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大规模集成电路大规模集成电基础

  第三章 大规模集成电基础 3. 1半导体集成电概述 半导体集成电概述 集成电( 集成电(Intergrated Circuit,IC) , ) 芯片( 芯片(Chip, Die) ) 硅片( 硅片(Wafer) ) 集成电的成品率: 集成电的成品率: 硅片上好的芯片数 Y= 硅片上总的芯片数 100% 成品率的检测,决定工艺的稳定性, 成品率的检测,决定工艺的稳定性, 成品率对集成电厂家很重要 集成电的性能指标: 集成电的性能指标: 集成度 速度、 速度、功耗 特征尺寸 可靠性 功耗 延迟积 集成电发展的原动力:不断提高的性能/价格比 集成电发展的原动力:不断提高的性能 价格比 集成电发展的特点:性能提高、价格降低 集成电发展的特点:性能提高、 主要途径: 主要途径:缩小器件的特征尺寸 增大硅片 缩小尺寸: 缩小尺寸:0.25~0.18m 增大硅片: 英寸 英寸~12英寸 增大硅片:8英寸 英寸 集成电的关键技术:光刻技术 集成电的关键技术:光刻技术(DUV) 新的光刻技术: 新的光刻技术: EUV SCAPEL(Bell Lab.的E-Bm) 的 X-ray 亚0.1m:一系列的挑战, :一系列的挑战, 亚50nm:关键问题尚未解决 : 集成电的制造过程: 集成电的制造过程: 设计 工艺加工 原理电设计 电模拟(SPICE) 电模拟 布局(Layout) 布局 不符合 不符合 测试 封装 定义电的输入输出(电指标、性能) 定义电的输入输出(电指标、性能) 考虑寄生因素后的再模拟 原型电制备 测试、 测试、评测 工艺问题 定义问题 产品 集成电产业的发展趋势: 集成电产业的发展趋势: 的设计( 的设计(Design House) ) 的制造厂家(标准的 的制造厂家(标准的Foundary) ) 集成电类型:数字集成电、 集成电类型:数字集成电、模拟集成电 数字集成电基本单元:开关管、反相器、 数字集成电基本单元:开关管、反相器、组合逻辑门 模拟集成电基本单元:放大器、电流源、电流镜、 模拟集成电基本单元:放大器、电流源、电流镜、转换器等 3.2 双极集成电基础 有源元件: 有源元件:双极晶体管 无源元件:电阻、电容、 无源元件:电阻、电容、电感等 双极数字集成电 基本单元: 基本单元:逻辑门电 双极逻辑门电类型: 双极逻辑门电类型: 电阻-晶体管逻辑 电阻 晶体管逻辑 (RTL) 二极管-晶体管逻辑 (DTL) 二极管 晶体管逻辑 晶体管-晶体管逻辑 晶体管 晶体管逻辑 (TTL) 集成注入逻辑 (I2L) 发射极耦合逻辑 (ECL) 双极模拟集成电 一般分为: 一般分为: 线性电(输入与输出呈线性关系) 线性电(输入与输出呈线性关系) 非线性电 接口电:如A/D、大规模集成电路D/A、电平位移电等 接口电: 、 、 3.3 MOS集成电基础 集成电基础 基本电结构: 基本电结构:MOS器件结构 器件结构 基本电结构: 基本电结构:CMOS 基本电结构: 基本电结构:CMOS MOS集成电 集成电 数字集成电、 数字集成电、模拟集成电 MOS 数字集成电 IN W 基本电单元: 基本电单元: CMOS开关 开关 CMOS反相器 反相器 OUT W CMOS开关 开关 VDD VDD IN OUT Y A1 A2 CMOS反相器 反相器 与非门: 与非门:Y=A1A2 3.4 影响集成电性能的因素和发展趋势 有源器件 无源器件 隔离区 互连线 钝化层 寄生效应:电容、有源器件、 寄生效应:电容、有源器件、大规模集成电路 电阻、 电阻、电感 3.4 影响集成电性能的因素和发展趋势 器件的门延迟: 器件的门延迟: 迁移率 沟道长度 电的互连延迟: 电的互连延迟: 线电阻(线尺寸、电阻率) 线电阻(线尺寸、电阻率) 线电容(介电、) 线电容(介电、) 途径: 途径: 提高迁移率, 提高迁移率,如GeSi材料 材料 减小沟道长度 互连的类别: 互连的类别: 芯片内互连、 芯片内互连、芯片间互连 长线互连(Global) 长线互连 中等线互连 短线互连(Local) 短线互连 