微電子學(xué)概論課件

微電子學(xué)概論32學(xué)時(shí)概論：對(duì)微電子學(xué)概括介紹對(duì)象：工科非微電子專業(yè)本科生目的：提供對(duì)于微電子學(xué)的全面了解，在某些興趣點(diǎn)上有所深入，幫助學(xué)生建立起將來從事微電子或與微電子有關(guān)的事業(yè)的基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程：大學(xué)物理（普通物理學(xué)），基礎(chǔ)電工、電路類課程授課：清華大學(xué)微電子學(xué)研究所嚴(yán)利人-1.01-1a微電子學(xué)概論32學(xué)時(shí)-1.01-1a教材： 以電子教案為主，補(bǔ)充其他內(nèi)容課程參考書目： 嚴(yán)利人等，《微電子制造技術(shù)概論》 朱正涌，《半導(dǎo)體集成電路》 楊之廉，《集成電路導(dǎo)論》 西安電子科技大學(xué)，《微電子技術(shù)概論》-1.02-2a教材：-1.02-2a與微電子密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)（鏈） 為IC制造業(yè)服務(wù)的行業(yè)：設(shè)備，材料，IC設(shè)計(jì) IC制造業(yè) 廣泛應(yīng)用IC的工業(yè)部門：電子信息，計(jì)算機(jī)，幾乎各行各業(yè) *特殊元器件，MEMS，BioChips，液晶等課程主線索 半導(dǎo)體材料－器件工作機(jī)理－基本電子器件與電路單元－集成工藝－集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)-1.03-3a與微電子密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)（鏈）-1.03-3a課程主線索從基本的材料介紹（固體物理；晶體學(xué)）講起，循序漸進(jìn)地講解：用半導(dǎo)體材料來制作最簡(jiǎn)單的電子器件——電阻，的原理（半導(dǎo)體物理）；更復(fù)雜一些的電子器件，PN結(jié)（二極管）、雙極晶體管、MOS晶體管，的工作機(jī)理與器件結(jié)構(gòu)（半導(dǎo)體器件物理）；用上述基本材料構(gòu)建的數(shù)字/模擬電路模塊的方法技術(shù)（數(shù)字集成電路；模擬集成電路）；制造所有以上這些器件的工藝技術(shù)與集成制造技術(shù)（集成電路工藝）；以及最后介紹的IC設(shè)計(jì)技術(shù)（器件設(shè)計(jì)；工藝設(shè)計(jì)；IC電路設(shè)計(jì)）-1.04-4a課程主線索-1.04-4a根據(jù)課程主線索第一章，概述（2學(xué)時(shí)）第二章，晶體管基本原理（8學(xué)時(shí)）第三章，基本電路模塊（6學(xué)時(shí)）第四章，集成電路制造技術(shù)（10學(xué)時(shí)）第五章，微電子設(shè)計(jì)技術(shù)（4學(xué)時(shí)）第六章，微電子技術(shù)的發(fā)展與展望（2學(xué)時(shí)）強(qiáng)調(diào)一定的自學(xué)與課堂筆記，講課內(nèi)容與講義略有出入-1.05-5a根據(jù)課程主線索-1.05-5a第一章概述1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況1.2微電子發(fā)展歷史1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路1.4微電子元器件的分類1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.06-6a第一章概述1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況-1.06-6a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)（本節(jié)的介紹資料，主要來自于ITRS2003）-1.07-7a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)（本節(jié)的介紹資料，主要來自于I1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.08-8a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.08-8a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.09-9a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.09-9a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.10-10a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.10-10a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.11-11a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.11-11a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.12-12a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.12-12a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.13-13a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.13-13a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.14-14a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.14-14a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.15-15a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.15-15a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況無線應(yīng)用-1.16-16a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況無線應(yīng)用-1.16-16a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