第4章-4.5-集成電路

集成電路Contents

什么是IC1IC設(shè)計(jì)流程2半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)4國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3什么是IC集成電路（integratedcircuit，縮寫：IC）是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線方法將元器件組合成完整的電子電路。Intel4004IntelI74004I7制程10um32nm晶體管數(shù)量2.3k995m主頻74kHz4GHzIC重要里程碑：1904年,弗萊明發(fā)明了第一只電子二極管(真空二極管)標(biāo)志著世界從此進(jìn)入了電子時(shí)代1907年，德福雷斯特向美國專利局申報(bào)了真空三極管的發(fā)明專利，使得電子管才成為實(shí)用的器件1947年,Bell實(shí)驗(yàn)室肖克利發(fā)明第一只晶體管(點(diǎn)接觸三極管),標(biāo)志了晶體管時(shí)代的開始1958年,TI基爾比研制成功第一塊數(shù)字IC,宣布電子工業(yè)進(jìn)入了集成電路時(shí)代－－真空二級(jí)管的發(fā)明（1904年弗萊明）最早預(yù)見到愛迪生效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，是英國物理學(xué)家、工程師弗萊明。利用“愛迪生效應(yīng)”將交流電轉(zhuǎn)化成直流電。用一個(gè)金屬圓筒代替了愛迪生所用的金屬絲，套在燈絲外面，和燈絲一起封在玻璃泡里。這樣，接收電子的面積大大增加了。金屬筒接正電(“陽極”)、燈絲接負(fù)電(“陰極”)。這種新誕生的器件，其作用相當(dāng)于一個(gè)只允許電流單向流動(dòng)的閥門，弗萊明就稱它叫做“閥”。后人將其稱為“真空二極管”。真空二極管的發(fā)明標(biāo)志著人類進(jìn)入了電子時(shí)代。－－真空三極管的發(fā)明（1907年德·福雷斯特）直到真空三極管的發(fā)明后，電子管才成為實(shí)用的器件真空三極管除了可以處于放大狀態(tài)外，還可充當(dāng)開關(guān)器件IC重要里程碑－－晶體管的發(fā)明（1947年肖克利等）在貝爾實(shí)驗(yàn)室,肖克利和兩位同事用幾條金箔片，一片半導(dǎo)體材料和一個(gè)彎紙架制成一個(gè)小模型，可以傳導(dǎo)、放大和開關(guān)電流。他們把這一發(fā)明稱為“點(diǎn)接晶體管放大器”（Point-ContactTransistorAmplifier）。電子革命的“晶體管”。獲得1956年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。稱為“20世紀(jì)最重要的發(fā)明”。－－集成電路的發(fā)明（1958年杰克·基爾比（JackKilby））

1958年9月12日，美國德州儀器工程師基爾比發(fā)明第一顆IC。給電子產(chǎn)業(yè)帶來了一場(chǎng)革命，并為無數(shù)的其它發(fā)明鋪平了道路。1960年3月基爾比所在的德州儀器公司（TexasInstrumentInc）制造出了第一個(gè)商用的集成電路。2000年的10月10日，七十七歲的基爾比獲得2000年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這個(gè)獎(jiǎng)距離他的發(fā)明已經(jīng)四十二年。杰克·基爾比集成電路的出現(xiàn)，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，第三代電子器件從此登上舞臺(tái)。它的誕生，使微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計(jì)算機(jī)變成普通人可以親近的日常工具。集成技術(shù)的應(yīng)用，催生了更多方便快捷的電子產(chǎn)品。追溯到17世紀(jì)基于機(jī)械運(yùn)行1971年，英特爾公司推出了第一枚微處理器——4004芯片。微處理器所帶來的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)革命，標(biāo)志著電腦芯片技術(shù)從此開始騰飛了。英特爾于1974推出了Intel8080處理器，處理能力大為提高，引起了業(yè)界的轟動(dòng)。1981：英特爾與IBM合作隨后IBM制造的個(gè)人電腦中開始使用英特爾的8088微處理器作為其核心處理器，英特爾從此名聲大振。1994年，具有里程碑意義的INTELPentium處理器正式發(fā)布，宣布個(gè)人電腦開始進(jìn)入多媒體時(shí)代。1998-2000PentiumII，PentiumⅢ，Pentium4。2005：雙核處理器:Internet,AMD.IntelIC的種類IC存儲(chǔ)IC揮發(fā)性非揮發(fā)性DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取器）SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）MASKROM（光罩只讀存取器）EPROM（可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）EEPROM（電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器

