半导体浙江大学信息与电子工程学院课件.ppt

1、浙大微电子浙大微电子专用集成电路设计技术基础专用集成电路设计技术基础韩韩 雁雁 浙大信电系浙大信电系 微电子与光电子研究所微电子与光电子研究所电邮电邮:浙大微电子所网址浙大微电子所网址: 科学科学 解决解决“Why”的问题（理科、理的问题（理科、理论）论）技术技术 解决解决“How”的问题（工科、实的问题（工科、实践）践）科学是科学是发现发现，成果没有国界，全世界免费，成果没有国界，全世界免费共享共享 技术是技术是发明发明，成果是，成果是技术秘密技术秘密或或专利专利(受法律保护受法律保护)2/46关于课程（关于课程（II）你应该具有以下知识你应该具有以下知识 模拟电路、数字电路模拟电路、数字电

2、路 模拟集成电路、数字集成电路模拟集成电路、数字集成电路 半导体工艺（微电子工艺、微细加工）半导体工艺（微电子工艺、微细加工）本课程增加的知识本课程增加的知识 IC设计方法学（理论，模拟设计方法学（理论，模拟IC设计方法、数字设计方法、数字IC设计方法）设计方法）设计工具的使用（实践，模拟设计工具的使用（实践，模拟IC设计工具、数字设计工具、数字IC设计工具）设计工具）浙大微电子浙大微电子3/46浙大微电子浙大微电子 教学日历教学日历4/46浙大微电子浙大微电子关于作业和考试关于作业和考试 平时作业三项平时作业三项 7次（次（5次必做、次必做、2次选做）：次选做）：1、通过对英文原版、通过对英

3、文原版Video的观看和学习理解，写出集成电路的观看和学习理解，写出集成电路（IC）的设计制造过程（作业）的设计制造过程（作业1)。2、用模拟电路的方法，设计一款实现、用模拟电路的方法，设计一款实现FSK功能的功能的IC，包括电，包括电路设计路设计(作业作业2)及仿真验证及仿真验证(作业作业3)、版图设计、版图设计(作业作业4，选做，选做)。3、用数字电路的方法，设计一款实现、用数字电路的方法，设计一款实现FSK功能的功能的IC，包括，包括HDL编写及仿真验证编写及仿真验证(作业作业5)、逻辑综合、逻辑综合(作业作业6)，版图设计，版图设计(作业作业7，选做，选做)。每周多安排一节课现场验收。

4、每人每次只有一次每周多安排一节课现场验收。每人每次只有一次1分钟的验分钟的验收时间，共计收时间，共计50分分+35分加分。分加分。最后一次课可对未验收过的作业补验收，成绩减半。最后一次课可对未验收过的作业补验收，成绩减半。考试为考试为2小时闭卷考！小时闭卷考！5/46浙大微电子浙大微电子上课时间安排上课时间安排(短学期，短学期，2学分学分)理论教学,PPT作业验收实践教学,教材周四周四周二周二6/46浙大微电子浙大微电子第一讲第一讲 内容内容一、基本概念一、基本概念二、课程的重要性及与行业二、课程的重要性及与行业/产业的对应情况产业的对应情况三、需掌握哪些专业背景知识三、需掌握哪些专业背景知识

5、浙大微电子浙大微电子 一、基本概念一、基本概念 IT业业 集成电路、半导体、微电子学及之间的关系集成电路、半导体、微电子学及之间的关系 硅含量硅含量 摩尔定律摩尔定律 3C概念概念 IC产业链产业链 产业分工产业分工 国内国内IC设计设计 制造制造 封装产业现状封装产业现状8/46浙大微电子浙大微电子 业业 强电（电力）强电（电力）电电 弱电（电子）弱电（电子）传输传输 电子电子 +信息信息 处理处理芯片芯片 通信通信神经神经 软件软件灵魂灵魂心脏心脏9/46浙大微电子浙大微电子相关名词术语之间的关系相关名词术语之间的关系 微电子学微电子学 半导体半导体 集成电路集成电路 （学科）（学科）（行