.17-17a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.17-17a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.18-18a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.18-18a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況前道工藝技術(shù)-1.19-19a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況前道工藝技術(shù)-1.19-19a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況光刻技術(shù)-1.20-20a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況光刻技術(shù)-1.20-20a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－ASSEMBLYANDPACKAGING－EMERGINGRESEARCHDEVICES－ENVIRONMENT,SAFETY,ANDHEALTH－FACTORYINTEGRATION－INTERCONNECT－METROLOGY－MODELINGANDSIMULATION－PROCESSINTEGRATION,DEVICES,ANDSTRUCTURES－TESTANDTESTEQUIPMENT－YIELDENHANCEMENT-1.21-21a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－ASSEMBLYANDPACKA1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－在2006年中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了65nm代工（TSMC）－集成電路材料：Si，GaAs，SiGe，InP，SOI，應(yīng)變Si－工藝氣體，化學(xué)藥品，耗材：SHIPLEY，F(xiàn)UJI－設(shè)備：AM，ASM，ASML，Varian，Novellus，Lamb，TEL，Nikon，Canon－設(shè)計(jì)：Synopsis，Cadence－工藝研發(fā)：IMEC；SUPREM，（DEVICE）－潔凈技術(shù)，廠房技術(shù)，工廠控制，先進(jìn)制造：BROOKS－IC（SOC）設(shè)計(jì)與應(yīng)用－國內(nèi)IC制造廠：SIMC，和艦，宏力，華宏NEC，SGNEC-1.22-22a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－在2006年中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了65nm代1.2微電子發(fā)展歷史-1.23-23a1.2微電子發(fā)展歷史-1.23-23a1.2微電子發(fā)展歷史1947年12月23日第一個(gè)晶體管NPNGe晶體管Bell實(shí)驗(yàn)室：W.SchokleyJ.BardeenW.H.Brattain-1.24-24a1.2微電子發(fā)展歷史1947年12月23日-1.24-

1959年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，12個(gè)器件，Ge晶片1.2微電子發(fā)展歷史-1.25-25a1959年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，1962年，Wanlass、C.T.Sah——CMOS技術(shù)，現(xiàn)在集成電路產(chǎn)業(yè)中占95%以上1967年，Kahng、S.Sze——非揮發(fā)存儲(chǔ)器1968年，Dennard——單晶體管DRAM1971年，Intel公司微處理器——計(jì)算機(jī)的心臟1.2微電子發(fā)展歷史-1.26-26a1962年，Wanlass、C.T.Sah——CMOS技1.2微電子發(fā)展歷史1971年，第一個(gè)CPU：400410微米的工藝，2300個(gè)晶體管1999年，PentiumIIICPU芯片0.25微米工藝，2800萬個(gè)晶體管-1.28-27a1.2微電子發(fā)展歷史1971年，1999年，-1.281.2微電子發(fā)展歷史-1.28-28a1.2微電子發(fā)展歷史-1.28-28a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路：通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能-1.29-29a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路：通過一系列特1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路硅晶柱切割后的硅晶圓加工后的硅片電子產(chǎn)品-1.30-30a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路硅晶柱切割后的硅晶圓加1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.31-31a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.31-31a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.32-32a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.32-32a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路64MSDRAM（華虹NEC生產(chǎn)）[芯片面積5.89×9.7=57mm2，456pcs/w，1個(gè)IC中含有1.34億只晶體管]-1.33-33a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路64MSDRAM（集成電路的內(nèi)部單元1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.34-34a集成電路的內(nèi)部單元1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路溝道長(zhǎng)度為0.15微米的晶體管柵長(zhǎng)為90納米的柵圖形照片-1.35-35a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路溝道長(zhǎng)度為0.15微米1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路集成電路的內(nèi)部電路VddABOut-1.36-36a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路集成電路的內(nèi)部1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.37-37a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.37-37a混合集成電路將電阻、電容、連線做在陶瓷基片上，再貼裝上半導(dǎo)體器件或電路。