1、微电子技术综述微电子技术综述ASIC系统工程技术研究中心微电子技术综述主 要 内 容nIT技术概述n微电子技术简介nSOC 设计技术n结束语微电子技术综述IT技术概述微电子技术综述IT在现代社会中的地位工业社会农业社会后工业社会后工业社会就是信息社会微电子技术综述IT 技术将改变我们的工工 作作学学 习习生生 活活甚至甚至战战 争争微电子技术综述IT 技术的基本构架微电子技术微电子技术软件 技术ComputerCommunicationConsumer以INTERNET为核心的信息共享，处理，存储，交换的平台 基于信息共享与流动的应用微电子技术综述信息技术的发展趋势地地 位位 上上 升升产产
2、业业 融融 合合领领 域域 深深 化化WebWirelessWidebandConsumerOpticalMultimedia微电子产业是信息技术的基石微电子产业是信息技术的基石微电子技术综述微电子技术简介n微电子科学技术的战略地位n微电子产业和科学技术的发展水平n我国微电子产业发展展望n微电子技术的发展方向微电子技术综述微电子科学技术的战略地位 国民经济的当代“食物链”关系 进入信息化社会的判据：半导体产值占工农业总产值的0.5%n国家安全的保障 未来信息战的核心和关键是集成电路芯片 不发展微电子技术难圆强国之梦微电子技术综述微电子经济发展的基石n电子装备更新换代都基于微电子技术的进步，其灵
3、巧（Smart）的程度都依赖于集成电路芯片的“智慧”程度和使用程度数控机床数控机床普通机床普通机床数字化技术改造数字化技术改造价格相差价格相差10倍倍集成集成电路电路整机系统整机系统高附加值高附加值在成长期进入在成长期进入市场，增强市市场，增强市场竞争力场竞争力微电子技术综述微电子经济发展的基石 销售额销售额 利润利润 利润率利润率 Intel公司公司 294亿亿美元美元 73亿亿 美元美元 24.8%我国中关村一家我国中关村一家很著名的以计算很著名的以计算机销售生产为主机销售生产为主的的IT企业企业 200亿亿人民币人民币 5亿亿 人民币人民币 2.5%我国的我国的VCD产业产业 2%只有美
4、国芯片企只有美国芯片企业利润的业利润的1/10 我国我国IT企业与企业与Intel公司利润的比较公司利润的比较微电子技术综述微电子经济发展的基石n不发展集成电路产业，IT行业只能停留在装配业水平上，挣的是“辛苦钱”，在国际分工中只能处于低附加值的低端上n国外有人戏称说：“你们说中关村是硅谷，但是一个无“芯”的硅谷，产品不可能有竞争力”微电子技术综述微电子对传统产业的渗透与带动作用n几乎所有的传统产业与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春 全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电50
5、0亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量(157亿度/年)对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚弯核电站的发电量(139亿度/年微电子技术综述0 0500500100010001500150020002000钢铁钢铁彩电彩电集成电路集成电路对国民经济的贡对国民经济的贡献率献率没有微电子的电子工业只能是劳动密集型的组装业，不能形成高附加值的知识经济，中国的硅谷将是无芯的硅谷微电子技术综述微电子对信息社会的重要性nINTERNET基础设施 各种各样的网络：电缆、光纤(光电子)、无线.路由和交换技术：路由器、交换机、防火墙、网关.终端设备：PC、NetPC、Web
6、TV.网络基础软件：TCP/IP、DNS、LDAP、DCE.nINTERNET服务 信息服务:极其大量的各种信息 交易服务:高可靠、高保密.计算服务:“网络就是计算机!”,“计算机成了网络的外部设备!”微电子技术综述微电子产业的战略重要性市场市场 销售额销售额 （1010 亿美元）亿美元）市场市场 销售额销售额 （1010 亿美元）亿美元）手提数据通讯手提数据通讯*630630 超薄显示器超薄显示器*170170 个人电脑个人电脑*470470 ICIC 卡卡*165165 移动电话服务移动电话服务*380380 地面微波广播地面微波广播*160160 CPU*CPU*300300 DNADN