）Flash（閃存）微器件ICMPU（微處理器）MCU（微控制器）DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）CISC（復(fù)雜指令集）RISC（精簡(jiǎn)指令集）LogicIC標(biāo)準(zhǔn)邏輯ICASIC（特殊應(yīng)用IC）系統(tǒng)核心邏輯芯片組視頻信號(hào)控制芯片存儲(chǔ)控制芯片其它輸入/出控制芯片PLD（可編程邏輯器件）GateArrays（門陣列）全客戶設(shè)計(jì)AnalogIC線性IC（功率IC）數(shù)?；旌虸CSoC設(shè)計(jì)概念SoC的設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)IC不同。SoC把系統(tǒng)的處理機(jī)制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直到器件的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，在一個(gè)或若干個(gè)單片上完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。與普通IC的設(shè)計(jì)不同，SoC的設(shè)計(jì)以IP核為基礎(chǔ)，以硬件描述語言為系統(tǒng)功能的主要描述手段，借助于EDA工具進(jìn)行。SoC的出現(xiàn)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。如果說在上個(gè)世紀(jì)，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是在PCB層次上將各種元器件合理連接，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將主要是以PLD或ASIC為物理載體的系統(tǒng)級(jí)芯片的設(shè)計(jì)。SoC的定義如果一個(gè)集成電路芯片具有如下特征的話，即可稱其為SOC（SystemOnChip），這些特征是：采用超深亞微米工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能的VLSI；使用一個(gè)或多個(gè)嵌入式處理器或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）；具備外部對(duì)芯片進(jìn)行編程的功能；主要采用第三方的IP（IntellectualProperty）核進(jìn)行設(shè)計(jì)。

SoC設(shè)計(jì)CPULogicROMDRAMIPBlockBusIdea1PLLThirdPartyIPGlueLogicDigitalMod/De-modI/OInterfacesGPIORTCDMAUSB1394PCIProtocolDecoderA/DFLASHRAMEEPROMROMDRAMDACSecurityEncryptionDSPRISCCACHESeaofIPs3rd