厚膜電路——用印刷的方法做薄膜電路——用半導(dǎo)體工藝做（淀積、光刻等）單片集成電路將所有的元器件和連線都做在一個(gè)半導(dǎo)體基片上單片集成電路具有顯著優(yōu)勢(shì)——體積小、速度高、功耗小、生產(chǎn)率高混合集成仍有市場(chǎng)——工藝難度小，設(shè)計(jì)靈活，開發(fā)快，特別在大功率、高頻電路方面1.4微電子元器件的分類按集成的形式分：-1.38-38a混合集成電路1.4微電子元器件的分類按集成的形式分：-1小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)中規(guī)模集成電路(MediumScaleIC，MSI)大規(guī)模集成電路(LargeScaleIC，LSI)超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIC，VLSI:105)特大規(guī)模集成電路(UltraLargeScaleIC，ULSI)巨大規(guī)模集成電路(GiganticScaleIC，GSI)1.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.39-39a小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)1.41.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.40-40a1.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.40-40a雙極型電路基本器件為NPN/PNP晶體管（Bipolar）特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，工作速度高，但功耗較大MOS電路基本器件為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）特點(diǎn)：器件尺寸小，單元電路簡(jiǎn)單，功耗低，但外驅(qū)動(dòng)能力較差又分為NMOS、PMOS與CMOS，主流為CMOSBiMOS將Bipolar和MOS做在一起，兼顧二者優(yōu)點(diǎn)，但制作工藝復(fù)雜1.4微電子元器件的分類按器件的工藝結(jié)構(gòu)分：-1.41-41a雙極型電路1.4微電子元器件的分類按器件的工藝結(jié)構(gòu)分：-數(shù)字電路數(shù)字信號(hào)，“1”、“0”，占IC絕大多數(shù)，元器件參數(shù)精度要求不高模擬電路模擬信號(hào)，大小連續(xù)變化，也稱線性電路，例如運(yùn)算放大器元器件參數(shù)精度要求嚴(yán)格，設(shè)計(jì)與制作比數(shù)字電路難得多（同等規(guī)模下）數(shù)模混合一個(gè)重要的發(fā)展方向（隨集成規(guī)模的加大）1.4微電子元器件的分類按所處理的信號(hào)分：-1.42-42a數(shù)字電路1.4微電子元器件的分類按所處理的信號(hào)分：-1.邏輯電路——進(jìn)行數(shù)字信息的運(yùn)算、處理，包括：計(jì)算與控制電路，如CPU(CentralProcessingUnit)，MCU(Micro-ControlUnit)實(shí)時(shí)信息處理電路，如音像DSP(DigitalSignalProcessing)各種通用數(shù)字電路，如門、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)顯電路存儲(chǔ)器電路——存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)處理過程中的數(shù)字信息，包括：移位寄存器（SR）隨機(jī)存儲(chǔ)器：DRAM（動(dòng)態(tài)），SRAM（靜態(tài)）只讀存儲(chǔ)器：ROM，PROM（可編程），E2PROM（電可擦寫）新型存儲(chǔ)器：FlashMemory，F(xiàn)RAM，MRAM…1.4微電子元器件的分類數(shù)字電路中，按功能分：-1.43-43a邏輯電路——進(jìn)行數(shù)字信息的運(yùn)算、處理，包括：1.4微電1.4微電子元器件的分類根據(jù)應(yīng)用的普遍性或特殊性，按IC不同的生成模式劃分：通用集成電路（標(biāo)準(zhǔn)IC）如CPU，存儲(chǔ)電路等用量大，由芯片廠精心設(shè)計(jì)開發(fā)，以保證最好性能、最低成本、最大效益專用電路ASIC(ApplicationSpecificIC)按用戶的特殊要求設(shè)計(jì)，品種繁多用戶或產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司（FablessCompany）設(shè)計(jì)，由專業(yè)芯片加工廠（Foundry）加工這要求工藝標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計(jì)自動(dòng)化－八十年代中期得到相當(dāng)程度實(shí)現(xiàn)-1.44-44a1.4微電子元器件的分類根據(jù)應(yīng)用的普遍性或特殊性，按IC不全客戶（FullCustomer）電路－設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)IC沒什么不同半客戶（SemiCustomer）電路－在芯片廠半成品的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)門陣電路－標(biāo)準(zhǔn)基片，主要由相同的基本門結(jié)構(gòu)組成，用戶設(shè)計(jì)布線優(yōu)點(diǎn)：專用工藝流程短，開發(fā)周期短，開發(fā)成本低缺點(diǎn)：芯片面積大，性能損失大標(biāo)準(zhǔn)單元電路－無基片，只有成熟的、經(jīng)過優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)庫特點(diǎn)：芯片面積、性能損失較小，但開發(fā)成本大、周期長(zhǎng)半客戶電路與通用電路生產(chǎn)模式有明顯區(qū)別，而全客戶電路與通用電路沒有明顯界限，批量增大，用戶增多時(shí)，也可成為通用電路，例如VCD電路。