6、业、产业）（行业、产业）（主要产品形式）（主要产品形式）10/462011-2014世界半导体产品结构市场预测世界半导体产品结构市场预测浙大微电子浙大微电子11/46浙大微电子浙大微电子硅含量硅含量 在电子产品中所用半导体元器件的价值在电子产品中所用半导体元器件的价值占电子产品总价值的百分比占电子产品总价值的百分比12/46浙大微电子浙大微电子摩尔定律及其伟大意义摩尔定律及其伟大意义 每过每过18个月个月,IC中晶体管的集成度增加一倍中晶体管的集成度增加一倍微米时代微米时代 3um-2um-1.2um-亚微米时代亚微米时代 0.8um-0.5um-深亚微米时代深亚微米时代 0.35um-0.2

7、5um-0.18um-0.13um-纳米时代纳米时代 90nm-65nm-45nm-40nm-28nm32nmN+N+PLL 特征尺寸特征尺寸N+N+PLL 特征尺寸特征尺寸13/46浙大微电子浙大微电子3C概念概念 集成电路市场按整机应用划分，可分为 计算机类、消费类、计算机类、消费类、通信类通信类等不同类别。这三类占了整个市场的78%。集成电路市场产品构成集成电路市场产品构成14/46浙大微电子浙大微电子 IC产业链产业链整机系统提出应用需求整机系统提出应用需求 集成电路设计集成电路设计 计算机与网络、通信（有线、无线、光通信、卫星通信）数字音视频（电视机、视盘机DVD、MP3播放器、音响

8、）IC卡（身份认证）与电子标签、汽车电子、生物电子、工业自动化 EDA工具、服务器、个人计算机(PC)、工程技术人员 集成电路制造集成电路制造 厂房、动力、材料（硅片、化合物半导体材料）、专用设备、仪器（光刻机、刻蚀机、注入机15/46浙大微电子浙大微电子 集成电路封装集成电路封装集成电路测试集成电路测试 划片机、粘片机、键合机、包封机、切筋打弯机、芯片、塑封料、引线框架、金丝 测试设备、测试程序、测试夹具、测试探针卡、测试、分选、包装集成电路应用集成电路应用 电脑及网络、通信及终端（手机）、电视机、DVD、数码相机、其他16/46浙大微电子浙大微电子产业分工产业分工 IC IC 产业主要由设

9、计业、制造业、封测业组成产业主要由设计业、制造业、封测业组成 （参考写书、印书、装订书的概念参考写书、印书、装订书的概念）设计设计封装测封装测试试制造制造除此之外，还有半导体材料、设备、设计软件工具除此之外，还有半导体材料、设备、设计软件工具 等附加产业等附加产业17/46浙大微电子浙大微电子第一讲第一讲 内容内容一、一、基本概念基本概念二、二、三、三、需掌握哪些专业背景知识需掌握哪些专业背景知识课程的重要性及与行业课程的重要性及与行业/产业的对应情况产业的对应情况浙大微电子浙大微电子计算机计算机通信通信家电家电航天航天国防国防交通交通医疗医疗安全安全IC集成电路是电子信息产业的核心和基础集成

10、电路是电子信息产业的核心和基础19/46浙大微电子浙大微电子各种产品形式无处不在各种产品形式无处不在20/46浙大微电子浙大微电子集成电路产业的投资回报率高集成电路产业的投资回报率高行业行业市盈率市盈率（%）净利润率净利润率（%）投资回投资回报率报率(%)(%)半导体半导体262617171515房地产房地产373719.719.72.62.6汽车制造汽车制造14142.72.73.73.7行业行业营业收营业收入排名入排名税后净税后净利排名利排名税后净利税后净利率排名率排名半导体半导体5 51 16 6金融保险金融保险4 49 92121其他电子工业其他电子工业2 26 62020美国股市表现

11、美国股市表现台湾股市排名台湾股市排名资料来源：时代创投，台湾证券行，拓璞产业研究所资料来源：时代创投，台湾证券行，拓璞产业研究所21/46浙大微电子浙大微电子产业集群特点产业集群特点产业分类产业分类产业链产业链中位置中位置产业特点产业特点投资金额（美元）投资金额（美元）人均产值人均产值(万美元万美元)设设 计计上游上游智力密集型智力密集型开发一款开发一款IC产品产品在百万到千万在百万到千万70-100制造加工制造加工中游中游资金、技术密集型资金、技术密集型具有高风险、高投具有高风险、高投入、高利润特点入、高利润特点12英寸生产线需英寸生产线需20亿亿18英寸将高达英寸将高达100亿亿12-50

