《清华大学《数字集成电路设计》周润德_第1章(课件)绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清华大学《数字集成电路设计》周润德_第1章(课件)绪论（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 1 页 数字大规模集成电路数字大规模集成电路 清华大学研究生课程清华大学研究生课程 清华大学微电子学研究所 周 润 德 2004年9月 清华大学微电子学研究所 周 润 德 2004年9月 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 2 页 数字大规模集成电路数字大规模集成电路 上课时间：每周星期三上午上课时间：每周星期三上午9:50 12:15 上课地点：第六教学楼上课地点：第六教学楼 A座座 6A215 讲课教师：周润德 电子邮件： 讲课教师：周润德 电子邮件：zhourd 2004-
2、9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 3 页 助教（助教（TA） 肖 勇肖 勇工作地点：清华大学微电子所设计室 （清华东主楼 工作地点：清华大学微电子所设计室 （清华东主楼: 62784683-28） 电话： ） 电话：62777732 电子邮件：电子邮件：xiaoyong97 张建良张建良工作地点： 清华大学微电子所设计室 （清华东主楼 工作地点： 清华大学微电子所设计室 （清华东主楼: 62784683-28 ） 电话： ） 电话：62774249 电子邮件：电子邮件：shandy98 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第
3、4 页 评分规则（评分规则（Grading Policy) （1）作业：）作业：20 第第 4 周起，每周一次，一周完成，上课时交，迟交无效周起，每周一次，一周完成，上课时交，迟交无效 （2）期中考试：）期中考试：20 11月月 9 日（第日（第 9 周），课堂开卷考试，周），课堂开卷考试，1小时小时 （3）课程设计：）课程设计：20 第第 6 周布置，独立完成，可以讨论，报告打印，周布置，独立完成，可以讨论，报告打印， 12月月29日交，迟交无效日交，迟交无效 （4）期末考试：）期末考试：40 2005年年 1月？日，课堂开卷考试，月？日，课堂开卷考试，2小时小时 2004-9-15 清华大
4、学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 5 页 数字大规模集成电路参考资料数字大规模集成电路参考资料 （1）Jan M. Rabaey，Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic : Digital Integrated Circuits, A Design Perspective , Second Edition, Prentice Hall （本书（本书第第 2 版版 影印版影印版：清华大学出版社出版，：清华大学出版社出版， 中译本中译本： 周润德译，将于： 周润德译，将于2004年年9月由电子工业出版社出版） （ 月由电子工业出版社出版） （2
5、）Neil H. E.Weste & Kamram. Eshraghian: Principles of CMOS VLSI Design，Addison Wesley. First & Second Edition. （3）李志坚、周润德等：）李志坚、周润德等：ULSI 器件、电路与系统， 科学出版社 （ 器件、电路与系统， 科学出版社 （4）John. P. Uyemura: Introduction toVLSI Circuits and Systems， John Wiley & Sons, INC. （影印版影印版：电子工业出版社出版，：电子工业出版社出版， 中译本中译本：周润德译，
6、电子工业出版社出版） （ ：周润德译，电子工业出版社出版） （5）Christopher Saint ，Judy Saint： IC Mask Design McGraw Hill 。 （。 （影印版影印版：清华大学出版社出版，：清华大学出版社出版， 中译本中译本：周润德译，将由清华大学出版社出版） （ ：周润德译，将由清华大学出版社出版） （6）Carver Mead & Lynn Conway: Introduction to VLSI，Addison Wesley. （7）徐葭生：）徐葭生：MOS数字大规模及超大规模集成电路，清华大学出版社数字大规模及超大规模集成电路，清华大学出版社.