-1.45-45a全客戶（FullCustomer）電路-1.45-451.4微電子元器件的分類特殊應(yīng)用元器件和新興元器件：MEMS微機(jī)電系統(tǒng)傳感器執(zhí)行器MOEMS微光機(jī)電系統(tǒng)BioChips生物芯片量子器件特種半導(dǎo)體器件-1.46-46a1.4微電子元器件的分類特殊應(yīng)用元器件和新興元器件：MEM1.4微電子元器件的分類MEMSAntvs.MEMSdevices-1.47-47a1.4微電子元器件的分類MEMSAntvs.MEMS1.4微電子元器件的分類MEMS-1.48-48a1.4微電子元器件的分類MEMS-1.48-48a1.4微電子元器件的分類系統(tǒng)集成-1.49-49a1.4微電子元器件的分類系統(tǒng)集成-1.49-49a1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位促進(jìn)了電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展低速->高速，簡(jiǎn)單功能->復(fù)雜，龐大->小巧－彩電，計(jì)算機(jī)（PC），通信（手機(jī)、交換機(jī)）都是明顯例子促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展的數(shù)字化、信息化－例如網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字電視，GPS（全球定位系統(tǒng)）等是國防和高技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，已成為國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)－兩彈一星，國防裝備，科研設(shè)備，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)計(jì)算等都離不開微電子-1.50-50a1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位促進(jìn)了電子信息產(chǎn)進(jìn)入機(jī)械、交通、電力、醫(yī)療、輕工以至日用百貨等各行業(yè)，提高了其產(chǎn)品的附加值 －例如程控機(jī)床，汽車，醫(yī)療設(shè)備，相機(jī)，以至玩具等等促進(jìn)各業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化，提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量總之，微電子技術(shù)已成為影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素 上世紀(jì)八十年代以來，全球半導(dǎo)體工業(yè)以年均15%以上的高速度增長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球經(jīng)濟(jì)平均2～3%的年增長(zhǎng)速度。1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.51-51a進(jìn)入機(jī)械、交通、電力、醫(yī)療、輕工以至日用百貨等各行業(yè)，提高了硅器時(shí)代1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.52-52a硅器時(shí)代1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.52-集成電路1~2元電子產(chǎn)品10元國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值100元當(dāng)代國民經(jīng)濟(jì)的“食物鏈”關(guān)系突出表現(xiàn)了集成電路的戰(zhàn)略地位進(jìn)入信息化社會(huì)的判據(jù)：半導(dǎo)體產(chǎn)值占工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的0.5%1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.53-53a集成電路電子產(chǎn)品國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）預(yù)測(cè)

電子信息服務(wù)業(yè)30萬億美元相當(dāng)于1997年全世界GDP總和電子裝備6-8萬億元集成電路產(chǎn)值1萬億美元GDP≈50萬億美元2012年1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.54-54a據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）預(yù)測(cè)2012年1.5微電子在國2000年：以集成電路為基礎(chǔ)的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為世界第一大產(chǎn)業(yè)硅是地球上除氧以外含量最豐富的元素，但它現(xiàn)在已經(jīng)成為知識(shí)創(chuàng)新的載體，價(jià)值千金。這是典型的“點(diǎn)石成金”！