12、封装测试封装测试下游下游劳动密集型劳动密集型从千万到数亿从千万到数亿10IDM整条整条3022/44浙大微电子浙大微电子集成电路企业的人力资源配置集成电路企业的人力资源配置行业行业芯片制造芯片制造封装测试封装测试设计设计企业企业台积电台积电联电联电日月光日月光矽品矽品联发科联发科凌阳凌阳总人数（人）总人数（人）230202302013720137201403214032148081480818171817587587博士博士硕士硕士本科大学本科大学大专大专高中及以下高中及以下2.92.929.729.7 19.919.9 18.918.9 28.628.61.21.223.123.148.04

13、8.027.727.70.20.24.34.353.753.741.841.80.040.041.921.9240.0140.0158.0358.035.565.5685.2485.249.099.090.110.112.22.262.862.8 23.323.3 7.77.74.04.0资料来源：拓撲产业研究所料来源：拓撲产业研究所 注：凌阳分割后的总人数注：凌阳分割后的总人数23/46浙大微电子浙大微电子24/46浙大微电子浙大微电子高薪原因分析高薪原因分析 入行门槛高入行门槛高 必须掌握电子学科的一般知识必须掌握电子学科的一般知识 必须掌握众多的必须掌握众多的IC设计工具（无法自学）设计

14、工具（无法自学）必须有先进工艺的流片验证（一般高校无法提必须有先进工艺的流片验证（一般高校无法提供此类机会）供此类机会）人才稀少，缺口巨大，供不应求人才稀少，缺口巨大，供不应求 国家重视，投入巨大国家重视，投入巨大25/46浙大微电子浙大微电子2012年全球二十大半导体企业年全球二十大半导体企业26/442001-2011世界和中国世界和中国IC设计业的发展状况设计业的发展状况0102030405060708091011 年均年均 增长率增长率全球销售额（亿美元）189208240332404494530542549625649设计业12.8%，半导体业5.1%增长率(%)6.010.125.

15、027.720.623.67.12.41.313.63.8占半导体产业比重12.313.414.715.617.620.019.821.824.321.021.7半导体产业增长率(%)-321.818.328.06.88.93.8-2.8-9.031.80.4中国大陆销售额(亿元人民币)12.325.057.681.5154234267340379549636设计业52.3%，半导体业24.2%增长率(%)36.810313041.584.056.014.134.85.544.625.1占IC产业比重6.69.215.814.920.622.220.726.231.233.834.2占全球IC

16、设计业比重%11.82.33.14.35.05.89.010.213.416.8IC产业增长率（%）1.046.334.049.833.544.822.66.1-1133.316.8浙大微电子浙大微电子27/442001-2011年中国年中国IC产业发展状况产业发展状况单位：单位：亿元人民币亿元人民币20012005CAGR20062010CAGR201101-11 CAGR设设计计销售额12.315064.9%23454929.6%68649.6%增长率%35.884.056.044.625.1制制造造销售额41.223341.4%32444713.9%50128.4%增长率%-22.928

17、.538.931.112.0封封测测销售额13234521.1%49769214.971118.3%增长率%12.822.144.026.313.0产业结构比产业结构比7：22：7121：32：4722：31：4734：27：3936：27：39浙大微电子浙大微电子28/44浙大微电子浙大微电子2011年中国十大集成电路年中国十大集成电路设计设计企业企业 2010201020112011企业名称企业名称 销售额（亿）销售额（亿）增长增长11深圳海思半导体有限公司深圳海思半导体有限公司66.6950.01%22展讯通信电子（上海）有限公司展讯通信电子（上海）有限公司42.2568.13%33杭州

18、士兰微电子股份有限公司杭州士兰微电子股份有限公司197.34%54锐迪科微电子（上海）有限公司锐迪科微电子（上海）有限公司18.5651.63%45中国华大集成电路设计集团有限公司中国华大集成电路设计集团有限公司16.210.96%96格科微电子（上海有限公司）格科微电子（上海有限公司）13.558.82%77连顺集团公司连顺集团公司129.09%88深圳中兴微电子技术有限公司深圳中兴微电子技术有限公司129.09%69深圳市国微科技股份有限公司深圳市国微科技股份有限公司11.2-0.79%1010上海联芯科技有限公司上海联芯科技有限公司9.4417.20%29/44浙大微电子浙大微电子30/