PartyIPROMDACRISCIPBlockBusLogicROMDRAMIPBlockBusBusDSPIdeaNIdea2PlatformAPlatformBPlatformCRocketPlatformARocketPlatformBRocketPlatformCSoC實(shí)例SoC（SystemonChip)CPU架構(gòu)CPU架構(gòu)X86CPU嵌入式CPU高性能CPUARMMIPSAlphaSPARCPowerPC存儲(chǔ)IC的發(fā)展存儲(chǔ)IC揮發(fā)性非揮發(fā)性PCM相變存儲(chǔ)器FLASHMASKROMMRAM磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAMDRAMEPROMEEPROMF-RAM鐵電存儲(chǔ)器PROM指的是“可編程只讀存儲(chǔ)器”既ProgrammableRed-OnlyMemory。這樣的產(chǎn)品只允許寫入一次，所以也被稱為“一次可編程只讀存儲(chǔ)器”(OneTimeProgarmmingROM，OTP-ROM)。PROM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容全為1，用戶可以根據(jù)需要將其中的某些單元寫入數(shù)據(jù)0(部分的PROM在出廠時(shí)數(shù)據(jù)全為0，則用戶可以將其中的部分單元寫入1)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其“編程”的目的。PROM的典型產(chǎn)品是“雙極性熔絲結(jié)構(gòu)”，如果我們想改寫某些單元，則可以給這些單元通以足夠大的電流，并維持一定的時(shí)間，原先的熔絲即可熔斷，這樣就達(dá)到了改寫某些位的效果。另外一類經(jīng)典的PROM為使用“肖特基二極管”的PROM，出廠時(shí)，其中的二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，還是用大電流的方法將反相電壓加在“肖特基二極管”，造成其永久性擊穿即可。EEPROM指的是“電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器”，即ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可直接用電信號(hào)擦除，也可用電信號(hào)寫入。EEPROM不能取代RAM的原應(yīng)是其工藝復(fù)雜，耗費(fèi)的門電路過多，且重編程時(shí)間比較長，同時(shí)其有效重編程次數(shù)也比較低。它的特點(diǎn)是具有可擦除功能，擦除后即可進(jìn)行再編程，但是缺點(diǎn)是擦除需要使用紫外線照射一定的時(shí)間。這一類芯片特別容易識(shí)別，其封裝中包含有“石英玻璃窗”，一個(gè)編程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干膠紙蓋住，以防止遭到陽光直射。Flashmemory指的是“閃存”，所謂“閃存”，它也是一種非易失性的內(nèi)存，屬于EEPROM的改進(jìn)產(chǎn)品。它的最大特點(diǎn)是必須按塊(Block)擦除(每個(gè)區(qū)塊的大小不定，不同廠家的產(chǎn)品有不同的規(guī)格)，而EEPROM則可以一次只擦除一個(gè)字節(jié)(Byte)。目前“閃存”被廣泛用在PC機(jī)的主板上，用來保存BIOS程序，便于進(jìn)行程序的升級(jí)。其另外一大應(yīng)用領(lǐng)域是用來作為硬盤的替代品，具有抗震、速度快、無噪聲、耗電低的優(yōu)點(diǎn)，但是將其用來取代RAM就顯得不合適，因?yàn)镽AM需要能夠按字節(jié)改寫，而FlashROM做不到。MCU(Micro

Controller

Unit)，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single

ChipMicrocomputer)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)。MCU的分類

MCU按其存儲(chǔ)器類型可分為MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可編程)ROM、FLASHROM等類型。MASK

ROM的MCU價(jià)格便宜，但程序在出廠時(shí)已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應(yīng)用場(chǎng)合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫，靈活性很強(qiáng)，但價(jià)格較高，適合對(duì)價(jià)格不敏感的應(yīng)用場(chǎng)合或做開發(fā)用途；OTPROM的MCU價(jià)格介于前兩者之間，同時(shí)又擁有一次性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NORflash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NANDflash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過了十多年之后，仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)?？梢耘c“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來存儲(chǔ)少量的代碼，這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。

NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP,eXecuteInPlace)，這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。性能比較

flash閃存是非易失存儲(chǔ)器，可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下，在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時(shí)是以64～128KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時(shí)更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣，當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí)，設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素。

NOR的讀速度比NAND稍快一些。

NAND的寫入速度比NOR快很多。

NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。

大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。

NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。接口差別

NORflash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù)，各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作，很自然地，基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。

容量和成本NANDflash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由于生產(chǎn)過程更為簡(jiǎn)單，NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量，也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。NORflash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NANDflash只是用在8～128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大?？煽啃院湍陀眯圆捎胒lash介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來說，F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案?？梢詮膲勖?耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR和NAND的可靠性。

壽命(耐用性)在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì)，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些IC行業(yè)知識(shí)簡(jiǎn)介IC就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱

1.集成電路：

Integratedcircuit-以半導(dǎo)體材料為基片，將至少有一個(gè)是有源元件的兩個(gè)以上元件和部分或者全部互連線路集成在基片之中或者基片之上，以執(zhí)行某種電子功能的中間產(chǎn)品或者最終產(chǎn)品2.二、三極管。3.特殊電子元件。再廣義些講還涉及所有的電子元件，像電阻，電容，電路版/PCB版，等許多相關(guān)產(chǎn)品。TIP：1958年全球第一塊IC芯片在美國德州儀器公司誕生，1962年出現(xiàn)了商品IC。IC的原理和產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)介邏輯門01原理，半導(dǎo)體硅的屬性什么是IC設(shè)計(jì)，什么是晶圓，什么是封裝IC是如何制造出來的：電路設(shè)計(jì)電腦測(cè)試程序修改設(shè)計(jì)完成晶圓測(cè)試批量生產(chǎn)上游：IC設(shè)計(jì)中游：晶圓制造及加工下游：IC封裝摩爾定律1965年，戈登.摩爾在《電子》雜志上發(fā)表了一篇預(yù)測(cè)未來集成電路發(fā)展趨勢(shì)的文章，它就是“摩爾定律”的原身，即所謂每18個(gè)月，相同面積大小的芯片內(nèi)，晶體管數(shù)量會(huì)增長一倍的規(guī)則。IC的引腳形狀I(lǐng)C引腳的形狀主要有：針式引腳、J形引腳、L形引腳、球狀引腳針式引腳J形引腳L形引腳球狀引腳IC按封裝形式：DIP（雙排直插）、SOT（雙排貼片）、QFP（四方形貼片）、BGA（底部引腳貼片）1）DIPIC(雙排直列),IC的絲印面具有型號(hào)絲印、方向指示缺口、第一腳指示標(biāo)記。國際上采用IC腳位的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：將IC的方向指示缺口朝左邊，靠近自己一邊的引腳從左至右為第一腳至第N腳，遠(yuǎn)離自己的一邊從右至左為第N＋1腳至最后一腳。注：有部分廠家生產(chǎn)的IC不是用方向指示缺口來標(biāo)識(shí)，而是用一條絲印來表示方向辨認(rèn)腳位的方法和上述方法一樣。方向指示缺口第一腳指示IC的封裝2）SOTIC(雙排直列),IC的絲印面具有型號(hào)絲印、方向指示缺口（有部分廠家的產(chǎn)品沒有指示缺口）、第一腳指示標(biāo)記。國際上采用IC腳位的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：將IC的第一腳指示標(biāo)記朝左邊并靠近自己，靠近自己一邊的引腳從左至右為第一腳至第N腳，遠(yuǎn)離自己的一邊從右至左為第N＋1腳至最后一腳。第一腳指示3、QFPIC（四方形貼片）：在集成電路的集成量和功能的增加的同時(shí)，IC的引腳不斷的增多，而IC的體積確不能增大太多，因此，IC為解決這個(gè)矛盾設(shè)計(jì)出四邊都有引腳的四方形IC封裝形式。正四方IC引腳腳位辨認(rèn)方法：將方向指示標(biāo)記朝左并靠近自己，正對(duì)自己的一排引腳左邊第一腳為IC的第一腳，按逆時(shí)針方向依次為第二腳至第N腳。方向指示標(biāo)記4、BGA（底部錫球貼片）；隨著技術(shù)的更新集成電路的集成度不斷提高，功能強(qiáng)大的IC不斷被設(shè)計(jì)出來，引腳不斷增多QFP方式已不能解決需求，因此BGA封裝方式被設(shè)計(jì)出來，它充分利用IC與PCB接觸面積，大幅的利用IC的底面和垂直焊接方式，從而解決了引腳的問題。正面底面方向指示標(biāo)記IC的封裝形式IC的封裝形式IC的封裝形式IC的封裝形式SOJ32LQFPPLCCSOT223TO252SOP1.貼片ICSIPZIPDIPTO8TO247