我國以集成電路為基礎(chǔ)信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，我們正在集成電路領(lǐng)域后來居上今后50－100年，微電子技術(shù)仍會(huì)高速發(fā)展1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.55-55a2000年：以集成電路為基礎(chǔ)的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為世界第一大產(chǎn)微電子學(xué)概論32學(xué)時(shí)概論：對(duì)微電子學(xué)概括介紹對(duì)象：工科非微電子專業(yè)本科生目的：提供對(duì)于微電子學(xué)的全面了解，在某些興趣點(diǎn)上有所深入，幫助學(xué)生建立起將來從事微電子或與微電子有關(guān)的事業(yè)的基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程：大學(xué)物理（普通物理學(xué)），基礎(chǔ)電工、電路類課程授課：清華大學(xué)微電子學(xué)研究所嚴(yán)利人-1.01-56a微電子學(xué)概論32學(xué)時(shí)-1.01-1a教材： 以電子教案為主，補(bǔ)充其他內(nèi)容課程參考書目： 嚴(yán)利人等，《微電子制造技術(shù)概論》 朱正涌，《半導(dǎo)體集成電路》 楊之廉，《集成電路導(dǎo)論》 西安電子科技大學(xué)，《微電子技術(shù)概論》-1.02-57a教材：-1.02-2a與微電子密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)（鏈） 為IC制造業(yè)服務(wù)的行業(yè)：設(shè)備，材料，IC設(shè)計(jì) IC制造業(yè) 廣泛應(yīng)用IC的工業(yè)部門：電子信息，計(jì)算機(jī)，幾乎各行各業(yè) *特殊元器件，MEMS，BioChips，液晶等課程主線索 半導(dǎo)體材料－器件工作機(jī)理－基本電子器件與電路單元－集成工藝－集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)-1.03-58a與微電子密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)（鏈）-1.03-3a課程主線索從基本的材料介紹（固體物理；晶體學(xué)）講起，循序漸進(jìn)地講解：用半導(dǎo)體材料來制作最簡(jiǎn)單的電子器件——電阻，的原理（半導(dǎo)體物理）；更復(fù)雜一些的電子器件，PN結(jié)（二極管）、雙極晶體管、MOS晶體管，的工作機(jī)理與器件結(jié)構(gòu)（半導(dǎo)體器件物理）；用上述基本材料構(gòu)建的數(shù)字/模擬電路模塊的方法技術(shù)（數(shù)字集成電路；模擬集成電路）；制造所有以上這些器件的工藝技術(shù)與集成制造技術(shù)（集成電路工藝）；以及最后介紹的IC設(shè)計(jì)技術(shù)（器件設(shè)計(jì)；工藝設(shè)計(jì)；IC電路設(shè)計(jì)）-1.04-59a課程主線索-1.04-4a根據(jù)課程主線索第一章，概述（2學(xué)時(shí)）第二章，晶體管基本原理（8學(xué)時(shí)）第三章，基本電路模塊（6學(xué)時(shí)）第四章，集成電路制造技術(shù)（10學(xué)時(shí)）第五章，微電子設(shè)計(jì)技術(shù)（4學(xué)時(shí)）第六章，微電子技術(shù)的發(fā)展與展望（2學(xué)時(shí)）強(qiáng)調(diào)一定的自學(xué)與課堂筆記，講課內(nèi)容與講義略有出入-1.05-60a根據(jù)課程主線索-1.05-5a第一章概述1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況1.2微電子發(fā)展歷史1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路1.4微電子元器件的分類1.5微電子在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位-1.06-61a第一章概述1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況-1.06-6a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)（本節(jié)的介紹資料，主要來自于ITRS2003）-1.07-62a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)（本節(jié)的介紹資料，主要來自于I1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.08-63a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.08-8a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.09-64a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況總體趨勢(shì)-1.09-9a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.10-65a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.10-10a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.11-66a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.11-11a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.12-67a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.12-12a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.13-68a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.13-13a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.14-69a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.14-14a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.15-70a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力-1.15-15a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況無線應(yīng)用-1.16-71a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況無線應(yīng)用-1.16-16a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.17-72a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.17-17a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