7、A 生物芯片生物芯片 160160 数据存储产品数据存储产品*270270 多用途通讯设备多用途通讯设备*155155 磁存储磁存储*250250 半导体设备半导体设备*150150 电子商务电子商务*250250 电力交通工具电力交通工具 150150 网络信息服务网络信息服务*230230 墙壁式超薄电视墙壁式超薄电视*145145 高密度磁存储高密度磁存储*230230 移动电话移动电话*140140 系统集成芯片系统集成芯片*210210 直接引入直接引入工具工具 140140 家庭医疗设备家庭医疗设备*210210 ITSITS 设备设备 140140 互联网互联网*200200 D
8、NADNA 加工食品加工食品 135135 有线电视有线电视*200200 液晶显示器液晶显示器*120120 智能传输系统智能传输系统 190190 仿制品仿制品 115115 代理软件代理软件*180180 燃油汽车燃油汽车 110110 2020年世界最大的年世界最大的30个市场领域：其中与个市场领域：其中与微电子相关的微电子相关的22个市场：个市场：5万亿美元（万亿美元（Nikkei Business 1999）微电子技术综述微电子产业和科学技术的发展水平n大约十年为一周期，自1996年以来的半导体衰退期到1998年底已经基本过去，今后十年将是一个新的增长期1998 2010年年世世界
9、界半半导导体体市市场场增增长长预预测测(亿亿美美元元)1997 1998 1999 2000 2001 2005 2010 总总销销售售额额 1370 1346 1577 1846 2214 3872 8956 增增长长率率(%)-1.8 17.2 17 20 15 15 微电子技术综述微电子产业和科学技术的发展水平随着科学技术的进步，半导体产品销售额占电子产品销售额中的份额逐年随着科学技术的进步，半导体产品销售额占电子产品销售额中的份额逐年提高，提高，1992 年为年为 11.6%，1996 年为年为 16.5%，1999 年达到年达到 19.4%。预计。预计 2000年将达到年将达到 21
10、.1%，2010 年将达到年将达到 33%。半导体产品在电子产品销售额中所占。半导体产品在电子产品销售额中所占份额情况份额情况 表表(3-2)半导体产品在电子产品销售额中所占份额半导体产品在电子产品销售额中所占份额 年度年度 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2010 份额（份额（%）116 134 157 191 165 169 179 194 211 33 微电子技术综述我国微电子发展展望0 010010020020030030040040050050060060070070080080019961996199719971998199
11、8200020002005200520102010应用电路数（亿块）应用电路数（亿块）微电子技术综述我国微电子发展展望0 01000100020002000300030004000400050005000600060007000700080008000199619961997199719981998200020002005200520102010价值总额（亿元）价值总额（亿元）从从2000年到年到2010年年均增长率为年年均增长率为28%微电子技术综述我国微电子发展展望n未来十年将是我国微电子产业的关键时期！微电子技术综述微电子技术的发展方向n特征尺寸继续等比例缩小n集成电路(IC)将发展成为
12、系统芯片(SOC)n微电子技术与其它领域相结合将产生新的产业和新的学科，例如MEMS、DNA芯片等微电子技术综述特征尺寸继续等比例缩小n第一个关键技术：微细加工n第二个关键技术：互连技术n第三个关键技术：新型器件结构、新型材料体系微电子技术综述集成电路SOC解调/纠错传输反向多路器MPEG解码DRAMDRAM声频接口视频接口IBMCPUSTBPSCIIEEE1284GPIO,etcDRAM卫星/电缆第二代将来第三代SOCSystem On A Chip微电子技术综述集成电路SOC分分立立元元件件集成集成电路电路 I C 系系 统统 芯芯 片片System On A Chip(简称简称SOC)将
13、整个系统集成在将整个系统集成在一个一个微电子芯片上微电子芯片上在需求牵引和技术在需求牵引和技术推动的双重作用下推动的双重作用下系统芯片系统芯片(SOC)与集成与集成电路电路(IC)的设计思想是的设计思想是不同的，它是微电子技不同的，它是微电子技术领域的一场革命。术领域的一场革命。微电子技术综述 一般意义上的系统集成芯片一般意义上的系统集成芯片 广义上的系统集成芯片广义上的系统集成芯片电、光电、光、声、声、热、磁热、磁力 等 外力 等 外界 信 号界 信 号的 采 集的 采 集 各 种各 种传感器传感器执执行行器器、显显示示器器等等信 息 输信 息 输入与模入与模/数传输数传输信信息息处处理理信