2.插件IC內(nèi)存條Contents

什么是IC1IC設(shè)計(jì)流程2半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)4國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3IC產(chǎn)業(yè)流程圖IC測(cè)試廠硅原料拉晶切割研磨清洗晶圓材料廠電路設(shè)計(jì)CADTapeout電路設(shè)計(jì)公司Reticle制作光罩制作廠硅片投入刻號(hào)清洗氧化化學(xué)氣相沉積金屬濺鍍護(hù)層沉積蝕刻離子植入/擴(kuò)散光阻去除WAT測(cè)試微影(光阻)(曝光)(顯影)光罩投入集成電路制造廠硅片針測(cè)IC測(cè)試BurninIC封裝廠封裝打線切割客戶IC制造流程芯片設(shè)計(jì)晶圓制造芯片封裝芯片測(cè)試芯片制造光罩制造上游：設(shè)計(jì)中游：制造下游：封測(cè)IC設(shè)計(jì)IC設(shè)計(jì)-EDA&IP（占IC產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值30%）EDAIPEDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，并將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。IP是一種知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IntellectualProperty），各個(gè)行業(yè)都有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域IP我們理解為：硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)（SiliconIntellectualProperty）也叫“SIP”或者“硅智財(cái)”。IP是一種事先定義、設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)證、可重復(fù)使用的功能模塊。全球3萬人從業(yè)人員，締造50億美元年產(chǎn)值----知識(shí)密集型行業(yè)，處于技術(shù)前沿年產(chǎn)值8億美元，成長率超40%----知識(shí)密集型行業(yè)IC制造制造-光罩&晶圓（占IC產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值50%）MASKFoundry光罩（英文：Reticle,Mask）：在制作IC的過程中，利用光蝕刻技術(shù)，在半導(dǎo)體上形成圖型，為將圖型復(fù)制于晶圓上，必須透過光罩做用的原理[1]。比如沖洗照片時(shí)，利用底片將影像復(fù)制至相片上。製作一套光罩的費(fèi)用在數(shù)萬美元至數(shù)百萬美元均有。目前一款晶片至少需用到八層光罩，較為復(fù)雜的產(chǎn)品需用到二、三十層光罩。光罩?jǐn)?shù)愈多，生產(chǎn)過程也愈久。

晶圓代工是指向?qū)I(yè)的集成電路設(shè)計(jì)公司提供專門的制造服務(wù)。這種經(jīng)營模式使得設(shè)計(jì)公司不需要自己承擔(dān)造價(jià)昂貴的廠房，就能生產(chǎn)。這就意味著，晶圓代工商將龐大的建廠風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偟綇V大的客戶群以及多樣化的產(chǎn)品上，從而集中開發(fā)更先進(jìn)的制造流程。

資金密集型資金密集型知識(shí)密集型IC封測(cè)成品-封裝&測(cè)試（占IC產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值20%）TESTAssembly晶圓測(cè)試晶圓測(cè)試為IC后端的關(guān)鍵步驟，標(biāo)有記號(hào)的不合格晶粒會(huì)被洮汰，以免徒增制造成本。具承先起后的作用。IC成品測(cè)試

封裝成型后的測(cè)試，目的是確認(rèn)IC成品的功能、速度、容忍度、電力消耗、熱力發(fā)散等屬性是否正常，以確保IC出貨前的品質(zhì)。IC封裝是將前段制程加工完成之晶圓經(jīng)切割、黏晶、焊線等過后被覆包裝材料，以保護(hù)IC組件及易于裝配應(yīng)用，IC封裝主要有四大功能：1、電力傳送2、訊號(hào)傳送：3、熱量去除4、靜電保護(hù)測(cè)試并不須投入原料，無原料成本，但因設(shè)備投資金額大，固定成本高。封裝業(yè)因設(shè)備投資金額不大，原料成本是制造成本的大宗，約占4-6成左右。EDA軟件IC設(shè)計(jì)軟件廠商：★

