深圳大学数字集成电路中文

1000
100 2X growth in 1.96 years!
10
P6
Pentium® proc
1
486
386
0.1
286
8085
8086
0.01
8080
8008
0.0T0r1ansis4to00r4s on Lead Microprocessors double every 2 years
1970
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
12
Introduction
Moore’s Law
16 15 14 13 12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Electronics, April 19, 1965.
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
In 1965, Gordon Moore noted that the number of transistors on a chip doubled every 18 to 24 months.
He made a prediction that semiconductor technology will double its effectiveness every 18 months
考核方式：开卷笔试
平时：30%（上机／作业）
考试：70%
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
2
Introduction
What is this course all about?
数字集成电路的介绍
▪ CMOS器件与工艺 ▪ 导线模型 ▪ CMOS反相器和逻辑门 ▪ 传输延时、噪声和功耗 ▪ 组合、时序逻辑电路 ▪ 设计方法学
~7% growth per year
8008 4004
~2X growth in 10 years
1 1970
1980
1990 Year
2000
2010
复杂度的演变-存储器
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
14
Introduction
晶体管数量
K 1,000,000
1 Billion Transistors
100,000 10,000 1,000 100
Pentium® III
Pentium® II Pentium® Pro Pentium® i486 i386
电子计算机
▪ 晶体管/集成电路
沿革的动力
▪ 功耗-可靠性-成 本
7
Introduction
晶体管革命
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
第一个晶体管 Bell Labs, 1948 Bardeen Schockley
8
Introduction
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一块集成电路
双极型逻辑
LOG2 OF THE NUMBER OF COMPONENTS PER INTEGRATED FUNCTION
1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975
13
Introduction
能学到什么
▪ 数字集成电路的入门介绍，从物理器件层到系统整 片层的概念。强化数字电路知识，了解基于不同层
次的Digital IC Design的流程，具备一定的基本数字 集成电路的设计能力
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
3
Introduction
引言
数字集成电路设计 进展
The Babbage Difference Engine (1832)
25,000 零件 Cost: 17,470磅
6
Introduction
ENIAC – 第一台电计算机 (1946)
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
电气计算机
▪ 磁控开关 ▪ 真空管 ▪ 1946年/18000
数字集成电路设计
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
Introduction
课程介绍
参考教材：数字集成电路设计
——电路、系统与设计
Jan M. Rabaey
Anantha Chandrakasan
Borivoje Nikolic 著
周润德
译
学时：每周两节，实验单周两节
1960’s Jack Kilby
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
ECL 3输入逻辑门 Motorola 1966
9
Introduction
Intel 4004 微处理器
1971 1000 晶体管 1 MHz 工作频率
全定制人工设计
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
10
Introduction
Intel Pentium (IV) 微处理器
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
2000年 ~亿个晶体管 ~GHz工作频率
可复用设计 基于单元库/宏单元 层次化设计 设计自上而下 性能驱动设计 功耗-速度-面积
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Introduction
摩尔定律（Moore’s Law）
数字集成电路中亟 待解决的问题
如何衡量设计质量
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
4
Introduction
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
5
Introduction
第一台机械计算机
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
1980
1990 Year
2000
2010
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
Courtesy, Intel
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Introduction
Moore’s law –芯片尺寸
100
Die size (mm)
P6
10
486 Pentium ® proc 386
8080
286
8086 8085
80286
10
1 1975
8086
1980
1985 1990
1995
2000
Source: Intel
2005 2010
Projected
DigEitEa1l4I1ntegrated Circuits
Courtesy, Intel
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Introduction
Moore’s law –微处理器
Transistors (MT)