微电子概论

《微电子学概论》

1.晶体管是谁发明的？

肖克利、巴丁和布拉顿

2.集成电路的分类？

·按结构分：

单片集成电路：

它是指电路中所有的元器件都制作

在同一块半导体基片上的集成电路

在半导体集成电路中最常用的半导

体材料是硅，除此之外还有GaAs等混合集成电路：

厚膜集成电路

薄膜集成电路

·按功能分：

数字集成电路(Digital IC)：它是指处理数

字信号的集成电路，即采用二进制方式

进行数字计算和逻辑函数运算的一类集

成电路

模拟集成电路(Analog IC)：它是指处理模

拟信号(连续变化的信号)的集成电路

线性集成电路：又叫做放大集成电路，

如运算放大器、电压比较器、跟随器等

非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路

数模混合集成电路(Digital - Analog IC) ：例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等 ·

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3.微电子的特点？

↗微电子学以实现电路和系统的集成为

目的，故实用性极强。

↗微电子学中的空间尺度通常是以微米

(μm, 1μm＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。

↗微电子学是一门综合性很强的边缘学

科

↗微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性

是微电子学发展的方向

↗微电子学的渗透性极强，它可以是与其

他学科结合而诞生出一系列新的交叉学

科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片

等

4.什么是半导体集成电路？

集成电路就是将电路中的有源元件，无源元件以及他们之间的互连引线等一起制作在半导体的衬底上，形成一块独立的不可分的整体电路。集成电路的各个引出端就是该电路的输入，输出，电源和地线等的接线端。

5.集成电路的性能是有什么描述的？

集成度

速度、功耗

特征尺寸

可靠性

6.什么是光刻？

在衬底表面淀积材料层之后，通常需要将部分区域的材料层保留下来，而将部分区域的材料层去掉，这个衬底表面上定义不同区域的过程就是光刻。

7.光刻的常见方法？

✍接触式光刻：分辨率较高，但是容

易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。

✍接近式曝光：在硅片和掩膜版之间

有一个很小的间隙(10～25 m)，可以

大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低

✍投影式曝光：利用透镜或反射镜将

掩膜版上的图形投影到衬底上的曝

光方法，目前用的最多的曝光方式

8.光刻的三要素？

光刻胶、掩膜版和光刻机

9.什么是摩尔定律？

1．集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。

2．微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。

3．用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。

10.集成电路的设计特点？

·是为解决特定问题构思一个电路的创造性过程。对电路进行分析和比较能够更好地理解设计。

⏹将有源元件和无源元件集成在同一个衬

底上，几何尺寸受设计者控制；

⏹对设计的正确性更为严格，无法用电路

试验板验证，使用计算机仿真；

⏹设计受工艺水平的约束；

⏹引脚有限，检测困难；

⏹特有的布局、布线及版图设计；

⏹采用层次化设计及模块化设计。

11.集成电路的设计流程？

·功能设计

⏹层次：是最高层次的设计。

⏹目标：确定芯片的设计要求，包括：功

能、性能、尺寸、功耗等。

⏹过程：功能块划分。

⏹目的：实现芯片的功能。

⏹方法：主要在RTL级进行，依照设计要

求，根据经验，使用RTL级行为描述语

言（VHDL、Verilog等），对功能块和相

互关系进行描述，通过RTL级模拟检验

正确性，反复迭代，直到达到要求为止。

⏹输出：语言或功能图。

·逻辑和电路设计

⏹确定满足一定逻辑或电路功能的由逻辑

或电路单元组成的逻辑或电路结构。

⏹输出：一般是网表和逻辑图或电路图。

⏹对于数字电路设计：

❑RTL级描述——逻辑综合软件——

标准单元库——门级逻辑网表——

逻辑模拟与验证，时序分析和优化。

❑设计前应先决定流片工艺，然后决

定与之对应的单元库。

·版图设计

⏹大多数基于单元库实现，由底向上过程。

⏹包括：

❑布图规划

❑布局

❑时钟树产生

❑布线

⏹功能块——布线规划——布局——生成

时钟树——布线。

12.集成电路的版图设计规则？

⏹以λ为单位：把大多数尺寸（覆盖，出

头等等）约定为λ的倍数。

❑λ与工艺线所具有的工艺分辨率有

关，线宽偏离理想特征尺寸的上限以

及掩膜版之间的最大套准偏差，一般

等于栅长度的一半。

❑优点：版图设计独立于工艺和实际

尺寸。