7、（8） Anantha Chandrakasan，William J. Bowhill, Frank Fox, Editors: Design of High Performance Microprocessor Circuits，IEEE Press （9） Anantha P. Chandrakasan, Robert W. Brodersen: Low Power Digital CMOS，Kluwer Academic Publishers （10）L. A. 格拉泽，格拉泽，D. W. 多贝尔普尔 著，陈天鑫，张建人，李瑞伟， 石秉学 等译： 超大规模集成电路的设计与分析，科学出版社
8、 多贝尔普尔 著，陈天鑫，张建人，李瑞伟， 石秉学 等译： 超大规模集成电路的设计与分析，科学出版社. （11）随课分发的其它参考资料）随课分发的其它参考资料. 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 6 页 第一章绪 论第一章绪 论 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 7 页 第一节微电子科学技术进展是人类 科技进步史的奇迹 第一节微电子科学技术进展是人类 科技进步史的奇迹 世界半导体产品销售额世界半导体产品销售额 54.60759.865 77.310101.879 144.404 131.966137.20312
9、5.612 149.500 195.000 244.000 279.000 0 50 100 150 200 250 300 919293949596979899200020012002 Year $billion 世界半导体硅周期：世界半导体硅周期： 1011年年Jugular大周期大周期1973，1984，1995高峰点。高峰点。 45年年Mitchel小周期小周期 1991-1995年；年；2002-2006(?) 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 8 页 自自20世纪世纪70年代以来，集成电路一直遵循年代以来，集成电路一直遵循摩尔摩尔定律定律
10、每两年集成度增加每两年集成度增加2倍 成本降低一半 倍 成本降低一半 今后集成电路的技术进步，仍将继续遵循摩尔定律 硅仍然是制造电路的 主要材料 世界集成电路还有 今后集成电路的技术进步，仍将继续遵循摩尔定律 硅仍然是制造电路的 主要材料 世界集成电路还有2530年的高速增长期年的高速增长期 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 9 页 微电子科学技术与微电子科学技术与IC的发展历程的发展历程 里程碑里程碑 1947年年12月月16日第一个晶体管日第一个晶体管Brattain和和Bardeen Bell实验室实验室 1950年4月实用结型晶体管Shockl
11、ey, Morgan, Sparks和Teal 1958年8月第一个集成电路KilbyTI公司 1959年年1月实用平面工艺月实用平面工艺ICNoyce仙童公司仙童公司 1960年第一个年第一个MOS晶体管晶体管 Atalla, Kahng 1965年集成度增长定律年集成度增长定律Gordon Moore 三要素：三要素：IC、硅、硅、MOS 集成电路规模定义集成电路规模定义 小规模中规模大规模超大规模特大规模吉规模 2-3030-103103-105105-107107-109109 ? 现在微电子集成电路已进入吉规模时代 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1
12、章 第 10 页 MOS-DRAM的例子的例子 特征尺寸：特征尺寸：X0.7/3年年 集成密度：集成密度：X4/3年年 1970 1980 1990 2000 2010 0.1-0.13m 0.13-0.18m 0.18-0.25m 0.25-0.35m 0.35-0.5m 0.5-0.8m 0.8-1.2m 1.6-2.4m 64Kb 256Kb 1Mb 4Mb 16Mb 64Mb 256Mb 1Gb 4Gb 年代 109 1010 108 105 106 104 107 芯 片 上 的 位 数 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 11 页 微处理器的
13、发展趋势微处理器的发展趋势 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 12 页 器件工艺的发展趋势器件工艺的发展趋势 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 13 页 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 14 页 第二节 摩尔定律（第二节 摩尔定律（Moores Law） 1965年, Intel公司的 Gordon Moore 注意到 单块芯片上的晶体管数目每18至24个月（ 1.5年至2年）翻一倍。 他预见半导体工艺将在每18个月更新一代。 2004-9-15 清华大学微电子所数字
14、大规模集成电路周润德第 1 章 第 15 页 Moore定律定律： 1965年4月，： 1965年4月，Gorden Moore IC能力随时间按指数规律增长IC能力随时间按指数规律增长 特征尺寸与集成度特征尺寸与集成度 性能与功能性能与功能 代的定义为代的定义为4倍能力，倍能力， 2年/代至年/代至3年/代。来自于：年/代。来自于： 特征尺寸：特征尺寸：0.7x，意味集成度，意味集成度 x2。 速度：速度：2x 芯片尺寸：芯片尺寸：1.5x，意味单芯片面积，意味单芯片面积 x2 成本：单位功能成本成本：单位功能成本0.7x/年 单位面积成本大致不变： 年 单位面积成本大致不变：$4/cm2
15、2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第 16 页 摩尔定律摩尔定律 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 LOG2OF THE NUMBER OF COMPONENTS PER INTEGRATED FUNCTION Electronics, 1965年年4月月19日日. 2004-9-15 清华大学微电子所数字大规模集成电路周润德第 1 章 第
16、17 页 微处理器晶体管数的增长趋势微处理器晶体管数的增长趋势 单位：千个单位：千个1010亿晶体管亿晶体管亿晶体管亿晶体管 预计预计预计预计 1,000,000 100,000 10,000 1,000 10 100 1 197519801985 19901995 20002005 2010 8086 80286 i386 i486 Pentium PentiumPro 资料来源资料来源: : IntelIntel PentiumII PentiumIII 最先进微处理器的晶体管数目每最先进微处理器的晶体管数目每 2 年翻一倍年翻一倍最先进微处理器的晶体管数目最先进微处理器的晶体管数目每每 2 年翻
