第1單元-集成電路基礎(chǔ)課件

第一單元

集成電路基礎(chǔ)第一單元

集成電路基礎(chǔ)1第一單元集成電路基礎(chǔ)集成電路概述集成電路產(chǎn)業(yè)鏈第一單元集成電路基礎(chǔ)21.集成電路概述晶體管和集成電路的發(fā)明1947年12月世界上第一個點接觸鍺晶體管（觀察到放大效應(yīng)）在美國電報電話公司（AT&T）貝爾實驗室（Belllab）誕生。1.集成電路概述晶體管和集成電路的發(fā)明31.集成電路概述1949年結(jié)型晶體管理論被提出，并于1950年在貝爾實驗室研制成功，開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元。1956年，威廉·肖克萊（WilliamShockley）、約翰·巴?。↗ohnBardean）、沃特·布拉頓（WalterBrattain）共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。1.集成電路概述1949年結(jié)型晶體管理論被提出，并于19541.集成電路概述1952年5月，英國皇家研究所的達默（G.W.A.Dummer）第一次提出“集成電路”的設(shè)想。1958年9月，美國德州儀器（TI）公司的杰克·基爾比（JackKilby）發(fā)明集成電路，1959年2月申請專利并于1964年獲得授權(quán)，2000年12月獲得諾貝爾物理學(xué)獎。1.集成電路概述1952年5月，英國皇家研究所的達默（G.51.集成電路概述1959年7月，美國仙童（Fairchild）半導(dǎo)體公司的羅伯特·諾伊斯（RobertNoyce）發(fā)明平面工藝硅集成電路，1961年獲得授權(quán)。諾貝爾獎評審委員會評價集成電路的發(fā)明“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”1.集成電路概述1959年7月，美國仙童（Fairchil61.集成電路概述集成電路的發(fā)展與動力據(jù)有關(guān)資料測算，集成電路對國民經(jīng)濟的貢獻遠高于其他門類的產(chǎn)品。產(chǎn)品單位質(zhì)量對國民生產(chǎn)值（GNP：GrossNationalProduct）的貢獻鋼筋1小轎車5彩電30計算機1000集成電路20001.集成電路概述集成電路的發(fā)展與動力產(chǎn)品單位質(zhì)量對國民生產(chǎn)71.集成電路概述1965年，Intel聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾提出了他著名的理論：半導(dǎo)體芯片上可集成的元器件的數(shù)目每12個月便會增加一倍。后來修正為每18個月翻一番。1.集成電路概述1965年，Intel聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾81.集成電路概述1.集成電路概述91.集成電路概述1.集成電路概述101.集成電路概述集成電路的產(chǎn)品族分類1.集成電路概述集成電路的產(chǎn)品族分類11第一單元集成電路基礎(chǔ)集成電路概述集成電路產(chǎn)業(yè)鏈第一單元集成電路基礎(chǔ)122.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計芯片制造封裝測試還有工裝設(shè)備（精密模具、光掩模、光機電一體機、大型測試儀器等）、材料（硅材料、特種材料）、精細化學(xué)試劑、特種氣體和軟件等配套、支撐產(chǎn)業(yè)。2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計芯片制造封裝測試132.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈IDM（IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造）商業(yè)模式涵蓋了IC設(shè)計、IC制造、封裝測試等各環(huán)節(jié)，甚至延伸至下游電子終端。IDM企業(yè)的利潤率比較高。根據(jù)“微笑曲線”原理，最前端的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)與最末端的品牌、營銷具有最高的利潤率，中間的制造、封裝測試環(huán)節(jié)利潤率較低。垂直分工商業(yè)模式源于產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化分工，隨著分工的逐漸深入，形成了專業(yè)的IP（知識產(chǎn)權(quán)）核、無生產(chǎn)線的IC設(shè)計（Fabless）、晶圓代工（Foundry）以及封裝測試（Package&Testing）廠商。2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈IDM（IntegratedDevic142.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路設(shè)計業(yè)集成電路設(shè)計的發(fā)展歷史原始的人力手工設(shè)計制版人工設(shè)計計算機輔助制版計算機輔助設(shè)計制版（CAD：ComputerAidedDesign）電子設(shè)計自動化（EDA：ElectronicDesignAutomation）電子電路系統(tǒng)設(shè)計自動化（ESDA：ElectronicSystemDesignAutomation）2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路設(shè)計業(yè)原始的人力手工設(shè)計制版人工152.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈行為設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯設(shè)計電路設(shè)計版圖設(shè)計集成電路設(shè)計流向“自頂向下”設(shè)計分版面設(shè)計分單元設(shè)計功能塊設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)總合成“由底往上”設(shè)計2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈行為設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯設(shè)計電路設(shè)計版圖設(shè)計162.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈電路功能設(shè)計邏輯與電路設(shè)計硬件仿真測試版圖設(shè)計版圖繪制與生成光刻掩模版集成電路設(shè)計基本流程人工手繪EDA設(shè)計電路系統(tǒng)設(shè)計功能模擬邏輯綜合和時序模擬版圖綜合和后模擬生成版圖與掩膜文件生成光掩模2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈電路功能設(shè)計邏輯與電路設(shè)計硬件仿真測試版172.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計的硬件與軟件平臺硬件平臺：服務(wù)器、工作站、PC機等軟件平臺：2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計的硬件與軟件平臺182.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計與測試集成電路設(shè)計與測試緊密相關(guān)，如測試業(yè)中的設(shè)計驗證以檢測設(shè)計錯誤和缺陷為目的。設(shè)計公司測試外包：費計時、耗人力的驗證測試需有昂貴ATE測試平臺專門測試編程的成品測試各種可靠性試驗與相應(yīng)統(tǒng)計失效分析測試2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計與測試192.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路芯片制造業(yè)現(xiàn)代集成電路芯片制造業(yè)（Foundry）以訂單加工為主業(yè)，只負(fù)責(zé)利用企業(yè)現(xiàn)有成熟工藝進行芯片制造。晶圓尺寸（mm）Φ38→Φ50→Φ75→Φ100→Φ125→Φ150→Φ200→Φ300→Φ450→…加工特征尺寸μm：8.0→6.0→5.0→4.0→3.0→2.0→1.5→1.0→0.8→0.6→0.35→0.25→0.18→0.13→nm：90→65→45→28→20→14/16→10→7→5→…2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路芯片制造業(yè)202.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈芯片制造基本工藝雙極型、CMOS和BiCMOS基本工藝包括光刻、摻雜、隔離、薄膜、刻蝕、金屬化芯片制造基本工藝設(shè)備基本工藝設(shè)備有光刻機、涂膠機、顯影機、清洗機、烘箱、化學(xué)氣相淀積（CVD）、刻蝕機、外延爐、離子注入機、氧化/擴散爐、真空蒸發(fā)/濺射臺、銅電鍍槽等。芯片制造與測試集成電路芯片制造與測試息息相關(guān)，如芯片制造過程中的工藝監(jiān)控測試和晶圓測試（中測）。晶圓測試的內(nèi)容主要有芯片的功能、直流和極限參數(shù)測試，以及能提取工藝監(jiān)控參數(shù)、電路質(zhì)控參數(shù)和設(shè)計模型參數(shù)的微電子測試結(jié)構(gòu)。2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈芯片制造基本工藝212.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路封裝業(yè)封裝和測試的密切相關(guān)程度很高，通常做封裝的兼做成品測試，由封裝測試公司（Assemble&Test）完成。2.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路封裝業(yè)222.集成電路產(chǎn)業(yè)鏈常見封裝