.18-73a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況設(shè)計(jì)技術(shù)-1.18-18a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況前道工藝技術(shù)-1.19-74a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況前道工藝技術(shù)-1.19-19a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況光刻技術(shù)-1.20-75a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況光刻技術(shù)-1.20-20a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－ASSEMBLYANDPACKAGING－EMERGINGRESEARCHDEVICES－ENVIRONMENT,SAFETY,ANDHEALTH－FACTORYINTEGRATION－INTERCONNECT－METROLOGY－MODELINGANDSIMULATION－PROCESSINTEGRATION,DEVICES,ANDSTRUCTURES－TESTANDTESTEQUIPMENT－YIELDENHANCEMENT-1.21-76a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－ASSEMBLYANDPACKA1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－在2006年中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了65nm代工（TSMC）－集成電路材料：Si，GaAs，SiGe，InP，SOI，應(yīng)變Si－工藝氣體，化學(xué)藥品，耗材：SHIPLEY，F(xiàn)UJI－設(shè)備：AM，ASM，ASML，Varian，Novellus，Lamb，TEL，Nikon，Canon－設(shè)計(jì)：Synopsis，Cadence－工藝研發(fā)：IMEC；SUPREM，（DEVICE）－潔凈技術(shù)，廠房技術(shù)，工廠控制，先進(jìn)制造：BROOKS－IC（SOC）設(shè)計(jì)與應(yīng)用－國內(nèi)IC制造廠：SIMC，和艦，宏力，華宏NEC，SGNEC-1.22-77a1.1IC產(chǎn)業(yè)的概況－在2006年中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了65nm代1.2微電子發(fā)展歷史-1.23-78a1.2微電子發(fā)展歷史-1.23-23a1.2微電子發(fā)展歷史1947年12月23日第一個(gè)晶體管NPNGe晶體管Bell實(shí)驗(yàn)室：W.SchokleyJ.BardeenW.H.Brattain-1.24-79a1.2微電子發(fā)展歷史1947年12月23日-1.24-

1959年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，12個(gè)器件，Ge晶片1.2微電子發(fā)展歷史-1.25-80a1959年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，1962年，Wanlass、C.T.Sah——CMOS技術(shù)，現(xiàn)在集成電路產(chǎn)業(yè)中占95%以上1967年，Kahng、S.Sze——非揮發(fā)存儲(chǔ)器1968年，Dennard——單晶體管DRAM1971年，Intel公司微處理器——計(jì)算機(jī)的心臟1.2微電子發(fā)展歷史-1.26-81a1962年，Wanlass、C.T.Sah——CMOS技1.2微電子發(fā)展歷史1971年，第一個(gè)CPU：400410微米的工藝，2300個(gè)晶體管1999年，PentiumIIICPU芯片0.25微米工藝，2800萬個(gè)晶體管-1.28-82a1.2微電子發(fā)展歷史1971年，1999年，-1.281.2微電子發(fā)展歷史-1.28-83a1.2微電子發(fā)展歷史-1.28-28a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路：通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能-1.29-84a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路：通過一系列特1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路硅晶柱切割后的硅晶圓加工后的硅片電子產(chǎn)品-1.30-85a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路硅晶柱切割后的硅晶圓加1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.31-86a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.31-31a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.32-87a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.32-32a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路64MSDRAM（華虹NEC生產(chǎn)）[芯片面積5.89×9.7=57mm2，456pcs/w，1個(gè)IC中含有1.34億只晶體管]-1.33-88a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路64MSDRAM（集成電路的內(nèi)部單元1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.34-89a集成電路的內(nèi)部單元1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路溝道長(zhǎng)度為0.15微米的晶體管柵長(zhǎng)為90納米的柵圖形照片-1.35-90a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路溝道長(zhǎng)度為0.15微米1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路集成電路的內(nèi)部電路VddABOut-1.36-91a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路集成電路集成電路的內(nèi)部1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.37-92a1.3微電子學(xué)的主要成果——集成電路-1.37-37a混合集成電路將電阻、電容、連線做在陶瓷基片上，再貼裝上半導(dǎo)體器件或電路。