14、 息 输信 息 输出与数出与数/模转换模转换信息存储信息存储微电子技术综述MEMS技术和DNA芯片n微电子技术与其它学科结合，诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点 MEMS(微机电系统)：微电子技术与机械、光学等领域结合 DNA生物芯片：微电子技术与生物工程技术结合微电子技术综述SOC 设计技术微电子技术综述集成电路走向系统芯片nSOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个芯片上完成整个系统的功能nSOC必须采用从系统行为级开始自顶向下(Top-Down)地设计nSOC的优势 嵌入式模拟电路的Core可以抑制噪声问题 嵌入式CP
15、U Core可以使设计者有更大的自由度 降低功耗，不需要大量的输出缓冲器 使DRAM和CPU之间的速度接近微电子技术综述集成电路走向系统芯片nSOC与IC组成的系统相比，由于SOC能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标 若采用IS方法和0.35m工艺设计系统芯片，在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0.25 0.18m工艺制作的IC所实现的同样系统的性能 与采用常规IC方法设计的芯片相比，采用SOC完成同样功能所需要的晶体管数目可以有数量级的降低微电子技术综述国内外SoC发展状况n集成电路制造工艺已进入超深亚微米（VDSM）阶段，第二代
16、IC-CAD工具已难以胜任n系统芯片（System-on-Chip）正在成为集成电路产品的主流n超大规模集成电路IP复用（Intellectual Property Reuse）水平日益提高n超大规模集成电路设计技术滞后于工艺水平、设计工具滞后于设计能力n集成电路制造业、设计业、封装业相对游离微电子技术综述集成电路设计危机微电子技术综述SOC的三大支持技术n软硬件协同设计：Co-DesignnIP技术nModule(Interface)综合技术微电子技术综述软硬件Co-Designn面向各种系统的功能划分理论(Function Partation Theory)计算机计算机 通讯通讯 压缩解压
17、缩压缩解压缩 加密与解密加密与解密微电子技术综述IP技术n软IP核：Soft IP(行为描述)n固IP核：Firm IP(门级描述，网单)n硬IP核：Hard IP(版图)通用模块CMOS DRAM数模混合：D/A、A/D深亚微米电路优化设计：在模型模拟的基础上，对速度、功耗、可靠性等进行优化设计最大工艺荣差设计：与工艺有最大的容差微电子技术综述IP技术微电子技术综述发展集成电路设计的内容n关键电子信息产品核心芯片的开发n超大规模集成电路IP核的开发n系统芯片(SoC)设计方法及关键工艺技术n超大规模集成电路设计产业化环境建设微电子技术综述关键电子信息产品核心芯片的开发n关键电子信息产品核心芯
18、片的开发关键电子信息产品核心芯片的开发 高性能网络通信类芯片；信息安全类芯片；消费电子产品类芯片；具有标志性的百万门级超大规模集成电路芯片。微电子技术综述超大规模集成电路IP核的开发n超大规模集成电路IP核的开发 嵌入式微处理器类 嵌入式存储器类 嵌入式混合信号电路类 嵌入式射频电路类 嵌入式总线电路和接口电路类 嵌入式可编程逻辑电路类 嵌入式智能功率电路类微电子技术综述系统芯片(SoC)设计方法及关键工艺技术n系统芯片（SoC）设计方及关键工艺技术系统芯片（SoC）设计方法及其工具开发 软/硬件协同设计和验证技术 集成电路IP核接口、标准及相关设计技术 超深亚微米（VDSM）集成电路设计关键
19、技术 系统芯片(SoC)相关关键工艺技术 数模混合电路兼容工艺技术和嵌入式电路制造技术；SOI超深亚微米CMOS电路、Si/GeSi基异质结电路等新结构电路 超深亚微米CMOS器件结构与SoC相关的可靠性设计和制造技术微电子技术综述超大规模集成电路设计产业化环境建设n超大规模集成电路设计产业化环境建设 国家级集成电路设计产业化基地建设 多项目圆片（MPW）服务体系建设 国家级超大规模集成电路IP核库建设 设立国家集成电路IP管理与服务中心 微电子技术综述结束语5000 4000 3000 2000 1000 0 1000 2000 3000 4000石器时代石器时代 35000年年铜器时代铜器时代 1800年年铁器时代铁器时代 3200年年硅器时代硅器时代XX 年？年？3000BC 1200BC 1968微电子技术综述谢 谢 大 家！