Cadence★

MentorGraphics★

Synopsys★

SpringSoft★

華大九天EDA軟件①設(shè)計(jì)輸入工具：Cadence的composer，硬件描述語言VHDL、VerilogHDL是主要設(shè)計(jì)語言。設(shè)計(jì)FPGA/CPLD的工具如Xilinx、Altera等公司提供的開發(fā)工具M(jìn)odelsimFPGA等。②設(shè)計(jì)仿真工具：Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真。MentorGraphics有VHDL和Verilog雙仿真器：ModelSim。③綜合工具：綜合工具可以把HDL變成門級(jí)網(wǎng)表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢(shì)，它的DesignCompile是作為一個(gè)綜合的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著FPGA設(shè)計(jì)的規(guī)模越來越大，各EDA公司又開發(fā)了用于FPGA設(shè)計(jì)的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGAExpress，Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場(chǎng)的絕大部分。EDA軟件④布局和布線：全定制版圖中最有名的是Cadencevirtuoso；SpringSoft中的Laker也是使用比較廣泛的。在APR中Synopsys的Astro和Cadence的spectra是應(yīng)用相當(dāng)廣泛。⑤物理驗(yàn)證工具：物理驗(yàn)證工具包括版圖驗(yàn)證工具、版圖提取工具等等。MentorGraphics的calibre系列驗(yàn)證工具是使用相當(dāng)廣泛的。⑥模擬電路仿真器：前面講的仿真器主要是針對(duì)數(shù)字電路的，對(duì)于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Avanti的HSPICE等等。在眾多的SPICE中，HSPICE作為IC設(shè)計(jì)，其模型多，仿真的精度也高。IC設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易流程規(guī)格制定HDL行為描述RTL設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路布局正向設(shè)計(jì)與逆向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì)：借鑒以前成功的經(jīng)驗(yàn)周期短見效快正向設(shè)計(jì)：提供系統(tǒng)解決方案周期長系列性正向設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì)IC設(shè)計(jì)方法介紹Top-Down設(shè)計(jì)Top-Down流程在EDA工具支持下逐步成為IC主要的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法Bottom-Up設(shè)計(jì)

自底向上(Bottom-Up)設(shè)計(jì)是集成電路和PCB板的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法盛行于七、八十年代，設(shè)計(jì)效率低，周期長，一次設(shè)計(jì)成功率低。模擬IC設(shè)計(jì)和數(shù)字IC設(shè)計(jì)區(qū)別這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是處理的信號(hào)不同，顧名思義，模擬電路處理模擬信號(hào)，數(shù)字電路處理數(shù)字信號(hào)；二是設(shè)計(jì)的級(jí)別不同，數(shù)字電路體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理及其算法設(shè)計(jì)，模擬體現(xiàn)在電路級(jí)設(shè)計(jì)，這跟他們?cè)O(shè)計(jì)思路相關(guān)，因?yàn)槟M電路是功耗、噪聲、線性、增益、電源電壓、電壓擺幅、速率、輸入/輸出阻抗的折中，而數(shù)字電路主要體現(xiàn)在速度和功耗之間的折中。第三是數(shù)字電路大部分是標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，更易于實(shí)現(xiàn)物理設(shè)計(jì)，而模擬電路設(shè)計(jì)流程大多需要設(shè)計(jì)者手動(dòng)設(shè)計(jì)。MOS晶體管水路圖水閘門排水口水路水源水流DrainSourceP-基板(0V)N+Gate源極

(0V)漏極(+5V)柵極(Gate)NMOS晶體管P-基板(0V)0V:不通5V:通----0V+5V+5VN+NMOS導(dǎo)通模式電流-Metal(金屬線)Contents

什么是IC1IC設(shè)計(jì)流程2半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)4國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3IC產(chǎn)業(yè)的分工演化IC產(chǎn)業(yè)垂直分工演化過程：國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)區(qū)域分布特征目前，中國集成電路產(chǎn)業(yè)集群化分布進(jìn)一步顯現(xiàn)，已初步形成以長三角、環(huán)渤海，珠三角三大核心區(qū)域聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)空間格局。2010年三大區(qū)域集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入占了全國整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模的近95%。

國內(nèi)IC設(shè)計(jì)業(yè)主要集中在京津環(huán)渤海、長三角以及珠三角地區(qū)，2010年國內(nèi)TOP40IC設(shè)計(jì)企業(yè)均分布在這三大區(qū)域。其中，京津環(huán)渤海地區(qū)擁有17家，長三角地區(qū)擁有18家，珠三角地區(qū)擁有5家。芯片制造業(yè)分布。截至2010年底，國內(nèi)4英寸以上芯片生產(chǎn)線總計(jì)為55條，其中12英寸生產(chǎn)線5條，8英寸生產(chǎn)線15條。目前國內(nèi)芯片制造業(yè)主要分布在長三角地區(qū)。該地區(qū)8英寸和12英寸芯片生產(chǎn)線數(shù)量為13條，占了國內(nèi)整體數(shù)量的65%。封裝測(cè)試業(yè)分布。目前國內(nèi)封裝測(cè)試業(yè)集中分布在長三角地區(qū)，特別是江蘇省內(nèi)。2010年國內(nèi)封裝測(cè)試業(yè)前20大企業(yè)中，江蘇省的企業(yè)就達(dá)到了11家。

