集成電路第一講-課程簡介

第一講

內(nèi)容一、基本概念二、內(nèi)容定位及與行業(yè)/產(chǎn)業(yè)/從業(yè)的關(guān)系三、集成電路設(shè)計(jì)師的成長之路

一、基本概念I(lǐng)T業(yè)集成電路、半導(dǎo)體、芯片、微電子學(xué)及關(guān)系硅含量摩爾定律3C概念I(lǐng)C產(chǎn)業(yè)鏈垂直產(chǎn)業(yè)分工2023/10/11浙大微電子2/47

1、ＩＴ業(yè)

強(qiáng)電（電力）電

弱電（電子）傳輸

電子+信息

處理芯片

通信神經(jīng)

軟件靈魂心臟2023/10/11浙大微電子3/47

2、相關(guān)名詞術(shù)語及其之間的關(guān)系

微電子學(xué)

半導(dǎo)體芯片集成電路

半導(dǎo)體產(chǎn)品制造業(yè)+分立器件半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)+光電子器件半導(dǎo)體材料制造業(yè)+傳感器（學(xué)科）（產(chǎn)業(yè)）（主要產(chǎn)品）

（產(chǎn)品形式）2023/10/11浙大微電子4/47近年全球半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售比例

201120122013分立器件(Discrete)7.1％6.8％6.9％集成電路(IC)82.5％81.7％81.4％光電器件(Optoelectronic)7.7％8.7％8.9%傳感器(Sensors)2.7％2.7％2.7％資料來源：世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織（WSTS）2023/10/11浙大微電子5/473、硅含量電子產(chǎn)品中所用半導(dǎo)體元器件的價值/電子產(chǎn)品總價值2023/10/11浙大微電子6/474、摩爾定律及其偉大意義

每過18個月,IC中晶體管的集成度增加一倍微米時代

3um->2um->1.2um->亞微米時代

0.8um->0.5um->深亞微米時代

0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->納米時代

90nm->65nm->45nm->40nm->28nm->20nm->14nm32nmL–特征尺寸N+N+PLGSD2023/10/11浙大微電子7/475、3C概念I(lǐng)C市場按整機(jī)應(yīng)用劃分，可分為Computer類、Consumer類、Communication類等不同類別。這三類占了整個市場的78%。集成電路市場產(chǎn)品構(gòu)成2023/10/11浙大微電子8/476、IC產(chǎn)業(yè)鏈整機(jī)系統(tǒng)提出應(yīng)用需求

集成電路設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)、通信（有線、無線、光通信、衛(wèi)星通信）數(shù)字音視頻（電視機(jī)、視盤機(jī)DVD、MP3播放器、音響……）IC卡（身份認(rèn)證）、電子標(biāo)簽、汽車電子、生物電子、工業(yè)自動化…EDA工具、服務(wù)器、PC機(jī)、工藝庫、設(shè)計(jì)師……

集成電路制造廠房、動力、材料（硅片、化合物半導(dǎo)體材料）、專用設(shè)備、儀器（光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、注入機(jī)…2023/10/11浙大微電子9/47

集成電路封裝集成電路測試劃片機(jī)、粘片機(jī)、鍵合機(jī)、包封機(jī)、切筋打彎機(jī)、芯片、塑封料、引線框架、金絲………測試設(shè)備、測試程序、測試夾具、測試探針卡、測試、分選、包裝……集成電路用戶電腦及網(wǎng)絡(luò)、通信及終端（手機(jī)）、電視機(jī)、DVD、數(shù)碼相機(jī)、其他

2023/10/11浙大微電子10/47產(chǎn)業(yè)鏈的垂直分工和IDM？IC產(chǎn)業(yè)主要由設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封測業(yè)組成（參考寫書、印書、裝訂書的概念）設(shè)計(jì)封裝測試制造除此之外，還有半導(dǎo)體材料、工藝加工設(shè)備、設(shè)計(jì)軟件工具等附加產(chǎn)業(yè)7、垂直產(chǎn)業(yè)分工2023/10/11浙大微電子11/47產(chǎn)業(yè)分工特點(diǎn)產(chǎn)業(yè)分類產(chǎn)業(yè)鏈中位置產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)投資金額（美元）人均產(chǎn)值(萬美元)設(shè)計(jì)上游智力密集型開發(fā)一款I(lǐng)C產(chǎn)品在百萬到千萬70-100制造加工中游資金、技術(shù)密集型具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高利潤特點(diǎn)12英寸生產(chǎn)線需20億18英寸高達(dá)100億12-50封裝測試下游勞動、設(shè)備密集型從千萬到數(shù)億10IDM整條302023/10/11浙大微電子12/47集成電路企業(yè)的人力資源配置資料來源：拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所設(shè)計(jì)芯片制造封裝測試企業(yè)聯(lián)發(fā)科臺積電日月光總?cè)藬?shù)（人）18172302014032博士5.56%2.90%0.20%碩士85.24%29.70%4.30%本科大學(xué)

19.90%53.70%大專9.09%18.90%

高中及以下0.11%28.60%41.80%2023/10/11浙大微電子13/472023/10/11浙大微電子14/47高薪原因分析入行門檻高必須掌握電子學(xué)科的一般知識必須掌握眾多的IC設(shè)計(jì)工具（很難自學(xué)）必須有先進(jìn)工藝的流片經(jīng)驗(yàn)（普通高校無法提供此類機(jī)會）人才稀少，缺口巨大，供不應(yīng)求國家重視，投入巨大。研究生畢業(yè)去向2023/10/11浙大微電子15/47國家示范性微電子學(xué)院（2015）：

有條件的高校與大公司聯(lián)手培養(yǎng)IC設(shè)計(jì)人才信電系信息科學(xué)與通信專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)電路所電子所微電子與光電子所信電學(xué)院信息科學(xué)與通信系電子科學(xué)與技術(shù)系電路所電子所微電子學(xué)院微納電子所超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)所2023/10/11浙大微電子16/47第一講

內(nèi)容一、基本概念二、內(nèi)容定位及與行業(yè)/產(chǎn)業(yè)/就業(yè)的關(guān)系三、集成電路設(shè)計(jì)師的成長之路計(jì)算機(jī)通信家電航天國防交通醫(yī)療安全I(xiàn)C

芯片是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)智慧城市和智慧地球機(jī)器換人近場通信手機(jī)支付電子商務(wù)與電子政務(wù)信息安全互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算與大數(shù)據(jù)智能電視智能終端2023/10/11浙大微電子18/47USB閃存汽車電子音響設(shè)備DVD播放器移動終端游戲機(jī)視頻電話流媒體高清影像各種產(chǎn)品形式無處不在2023/10/11浙大微電子19/47應(yīng)用處理器芯片基帶處理芯片射頻芯片內(nèi)存芯片音頻芯片傳感器芯片電源管理芯片等

移動終端2023/10/11浙大微電子人均>100顆芯片20/120

2017年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)排行Top10美國5歐洲1日本1韓國2新加坡12023/10/11浙大微電子21/120中國IC設(shè)計(jì)企業(yè)2017年Top102023/10/11浙大微電子22/120國內(nèi)排名2016年中國半導(dǎo)體制造Top102023/10/11浙大微電子23/1202017全球半導(dǎo)體封裝TOP102023/10/11浙大微電子24/120中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要集聚地區(qū)2023/10/11浙大微電子25/47從十五開始我國高度重視發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)

我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從“十五”開始起步，進(jìn)入飛速發(fā)展期。五年吸引投資累計(jì)160億美元，是過去30年總投資的4倍多。2023/10/11浙大微電子26/120十一五出臺2005-2020年國家科技重大專項(xiàng)——核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品（集成電路領(lǐng)域）——極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝（集成電路領(lǐng)域）——新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)——高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備——大型油氣田及煤層氣開發(fā)——大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站——水體污染的控制與治理?！D(zhuǎn)基因生物新品種培育——重大新藥創(chuàng)制。——艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治——大型飛機(jī)——高分辨率對地觀測系統(tǒng)——載人航天與探月工程

2023/10/11浙大微電子27/120“十二五”信息產(chǎn)業(yè)六項(xiàng)重大工程

集成電路升級工程平板顯示和彩電工業(yè)轉(zhuǎn)型工程

TD-SCDMA第三代移動通信產(chǎn)業(yè)新跨越工程數(shù)字影視推廣工程計(jì)算機(jī)提升和下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程軟件及信息服務(wù)培育工程2023/10/11浙大微電子28/120“十三五”一年內(nèi)大陸半導(dǎo)體廠投資情況2023/10/11浙大微電子29/120廠商地區(qū)投資額（億美元）產(chǎn)線或產(chǎn)品臺積電南京19512吋廠聯(lián)電廈門6212吋廠力晶合肥135LCD驅(qū)動IC武漢新芯武漢2403DNAND清華紫光深圳NADRAM—NANDFLASHDkema淮安20影像感測器AOS重慶7晶圓制造封測第一講

內(nèi)容一、基本概念二、內(nèi)容定位及與行業(yè)/產(chǎn)業(yè)/就業(yè)的關(guān)系三、集成電路設(shè)計(jì)師的成長之路微電子學(xué)科基礎(chǔ)物理—大學(xué)物理、熱物理與統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理、（深亞微米）器件物理等器件/電路原理—電子線路原理、晶體管原理、模擬IC設(shè)計(jì)原理、數(shù)字IC設(shè)計(jì)原理、

ASIC設(shè)計(jì)原理、半導(dǎo)體工藝原理等實(shí)驗(yàn)—電子線路實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)、版圖繪制實(shí)驗(yàn)、專題實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、IC課程設(shè)計(jì)2023/10/11浙大微電子31/47微電子學(xué)科畢業(yè)生

重點(diǎn)專業(yè)課程（23.5學(xué)分）

1、固體物理與半導(dǎo)體物理（2+3）

2、微電子學(xué)（微電子器件）（3）

3、專用集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)（2）

4、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)（3）

5、模擬集成電路設(shè)計(jì)（3）

6、微電子工藝技術(shù)（2.5）

7、微電子工藝實(shí)習(xí)（含版圖）及參觀實(shí)習(xí)(2+1)

8、集成電路設(shè)計(jì)專題研究（2）2023/10/11浙大微電子32/47芯片技術(shù)學(xué)習(xí)周期Idea—設(shè)計(jì)—樣品—產(chǎn)品在校本科生（學(xué)設(shè)計(jì)，仿真通過）在校研究生（出樣品，測試通過）社招的工程師？（做產(chǎn)品，良率通過）2023/10/11浙大微電子33/47在校本科生Idea設(shè)計(jì)仿真通過—功能正確模擬IC設(shè)計(jì)工具Sch.composerSpiceVirtuoso數(shù)字IC設(shè)計(jì)工具M(jìn)odelsimDesignCompilerAstro模擬IC設(shè)計(jì)原理數(shù)字IC設(shè)計(jì)原理2023/10/11浙大微電子34/47在校研究生Idea設(shè)計(jì)

樣品

測試通過—參數(shù)達(dá)標(biāo)

2023/10/11浙大微電子35/47社招的工程師？Idea設(shè)計(jì)

樣品

產(chǎn)品良率通過—穩(wěn)定性好2023/10/11浙大微電子36/47產(chǎn)品與樣品的區(qū)別和考量重點(diǎn)樣品：理論為主、功能為主、性能為主、水平為主、發(fā)表為主理論已經(jīng)成熟、電路已經(jīng)成熟，努力跟蹤國際水平。產(chǎn)品：工藝為主、良率為主、可靠性為主、成本為主、市場為主低端產(chǎn)品已成熟、高端產(chǎn)品國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)（核高基）。從樣品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)增加的考量（研究的路）：可靠性（如ESD防護(hù)能力、工作壽命等）工藝漲落對產(chǎn)品性能指標(biāo)的影響工藝漲落對產(chǎn)品一致性的影響2023/10/11浙大微電子37/120謝謝浙大微電子與光電子研究所電郵:hany@浙大微電子所網(wǎng)址:/ic2023/10/11浙大微電子38/47黃金十年世界和中國IC設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r2023/10/11浙大微電子39/470102030405060708091011年均增長率全球銷售額（億美元）189208240332404494530542549625649設(shè)計(jì)業(yè)12.8%半導(dǎo)體業(yè)5.1%增長率(%)6.010.125.027.720.623.67.12.41.313.63.8占半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)比重12.313.414.715.617.620.019.821.824.321.021.7半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長率(%)-321.818.328.06.88.93.8-2.8-9.031.80.4中國大陸銷售額(億元人民幣)12.325.057.681.5154234267340379549636設(shè)計(jì)業(yè)52.3%半導(dǎo)體業(yè)24.2%增長率(%)36.810313041.584.056.014.134.85.544.625.1占IC產(chǎn)業(yè)比重6.69.215.814.920.622.220.726.231.233.834.2占全球IC設(shè)計(jì)業(yè)比重%11.82.33.14.35.