集成电路设计方法的发展历史

集成电路设计方法的发展历史

、发展现状、及未来主流设

计方法报告

集成电路是一种微型电子器件或部件，为杰克·基尔比发明，它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

一、集成电路的发展历史：

1947年：贝尔实验室肖克莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑；

1950年：结型晶体管诞生；

1950年： R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺； 1951

年：场效应晶体管发明；

1956年：C S Fuller发明了扩散工艺；

1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；

1960年：H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺；1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管；

1963年：和首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺；

1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍；

1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列；

1967年：应用材料公司成立，现已成为全球最大的半导体设备制造公司；

1971年：Intel推出1kb动态随机存储器，标志着大规模集成电路出现；

1971年：全球第一个微处理器4004Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明；

1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802；

1976年：16kb DRAM和4kb SRAM问世；

1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路时

代的来临；

1979年：Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM 基于8088推出全球第一台PC；

1981年：256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世； 1984年：日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM； 1985年：80386微处理器问世，20MHz；

1988年：16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路阶段；

1989年：1Mb DRAM进入市场；

1989年：486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后来50MHz芯片采用μm工艺；

1992年：64M位随机存储器问世；

1993年：66MHz奔腾处理器推出,采用μｍ工艺；

1995年:Pentium Pro, 133MHz，采用μｍ工艺； 1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世,采用μｍ工艺；

1999年：奔腾Ⅲ问世，450MHz，采用μｍ工艺，后采用μm工艺； 20XX年: 1Gb RAM投放市场；

20XX年：奔腾4问世，，采用μｍ工艺；

20XX年：Intel宣布20XX年下半年采用μｍ工艺。

20XX年：奔腾4 E 系列推出，采用90nm 工艺。 20XX 年：intel 酷睿2系列上市，采用65nm 工艺。

20XX年：基于全新45纳米 High-K 工艺的 intel 酷睿

2 E7/E8/E9上市。 20XX年：intel 酷睿 i 系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。

从历史CPU的发展历程来看，制作的工艺是越来越精细，处理器的性能也得到了大幅度提高。

二、集成电路发展的现状及未来趋势

随着工艺技术水平的不断提高，早期的人工设计已逐步被计算机辅助设计(CAD)所取代，目前已进入超超大规模集成电路设计和SOC设计阶段。在集成电路设计技术中最重要的设计方法、EDA工具及IP核三个方面都有新的发展：半定制正向设计成为世界集成电路设计的主流技术，而全定制一般应用在CPU(Central Process Unit)等设计要求较高的产品中，逆向设计多应用于特定的集成电路设计过程中，当今世界领先的EDA工具基本掌握在世界专业EDA公司手中，如益华计算机(Cadence)、新思科技(Synopsys)、明导科技(Mentor

Graphics)和近年发展迅猛的迈格玛(Magma)，它们的世界市场占有率高达60%以上，世界上IP专营公司日见增多，目前自主开发和经营IP核的公司有英国的ARM和美国的DeSOC等，世界IP核产业已经初具规模。

目前，国际先进的集成电路芯片加工水平也已经进入90nm／12英寸，而且正向65nm水平前进，65nm以下设备已

逐步进入实用，45～22nm设备和技术正在开发当中。在芯片制造技术领域的一个显著特点是，集成电路工艺与设备的结合更为紧密，芯片制造共性工艺技术的开发越来越多地设备制造商来承担。目前，设备制造商的职责已经从单纯地提供硬件设备转变为既要提供硬件设备又要提供软件(含工艺菜单)、工艺控制及工艺集成等服务的总体解决方案，芯片制造技术越来越多地融入设备之中。

集成电路封装技术的发展主要体现在封装方式上。最早的集成电路封装技术起源于半导体器件封装技术，封装方式足TO型(礼帽型)金属壳和扁平长方形陶瓷壳，时至今日，封装方式已经发展到几大类和若干小类，包括：(1)直插式：单列直插(SIP)、双列直插式(DIP)，(2)引线芯片载体：引线陶瓷芯片载体(LCCC)、塑料有引线芯片载体(PLCC)，(3)四方型扁平封装(QFP)：薄型QFP(TQFP)等，(4)小外形封装(SOP)：J型引脚小外型封装(SOJ)、薄小外形封装(TSOP)等，(5)阵列式封装：针栅阵列(PGA)、球栅阵列(BGA)、柱栅阵列(CGA)等。

进入21世纪以来，新型的封装方式也不断出现，其中以芯片级封装(Chip SizePackage，CSP)、多芯片／三维立体封装(MultiChipPackaging，MCP／3D Packaging，3D)、晶片级封装(Wafer Level Packaging，WLP)等几项新型封装技术最为引人瞩目，这几种新型的封装方式代表着当今封装