IC產(chǎn)業(yè)鏈基本成型設(shè)計(jì)Fabless制造Foundry封裝、測(cè)試系統(tǒng)和整機(jī)廠商當(dāng)前的核心問題是：提高Fabless環(huán)節(jié)的綜合能力（設(shè)計(jì)、市場(chǎng)、管理）； 提升國產(chǎn)IC在整機(jī)環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)力！雖然 我們是一直在追趕、從未有超越； 每個(gè)環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈上還基本沒有自主。但是 完整的產(chǎn)業(yè)鏈框架已經(jīng)建立，有了起飛的基礎(chǔ)條件。IC產(chǎn)業(yè)鏈特征價(jià)值鏈IC設(shè)計(jì)業(yè)IC制造業(yè)IC封裝、測(cè)試業(yè)附加值高較高低要素特征知識(shí)密集型技術(shù)和資金密集型勞動(dòng)密集型技術(shù)形態(tài)編碼知識(shí)電路知識(shí)物化技術(shù)Knowhow技術(shù)物化技術(shù)中國IC產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了近十年的快速增長，已經(jīng)建立起從設(shè)計(jì)、制造，到封裝和測(cè)試的完整產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理。但中國IC產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)模仍然偏小，占全世界IC總產(chǎn)量的比例不足1/3。中國國內(nèi)IC市場(chǎng)的需求量70%仍然依靠進(jìn)口.

大力發(fā)展IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)，不僅能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自上而下的完善；更能帶來高附加值，高技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。IC公司的分類IDM：集成器件生產(chǎn)商

代表廠商：Intel、samsungFablite:輕晶圓廠商代表廠商：TI、STFabless：無晶圓廠商代表廠商：Qualcomm、ARM、Nvidia,、展訊、海思半導(dǎo)體、國民技術(shù)2011全球20大半導(dǎo)體廠商國內(nèi)IC公司的熱門市場(chǎng)應(yīng)用通用中低端模擬器件（功放、電源、射頻etc）專用模擬芯片（圖像傳感、電視調(diào)制解調(diào)等）多媒體芯片（音視頻處理器）應(yīng)用處理器（平板、電紙書、學(xué)習(xí)機(jī)等）機(jī)頂盒芯片手機(jī)基帶芯片（展訊等）無線通信（GPS、BT等）細(xì)分的行業(yè)應(yīng)用處理器（安防、指紋等）客觀地說，最大的應(yīng)用市場(chǎng)還是來自于“山寨”市場(chǎng)。TimeToMarket新技術(shù)應(yīng)用的速度加快“Timetomarket”和“timetovolume”成為口頭禪對(duì)設(shè)計(jì)周期的壓力？！05101520YearsDVDCellularPCVCRCableTVColorTVB&WTV產(chǎn)品達(dá)到第一個(gè)百萬臺(tái)銷量的時(shí)間1930’sPresentVCDiPad軟件的重要性大型SoC（特別是應(yīng)用處理器）硬件特性趨于同質(zhì)化軟件重要性>硬件軟件成為產(chǎn)品的本質(zhì)特性系統(tǒng)軟件的挑戰(zhàn)系統(tǒng)大型化，如何堅(jiān)持嵌入式系統(tǒng)的核心精髓：緊湊、高效、穩(wěn)定平行處理（多核多線程）下的高效編程應(yīng)用程序的跨平臺(tái)兼容性誰是功夫熊貓芯片設(shè)計(jì)流程比較標(biāo)準(zhǔn)化了，國內(nèi)也擁有了一個(gè)比較有經(jīng)驗(yàn)的工程和中層經(jīng)理人才庫系統(tǒng)架構(gòu)師和關(guān)鍵軟件高手