磨、拋光得到晶圓（Wafer）。四、晶元初步制造——芯片制造謝謝！