19、44浙大微电子浙大微电子排名排名企业名称企业名称销售额（亿元）销售额（亿元）1无锡海力士无锡海力士-恒忆半导体有限公司恒忆半导体有限公司121.1 2中芯国际集成电路制造有限公司中芯国际集成电路制造有限公司104.6 3华润微电子（控股）有限公司华润微电子（控股）有限公司45.34上海华虹上海华虹NEC电子有限公司电子有限公司24.8 5台积电（上海）有限公司台积电（上海）有限公司17.86上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司15.5 7和舰科技（苏州）有限公司和舰科技（苏州）有限公司15.1 8天津中环半导体有限公司天津中环半导体有限公司15.029首钢日电电子有限公司首钢日

20、电电子有限公司12.110吉林华微电子股份有限公司吉林华微电子股份有限公司11 中国十大中国十大半导体半导体制造制造企业企业（2010年）年）31/44浙大微电子浙大微电子排名排名企业名称企业名称销售额（亿元）销售额（亿元）1飞思卡尔半导体（中国）有限公司飞思卡尔半导体（中国）有限公司85.3 2威讯联合半导体（北京）有限公司威讯联合半导体（北京）有限公司64.4 3江苏新潮科技集团有限公司江苏新潮科技集团有限公司63.94上海松下半导体有限公司上海松下半导体有限公司 39.45深圳赛意法半导体有限公司深圳赛意法半导体有限公司32.1 6日月光封装测试（上海）有限公司日月光封装测试（上海）有限

21、公司29.77南通华达微电子集团有限公司南通华达微电子集团有限公司27.38瑞萨半导体（北京）有限公司瑞萨半导体（北京）有限公司26.29乐山无线电股份有限公司乐山无线电股份有限公司24.210英飞凌科技英飞凌科技(无锡无锡)有限公司有限公司22.22010年中国十大集成电路与分立器件年中国十大集成电路与分立器件封测封测企业企业32/44浙大微电子浙大微电子我国我国IC封测业现状封测业现状 国内封装测试企业已经达到国内封装测试企业已经达到130130余家。余家。其中年封装量超过其中年封装量超过1 1亿块的企业已经超过亿块的企业已经超过2525家。家。国内微电子总封装能力已经达到年国内微电子总封

22、装能力已经达到年350350亿块。亿块。封装业的年销售额封装业的年销售额644.9644.9亿元。亿元。封装形式，封装形式，DIPDIP、SOPSOP、QFPQFP等都已经大批量生产，等都已经大批量生产，PGAPGA、BGABGA、MCMMCM等新型封装形式已开始形成规模生产。等新型封装形式已开始形成规模生产。33/46浙大微电子浙大微电子中国半导体产业主要集聚地区中国半导体产业主要集聚地区34/4605-11中国大陆中国大陆IC设计业按区域发展状况设计业按区域发展状况区域区域/相应市相应市单位：亿元单位：亿元200520102011企业数销售额产出率企业数销售额产出率企业数销售额产出率长长三

23、三角角上海上海204占总数42.6%51.7占总数34.5%0.25 /企业224占总数38.5%242占总数44.1%1.03/企业208占总数39%301占总数43.8%1.45/企业锡锡/苏苏/南南杭杭/绍绍其它其它京京津津/渤渤海海湾湾北京北京85占总数17.7%42.0占总数28.0%0.49 /企业132占总数22.7%143占总数26.0%1.08/企业126占总数23.6%183占总数26.7%1.45/企业济济/津津/大大/青青其它其它珠珠三三角角深圳深圳122占总数25.5%45.0占总数30.0%0.39 /企业157占总数27.0%134占总数24.4%0.85/企业1

24、41占总数26.4%164占总数23.9%1.16/企业珠珠/福福/厦厦/港港其它其它中中西西部部西安西安68占总数14.2%11.3占总数7.5%0.17 /企业69占总数11.8%29.9占总数5.5%0.43/企业59占总数11%38.2占总数5.6%0.65/企业武武/成成/重重其它其它合合 计计4791500.31/企业5825490.93/企业5346871.29/企业浙大微电子浙大微电子35/46排名排名美国（亿美元）美国（亿美元）台湾（亿新台币）台湾（亿新台币）中国大陆（亿人民币）中国大陆（亿人民币）企业销售额企业销售额企业销售额1Qualcomm72联发科1134深圳海思44