厚膜電路——用印刷的方法做薄膜電路——用半導(dǎo)體工藝做（淀積、光刻等）單片集成電路將所有的元器件和連線都做在一個(gè)半導(dǎo)體基片上單片集成電路具有顯著優(yōu)勢(shì)——體積小、速度高、功耗小、生產(chǎn)率高混合集成仍有市場(chǎng)——工藝難度小，設(shè)計(jì)靈活，開發(fā)快，特別在大功率、高頻電路方面1.4微電子元器件的分類按集成的形式分：-1.38-93a混合集成電路1.4微電子元器件的分類按集成的形式分：-1小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)中規(guī)模集成電路(MediumScaleIC，MSI)大規(guī)模集成電路(LargeScaleIC，LSI)超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIC，VLSI:105)特大規(guī)模集成電路(UltraLargeScaleIC，ULSI)巨大規(guī)模集成電路(GiganticScaleIC，GSI)1.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.39-94a小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)1.41.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.40-95a1.4微電子元器件的分類按集成度分：-1.40-40a雙極型電路基本器件為NPN/PNP晶體管（Bipolar）特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，工作速度高，但功耗較大MOS電路基本器件為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）特點(diǎn)：器件尺寸小，單元電路簡(jiǎn)單，功耗低，但外驅(qū)動(dòng)能力較差又分為NMOS、PMOS與CMOS，主流為CMOSBiMOS將Bipolar和MOS做在一起，兼顧二者優(yōu)點(diǎn)，但制作工藝復(fù)雜1.4微電子元器件的分類按器件的工藝結(jié)構(gòu)分：-1.41-96a雙極型電路1.4微電子元器件的分類按器件的工藝結(jié)構(gòu)分：-數(shù)字電路數(shù)字信號(hào)，“1”、“0”，占IC絕大多數(shù)，元器件參數(shù)精度要求不高模擬電路模擬信號(hào)，大小連續(xù)變化，也稱線性電路，例如運(yùn)算放大器元器件參數(shù)精度要求嚴(yán)格，設(shè)計(jì)與制作比數(shù)字電路難得多（同等規(guī)模下）數(shù)?；旌弦粋€(gè)重要的發(fā)展方向（隨集成規(guī)模的加大）1.4微電子元器件的分類按所處理的信號(hào)分：-1.42-97a數(shù)字電路1.4微電子元器件的分類按所處理的信號(hào)分：-1.邏輯電路——進(jìn)行數(shù)字信息的運(yùn)算、處理，包括：計(jì)算與控制電路，如CPU(CentralProcessingUnit)，MCU(Micro-ControlUnit)實(shí)時(shí)信息處理電路，如音像DSP(DigitalSignalProcessing)各種通用數(shù)字電路，如門、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)顯電路存儲(chǔ)器電路——存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)處理過程中的數(shù)字信息，包括：移位寄存器（SR）隨機(jī)存儲(chǔ)器：DRAM（動(dòng)態(tài)），SRAM（靜態(tài)）只讀存儲(chǔ)器：ROM，PROM（可編程），E2PROM（電可擦寫）新型存儲(chǔ)器：FlashMemory，F(xiàn)RAM，MRAM…1.4微電子元器件的分類數(shù)字電路中，按功能分：-1.43-98a邏輯電路——進(jìn)行數(shù)字信息的運(yùn)算、處理，包括：1.4微電1.4微電子元器件的分類根據(jù)應(yīng)用的普遍性或特殊性，按IC不同的生成模式劃分：通用集成電路（標(biāo)準(zhǔn)IC）如CPU，存儲(chǔ)電路等用量大，由芯片廠精心設(shè)計(jì)開發(fā)，以保證最好性能、最低成本、最大效益專用電路ASIC(ApplicationSpecificIC)按用戶的特殊要求設(shè)計(jì)，品種繁多用戶或產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司（FablessCompany）設(shè)計(jì)，由專業(yè)芯片加工廠（Foundry）加工這要求工藝標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計(jì)自動(dòng)化－八十年代中期得到相當(dāng)程度實(shí)現(xiàn)-1.44-99a1.4微電子元器件的分類根據(jù)應(yīng)用的普遍性或特殊性，按IC不全客戶（FullCustomer）電路－設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)IC沒什么不同半客戶（SemiCustomer）電路－在芯片廠半成品的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)門陣電路－標(biāo)準(zhǔn)基片，主要由相同的基本門結(jié)構(gòu)組成，用戶設(shè)計(jì)布線優(yōu)點(diǎn)：專用工藝流程短，開發(fā)周期短，開發(fā)成本低缺點(diǎn)：芯片面積大，性能損失大標(biāo)準(zhǔn)單元電路－無基片，只有成熟的、經(jīng)過優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)庫特點(diǎn)：芯片面積、性能損失較小，但開發(fā)成本大、周期長(zhǎng)半客戶電路與通用電路生產(chǎn)模式有明顯區(qū)別，而全客戶電路與通用電路沒有明顯界限，批量增大，用戶增多時(shí)，也可成為通用電路，例如VCD電路。