门延迟时间与沟到长度的关系 减小互连的途径: 减小互连的途径: 增加互连层数 增大互连线截面 Cu互连、Low K介质 互连、 互连 介质 多芯片模块(MCM) 多芯片模块(MCM) 系统芯片( 系统芯片(System on a chip) ) 减小特征尺寸、提高集成度、 互连 系统优化设计、 互连、 减小特征尺寸、提高集成度、Cu互连、系统优化设计、SOC 集成电 芯片 中金属 互连线 所占的 与 电规 模的关 系曲线 互连线宽与互连线延迟的关系 互连技术与器件特征尺寸的缩小 资料来源: Oct.,1998) (资料来源:Solidstate Technoly Oct.,1998) 集成电中的材料 M a te r ia ls in S ilic o n -B a s e d M ic ro e le c tro n ic s p o ro u s s ilic o n B N ( B o ro n N itr id e ) L o w D ie le c tr ic s P o ly m e r Pt R u O 2 ( ru th e n iu m O x id e ) Ir O 2 ( Ir id iu m O x id e ) S rR u O 3 E le c tr o d e (L a S r)C o O 3 M a te r ia ls Y B a 2C u 3O 7 S rB i 2 TA 5 O 9 P b ( Z r,T i)O 3 F e r ro E le c tro c s ( P b ,L a ) ( Z r ,T i) O 3 H ig h D ie le c tric s Q u a n tu m le a p in n e w m a te r ia ls Ta 2O 5 T iO 2 B S T ( B a riu m S T ) S T ( S tr o n tiu m T ita n a te ) T iN T iN /T i C u /T iN M e ta ls Cu W P tS i 2 C o S i2 T iS i 2 M o S i2 Ta S i 2 S i3N 4 P o ly s ilic o n Al S iO 2 Si 1970 1 980 1990 200 0 2010 S ilic id e s 小结: 小结:Bipolar: : 基区(Base),基区宽度Wb ,基区宽度 基区 发射区(Emitter) 发射区 收集区(Collector) 收集区 NPN,PNP , 射极特性曲线 放大倍数β 放大倍数β、α 特征频率f 特征频率 T 小结: 小结:MOS 沟道区(Channel),沟道长度L,沟道宽度 ,沟道长度 ,沟道宽度W 沟道区 栅极(Gate) 栅极 源区/源极 源极(Source) 源区 源极 漏区/漏极 漏极(Drain) 漏区 漏极 NMOS、PMOS、CMOS 、 、 阈值电压Vt, 阈值电压 ,击穿电压 特性曲线、 特性曲线、转移特性曲线 泄漏电流(截止电流 驱动电流(导通电流 截止电流)、 导通电流) 泄漏电流 截止电流 、驱动电流 导通电流 小结: 小结:器件结构 双极器件的纵向截面结构、 双极器件的纵向截面结构、俯视结构 CMOS器件的纵向截面结构、俯视结构 器件的纵向截面结构、 器件的纵向截面结构 CMOS反相器的工作原理 反相器的工作原理 IC:有源器件、无源器件、隔离区、互 :有源器件、无源器件、隔离区、 连线、大规模集成电路 连线、钝化层 作 业 画出 画出CMOS反相器的截面图 反相器的截面图 和俯视图 画出双极晶体管的截面图

  截至3月31日,所已受理223家的科创板上市申请,有69家处在活跃状态。此外,目前已通过发审会的54家企业(包括4家科创板)正轮后上市,预计在第二季度大部分能完成上市。

  4、入园需携带本人身份证,户口薄等身份证明及购票凭证。景区必须全程佩戴口罩,排队和参观时与周边游客保持1.5米以上距离。请配合工作人员进行体温测量(体温超过37.3℃者谢绝入园),并出示“渝康码”“惠游码”等健康证明。

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