25、2Broadcom66联咏362展讯通信（上海）253AMD65晨星337杭州士兰微电子184Marvell36群联317华大集成电路设计155Nvidia36瑞昱222锐迪科微电子（上海）126Xilinx23奇景203深圳国微科技117Altera20立錡116连顺集团公司118LSI Corp.16创意103深圳中兴微电子119PMC-Sierra6雷凌74格科微电子（上海）8.510Silicon Labs5瑞朵70上海联芯科技8.1企业平均产出率225亿元人民币60亿元人民币14亿元人民币浙大微电子浙大微电子我国我国IC产业产业存在的主要问题（一）存在的主要问题（一）国际竞争力有待加

26、强国际竞争力有待加强36/44浙大微电子浙大微电子 我国我国IC产业存在的主要问题（二）产业存在的主要问题（二）n 产业规模尚小，供需矛盾突出产业规模尚小，供需矛盾突出国内集成电路产品仅占国内市场需求的国内集成电路产品仅占国内市场需求的20%20%左右左右大量进口产品，集成电路已成为国内最大单宗进口商品大量进口产品，集成电路已成为国内最大单宗进口商品我国集成电路产业与市场规模对比我国集成电路产业与市场规模对比37/44浙大微电子浙大微电子从十五开始我国高度重视发展微电子产业从十五开始我国高度重视发展微电子产业 我国半导体产业从“十五”开始起步，进入飞速发展期。五年吸引投资累计160亿美元，是过

27、去30年总投资的4倍多。38/44浙大微电子浙大微电子“十二五十二五”信息产业六项重大工程信息产业六项重大工程 n 集成电路升级工程集成电路升级工程n 平板显示和彩电工业转型工程平板显示和彩电工业转型工程n TD-SCDMATD-SCDMA第三代移动通信产业新跨越工程第三代移动通信产业新跨越工程n 数字影视推广工程数字影视推广工程n 计算机提升和下一代互联网应用工程计算机提升和下一代互联网应用工程n 软件及信息服务培育工程软件及信息服务培育工程39/46浙大微电子浙大微电子2005-2020年年 国家科技重大专项国家科技重大专项(16个个)核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（集成电路领域

28、）核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（集成电路领域）极大规模集成电路制造装备及成套工艺（集成电路领域）极大规模集成电路制造装备及成套工艺（集成电路领域）新一代宽带无线移动通信网新一代宽带无线移动通信网 高档数控机床与基础制造装备高档数控机床与基础制造装备 大型油气田及煤层气开发大型油气田及煤层气开发 大型先进压水堆及高温气冷堆核电站大型先进压水堆及高温气冷堆核电站 水体污染的控制与治理。水体污染的控制与治理。转基因生物新品种培育转基因生物新品种培育 重大新药创制。重大新药创制。艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治 大型飞机大型飞机 高分辨率对地观测系统高分

29、辨率对地观测系统 载人航天与探月工程载人航天与探月工程 40/46浙大微电子浙大微电子第一讲第一讲 内容内容一、一、基本概念基本概念二、二、三、三、课程的重要性及与行业课程的重要性及与行业/产业的关系产业的关系需掌握哪些专业背景知识需掌握哪些专业背景知识浙大微电子浙大微电子微电子学科基础微电子学科基础 物理大学物理、热物理与统计力学、量子力学、固体物理、半导体物理、（深亚微米）器件物理等 器件/电路原理电子线路原理、晶体管原理、模拟IC设计原理、数字IC设计原理、ASIC设计原理、半导体工艺原理等 实验电子线路实验、专业基础实验、半导体工艺实验、版图绘制实验、专题实验、毕业设计、IC课程设计4

30、2/46浙大微电子浙大微电子微电子学科毕业生需要学习的微电子学科毕业生需要学习的重点专业课程（重点专业课程（23.5学分）学分）1、固体物理与半导体物理（、固体物理与半导体物理（2+3）2、微电子学（微电子器件）（、微电子学（微电子器件）（3）3、专用集成电路设计技术基础（、专用集成电路设计技术基础（2）4、数字集成电路设计（、数字集成电路设计（3）5、模拟集成电路设计（、模拟集成电路设计（3）6、微电子工艺技术（、微电子工艺技术（2.5）7、微电子工艺实习（含版图）及参观实习、微电子工艺实习（含版图）及参观实习(2+1)8、集成电路设计专题研究（、集成电路设计专题研究（2）43/46浙大微电子浙大微电子谢谢 谢谢浙大微电子与光电子研究所电邮:浙大微电子所网址: