北航电子电路设计训练unit1概述.ppt

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1、电子电路设计训练,课程安排：模拟部分（1-8周）&数字部分（9-16周）模拟部分：8次课程，4次实验公共邮箱：Key：edaeda,电子电路设计训练,课程内容：1、集成电路及其产业发展2、Eda软件的发展历程3、Pspice语言4、Multisim软件的使用5、Cadence软件的使用6、若干设计实例,电子电路设计训练,先修课程：电路分析模拟电子技术基础 数字电子技术基础信号与系统,电子电路设计训练,考核方式：模拟和数字各占50分模拟部分：考试50%实验50%（完成实验35%+实验报告15%）,View of EDA,张杰斌新主楼,Simulating Part,Unit 1,IC的发展带动E

2、DA的进步,IC的生产由设计、制造、封装业组成,设计,封装,制造,集成电路发展历程,1950年：结型晶体管诞生；1951年：场效应晶体管发明；1958年：集成电路产生，开创了世界微电子学的历史；1962年：MOS场效应晶体管发明；1963年：首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺；,集成电路发展历程,1963年：首次提出CMOS技术，今天，95%以 上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺；1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路并研制出第一块门阵列（50门）；1971年：Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现；1978年

3、：64kb DRAM诞生，不足0.5cm2的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临；1988年：16M DRAM问世，1cm2大小的硅片上集成有3500万个晶体管,集成电路发展历程,1989年：486微处理器推出，25MHz，1m工艺，后来50MHz芯片采用 0.8m工艺；1993年：66MHz奔腾处理器推出，采用0.6工艺；1995年：Pentium Pro（高能奔腾，686级的CPU）,133MHz，采用0.6-0.35工艺；1997年：300MHz奔腾问世，采用0.25工艺；1999年：奔腾问世，450MHz，采用0.25工艺，后采用0.18m工艺；,集

4、成电路发展历程,2000年：奔腾4问世，1.5GHz，0.18工艺；2001年：Intel 2001年下半年采用0.13工艺；2003年：奔腾4 E系列推出，采用90nm工艺；2005年：intel 酷睿2系列上市，采用65nm工艺；。2007年：基于全新45纳米High-K工艺的intel酷睿2 E7/E8/E9上市。2009年：intel酷睿i系列全新推出，采用的32nm工艺；2011年底，intel14nm制程工艺芯片已经完成设计；目前市场上性能最高的CPU是Intel 酷睿i7 995X 3.6GHz 主频，32nm工艺。2013年，intel的14nm工艺CPU已经流片成功，计划两年

5、内推出成熟产品。,摩尔定律,摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔（GordonMoore）提出来的。其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，而价格下降一半；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两番。这一定律揭示了信息技术进步的速度。,世界集成电路发展,世界集成电路产业一直以3-4倍于国民经济增长速度发展。每年均增长17。,世界超大集成电路生产的主流工艺水平是直径为12英寸(300mm)硅晶圆片，光刻精度（特征尺寸）为0.13微米，已达到22nm、18英寸（450mm）水平。衡量集成电路产业技术水平的两个重要参数是:晶圆

6、直径 特征尺寸,世界最高水平的单片集成电路芯片上所容 纳的元器件数量已经超过80亿个。向SOC（System on Chip)发展,IC发展速度,世界IC市场,Intel(美)297.5；Toshiba112.1；NEC 110.8；Samsung 108.0；Texas Instrument 91.0；Motorola 80.0；STMicroelectronics(意法)79.5；Hitachi（日立）72.8；Infineon（德）67.2；MicroTE（美）63.1；SUM 1087.8亿美元2012年全球IC市场销售额突破 3000亿,2000年世界IC市场总销售额达到2044亿,

7、中国IC的发展,2002年，市场销售额4862.5亿元，2007年，市场销售额 5623.7亿元,主要芯片制造厂家,国内投资建设生产线,8英寸线有6条，14英寸的在建,中芯国际，上海宏力，上海华虹，上海先进半导体，无锡华晶上华，上海贝岭，北京首钢日电，绍兴华越,计算机类、消费类、网络通信类三大领域占中国集成电路市场的88.1%,集成电路生产主要流程,需求,设计,材料（单晶硅等）,掩膜版,芯片制作,芯片检测,封装,测试,IC制造过程,光刻、注入、扩散、刻蚀,绝热层,炭加热部件,石英坩锅,熔融多晶硅,单晶硅,籽晶,CZ拉单晶炉,晶圆,图中从左到右分别是450mm（18英寸）、300mm（12英寸）

8、和200mm（8英寸）的晶圆，其中只有8寸为晶圆实物，18寸和12寸皆为比例模型。,掺杂离子束,离子注入机,X j,结深,离子注入掺杂,硅片,掩蔽层,掩蔽层,扩散掺杂,扩散杂质,掩蔽层,掩蔽层,硅片,封装,Bipolar Device,增强型n沟道MOSFET,MOSFET,Inverted layer,channel,CMOS,反相器,ASIC Application Specific Integrated Circuit,模拟与数字电路的仿真 模拟：SPICE；PSPICE 数字：VHDL；Verilog HDL,Full-Custom;Semi-Custom半定制：厂家提供半成品母片（G

9、ate Array；Standard Cell）,FPGA（Field Programmable Gate Array）,仿真语言（硬件描述语言HDL)Spice 晶体管/门级语言；VHDL、Verilog 行为级语言；可描述复杂的数字器件的逻辑行为,具有模数混合仿真模拟用SPICE算法，数字用HDL Protel 里的Sim模块；Workbench里的Multisim,PLD,70年代推出，采用熔丝编程，阵列结构80年代Lattice推出GAL（通用阵列逻辑generic array logic），采用E2PROM工艺85年Xilinx推出FPGA（现场可编程门阵列field program

10、mable gate array），采用单元结构CPLD（复杂可编程逻辑器件Complex Programmable Logic Device）由Altera推出,EDA平台,下载,设计处理（综合、优化、布局、布线）,功能仿真,时序仿真,在线测试,电路输入（原理、HDL、波形）,Top-Down设计,系统级描述,功能级描述,功能仿真,门级描述,时序仿真,EDA工具,由公司自己推出：Altera的MAXPLUS，Xilinx的Foundation，Lattice的ispDesignEXPERT由第三方推出：Cadence，Synplify,Viewlogic,EWB,SystemView,Pro

11、tel中国华大推出Panda2000，Aether,EDA软件之争,形成CADENCE，SYNOPSYS 两强相争CADENCE强项在布局布线，SYNOPSYS 强项在逻辑综合，仿真SNOPSYS开发physical compiler基于布线的逻辑综合软件CADENCE开发PKS的一体化EDA软件从逻辑综合到布局布线,EWDElectronics Workbench,加拿大Interactive Image Technologies公司90年代推出EWB用于电子线路设计与仿真虚拟平台可进行电路设计、电路分析、测试、验证、纠错、创新等。,工作窗口,电路描述,工作窗口,元件库,仪器库,THANKS,