第1单元集成电路基础ppt课件

产品
钢筋 小轿车 彩电 计算机 集成电路
单位质量对国民生产值（GNP： Gross National Product）的贡献
1 5 30 1000 2000
1. 集成电路概述
1965年，Intel联 合创始人戈登·摩尔提 出了他著名的理论： 半导体芯片上可集成 的元器件的数目每12 个月便会增加一倍。
品测试，由封装测试公司（Assemble & Test）完成。
IC芯片
引线框架冲制 局部镀金 粘接芯片 导线丝焊接
模塑料
制柸
高频预热
模具塑封
成品
打弯成型 去溢料
引线切筋
镀锡
2. 集成电路产业链
常见封装形式
2. 集成电路产业链
➢ 集成电路测试业
集成电路产业链中测试与产品的设计、芯片制造和封装 的关系如下所示
2. 集成电路产业链
➢ 集成电路芯片制造业 现代集成电路芯片制造业（Foundry）以订单加工为主业
，只负责利用企业现有成熟工艺进行芯片制造。
晶圆尺寸（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→
1956年，威廉·肖克莱（William Shockley）、约翰·巴丁 （John Bardean）、沃特·布拉顿（Walter Brattain）共同获得 诺贝尔物理学奖。
1. 集成电路概述
1952年5月，英国皇家研究所的达默（G. W. A. Dummer ）第一次提出“集成电路”的设想。
1958年9月，美国德州仪器（TI）公司的杰克·基尔比（ Jack Kilby）发明集成电路，1959年2月申请专利并于1964年 获得授权，2000年12月获得诺贝尔物理学奖。
功能模拟 逻辑综合和时序模拟 版图综合和后模拟 生成版图与掩膜文件
生成光掩模
2. 集成电路产业链
设计的硬件与软件平台 硬件平台：服务器、工作站、PC机等 软件平台：
2. 集成电路产业链
设计与测试 集成电路设计与测试紧密相关，如测试业中的设计验证以
检测设计错误和缺陷为目的。 设计公司测试外包： • 费计时、耗人力的验证测试 • 需有昂贵ATE测试平台 • 专门测试编程的成品测试 • 各种可靠性试验与相应统计 • 失效分析测试
第一单元 集成电路基础
1. 集成电路概述 2. 集成电路产业链
1. 集成电路概述
➢ 晶体管和集成电路的发明 1947年12月世界上第一个点接触锗晶体管（观察到放大
效应）在美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室（Bell lab ）诞生。
1. 集成电路概述
1949年结型晶体管理论被提出，并于1950年在贝尔实验 室研制成功，开辟了电子技术的新纪元。
可靠性设计
可靠性评估测试
市场需求
EDA设计
芯片试产 （流片、中测、封装）
成品测试评价
量产
可测性设计
故障诊断测试
• 设计中的验证测试 • 芯片制造过程中的工艺监控测试和晶圆测试（中测） • 封装后的成品测试（成测） • 可靠性保证测试
2. 集成电路产业链
集成电路设计流向 “自顶向下”设计 行为设计 结构设计 逻辑设计 电路设计 版图设计
“由底往上”设计 分版面设计 分单元设计 功能块设计 子系统设计 系统总合成
2. 集成电路产业链
集成电路设计基本流程 人工手绘
电路功能设计 逻辑与电路设计 硬件仿真测试
版图设计 版图绘制与生成
光刻掩模版
EDA设计 电路系统设计
芯片制造与测试
集成电路芯片制造与测试息息相关，如芯片制造过程中的 工艺监控测试和晶圆测试（中测）。晶圆测试的内容主要有 芯片的功能、直流和极限参数测试，以及能提取工艺监控参 数、电路质控参数和设计模型参数的微电子测试结构。
2. 集成电路产业链
➢ 集成电路封装业 封装和测试的密切相关程度很高，通常做封装的兼做成
后来修正为每18 个月翻一番。
1. 集成电路概述
1. 集成电路概述
1. ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成电路概述
➢ 集成电路的产品族分类
第一单元 集成电路基础
1. 集成电路概述 2. 集成电路产业链
2. 集成电路产业链
集成电路产业链
设计 芯片制造
封装 测试
还有工装设备（精密模具、光掩模、光机电一体机、大 型测试仪器等）、材料（硅材料、特种材料）、精细化学试 剂、特种气体和软件等配套、支撑产业。
人工设计计算机辅助制版
计算机辅助设计制版（CAD：Computer Aided Design）
电子设计自动化（EDA：Electronic Design Automation）
电子电路系统设计自动化（ESDA：Electronic System Design Automation）
2. 集成电路产业链
nm：90→65→45→28→20→14/16→10→7→5→…
2. 集成电路产业链
芯片制造基本工艺
• 双极型、CMOS和BiCMOS
• 基本工艺包括光刻、掺杂、隔离、薄膜、刻蚀、金属化
芯片制造基本工艺设备
基本工艺设备有光刻机、涂胶机、显影机、清洗机、烘箱 、化学气相淀积（CVD）、刻蚀机、外延炉、离子注入机、 氧化/扩散炉、真空蒸发/溅射台、铜电镀槽等。
1. 集成电路概述
1959年7月，美国仙童（Fairchild）半导体公司的罗伯特· 诺伊斯（Robert Noyce）发明平面工艺硅集成电路，1961年 获得授权。
诺贝尔奖评审委员会评价集成电路的发明“为现代信息 技术奠定了基础”
1. 集成电路概述
➢ 集成电路的发展与动力
据有关资料测算，集成电路对国民经济的贡献远高于其 他门类的产品。
垂直分工商业模式源于产业的专业化分工，随着分工的逐 渐深入，形成了专业的IP（知识产权）核、无生产线的IC 设计（Fabless）、晶圆代工（Foundry）以及封装测试（ Package & Testing）厂商。
2. 集成电路产业链
➢ 集成电路设计业 集成电路设计的发展历史
原始的人力手工设计制版
2. 集成电路产业链
IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造） 商业模式涵盖了IC 设计、IC 制造、封装测试等各环节， 甚至延伸至下游电子终端。IDM 企业的利润率比较高。根 据“微笑曲线”原理，最前 端的产品设计、开发与最末 端的品牌、营销具有最高的 利润率，中间的制造、封装 测试环节利润率较低。