无生产线集成电路设计高级研讨班课件.ppt

1、东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/27180年代以后DRAM的发展时间容量面积工艺价格1982256K45mm22P 2um NMOS$5119861M75mm23P 1.2um CMOS$10019884M95mm23P2M 0.8um CMOS$124199116M130mm24P2M 0.5um CMOS$275199464M170mm25P3M 0.35um CMOS$5751998256M204mm25P3M 0.25um CMOS$57520031G表 1.2东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光

2、电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2721.2 当前国际集成电路技术发展趋势东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/27312英寸(300mm)0.09微米是目前量产最先进的CMOS工艺线关心工艺线东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/274集成电路技术发展趋势集成电路技术发展趋势1)特征尺寸：微米亚微米深亚微米，目前的主流工艺是0.35、0.25和0.18 m，0.15和 0.13m已开始走向规模化生产；2)电路规模：SSI

3、SOC；3）晶圆的尺寸增加,当前的主流晶圆的尺寸为8英寸,正在向12英寸晶圆迈进；4）集成电路的规模不断提高,最先进的CPU(P-IV)已超过4000万晶体管,DRAM已达Gb规模；东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2755）集成电路的速度不断提高,人们已经用0.13 m CMOS工艺做出了主时钟达2GHz的CPU；10Gbit/s的高速电路和6GHz的射频电路；6）集成电路复杂度不断增加，系统芯片或称芯片系统SoC(System-on-Chip)成为开发目标；7）设计能力落后于工艺制造能力；8）电路设计、工艺制造、封

4、装的分立运行为发展无生产线（Fabless）和无芯片（Chipless）集成电路设计提供了条件，为微电子领域发展知识经济提供了条件.集成电路技术发展趋势集成电路技术发展趋势东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2761.3 无生产线集成电路设计技术东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/277n集成电路发展的前三十年中，设计、制造和封装都是集中在半导体生产厂家内进行的，称之为一体化制造(IDM，Integrated Device Manufacture)

5、的集成电路实现模式。n近十年以来，电路设计、工艺制造和封装开始分立运行，这为发展无生产线（Fabless）集成电路设计提供了条件，为微电子领域发展知识经济提供了条件。IDM与与Fabless集成电路实现集成电路实现东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/278Fabless and Foundry:Definition无生产线与代工:定义n What is Fabless?IC Design based on foundries,i.e.IC Design unit without any process owned by

6、itself.n What is Foundry?IC manufactory purely supporting fabless IC designers,i.e.IC manufactory without any IC design entity of itself.东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/279Relation of F&F(无生产线与代工的关系)LayoutChipDesignkitsInternetFoundryFabless设计单位代工单位东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集

7、集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2710Relation of FICD&VICM&Foundry无生产线IC设计-虚拟制造-代工制造Foundry IFoundry IIFICD:fabless IC designerVICM:virtual IC manufacture(虚拟制造)(MOSIS,CMP,VDEC,CIC,ICC)FICD 1FICD 2FICD 3FICD 4FICD nVICMVICM东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/27111.4 代工工艺代工工艺东东 南南 大大 学学 射

8、射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2712国内可用Foundry(代客户加工)厂家厂家工艺备注华晶上华0.6 m CMOS4m BiCMOS纯代工,已可用上海先进1 m CMOS已可用上海贝岭CMOS已可用华虹 NEC0.5/0.35mCMOS2000 年下半年可用华越2m 双极性硅已可用首钢 NEC1.2/0.8 m CMOS可用东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2713国内在建、筹建Foundry(代客户加工)厂家n上海:“中芯”，8”,0.25m,2001.10n

9、 “宏力”，8”,0.25m,2002.10n “华虹-II”，8”,0.25m,筹建n 台积电(TSMC),已宣布在松江建厂n北京:首钢NEC,8”,0.25m,筹建n天津:Motolora,8”,0.25m,动工n苏州:联华(UMC),已宣布在苏州建厂东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2714MPW:costChip1Chip1Chip6Chip2Chip5Chip4Chip3$50 000$50 000500/mm2CMP/FranceCharter/Singapore东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光

10、光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2715射光所RFIC MPW项目已有客户编号时间单位名称12000年7月清华微电子所22000年8月南通工学院电子系32001年4月清华电子工程系42001年5月北京中科院半导体研究所52001年6月电子集团公司第13研究所62002年2月天津泰科特科技有限公司72002年3月北京六合万通微电子技术有限公司82002年3月上海英联电子有限公司92002年4月西安电子科技大学微电子所102002年5月电子集团公司第24研究所东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/

11、7/2716清华大学设计的电 路南通工学院设计的电 路东南大学射光所应用东南大学射光所应用MPW制作芯片情况制作芯片情况n 以多项目晶圆形式完成了四批0.35微米CMOS、三批0.25微米CMOS和两批砷化镓共九批50多种集成电路的设计、制造和测试,六批集成电路已经测试成功。n 代清华大学完成了三批五块芯片的制造。n 代南通工学院完成了一批多个芯片的制造，近日已测试成功。东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2717无生产线集成电路设计无生产线集成电路设计EDA工具投资工具投资n 单独购买 一套可设计IC的国外EDA工具:

12、50万元n 单独获得CIDC支持 多套Panda2000:5万元n 高校联合参加“中国芯片”工程 多套完整的国内外EDA工具:10万元(?)n 最低可能的一套可设计IC软件:2000元(!)(DSCH+Microwind)东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2718集成电路设计技术的内容集成电路设计技术的内容n 国内外可用生产线资源(工艺,价格,服务)的研究和开发n 可用生产线工艺文件(Tech-files)的建立n 元件库(Cell-libraries)的开发n 具有知识产权的单元电路、系统内核(IP-cores)功能

13、模块的开发和利用n 系统芯片(SoC)设计n 多项目晶圆的开发与工艺实现n 芯片测试系统和方法的研究东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2719多项目晶圆技术多项目晶圆技术Chip1Chip1Chip6Chip2Chip5Chip4Chip3$30 000$30 000$5 000东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2720Measurement System of Ultra-High-Speed ICsDC SupplierR&S10MHz-4

14、0 GHzSignal Source Agilent 83484AAgilent 86100A Cost:US$400 000Probe Station东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/2721表1.5 射光所已开辟的的代工渠道和工艺0.5m SOI/SOS CMOSPeregrine120.2/0.15 m GaAs-PHEMTOMMIC111 m GaAs HBT0.15 m GaAs-PHEMTWIN(台湾稳懋)100.18m CMOS90.25m CMOSSTM80.18m CMOS70.25m CMOSSMI

15、C(中芯国际)60.18m CMOS50.25m CMOSChartered(特许)40.18m CMOS(RF)30.25m CMOS(RF)20.35m CMOSTSMC(台积电)1工艺代工厂家序号东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/27221.6 集成电路设计需要的知识范围1)系统知识 计算机/通信/信息/控制学科2)电路知识 更多的知识、技术和经验3)工具知识 任务和内容 相应的软件工具4)工艺知识 元器件的特性和模型/工艺原理和过程东东 南南 大大 学学 射射 频频 与与 光光 电电 集集 成成 电电 路路 研研 究究 所所 2022/7/27231.7 设计相关的参考书、期刊和会议1.参考书2.期刊3.会议