单元集成电路基础.ppt

第一单元 集成电路基础,第一单元 集成电路基础,集成电路概述 集成电路产业链,1. 集成电路概述,晶体管和集成电路的发明 1947年12月世界上第一个点接触锗晶体管（观察到放大效应）在美国电报公司（AT&T）贝尔实验室（Bell lab）诞生1. 集成电路概述,1949年结型晶体管理论被提出，并于1950年在贝尔实验室研制成功，开辟了电子技术的新纪元 1956年，威廉·肖克莱（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardean）、沃特·布拉顿（Walter Brattain）共同获得诺贝尔物理学奖1. 集成电路概述,1952年5月，英国皇家研究所的达默（G. W. A. Dummer）第一次提出“集成电路”的设想 1958年9月，美国德州仪器（TI）公司的杰克·基尔比（Jack Kilby）发明集成电路，1959年2月申请专利并于1964年获得授权，2000年12月获得诺贝尔物理学奖1. 集成电路概述,1959年7月，美国仙童（Fairchild）半导体公司的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）发明平面工艺硅集成电路，1961年获得授权 诺贝尔奖评审委员会评价集成电路的发明“为现代信息技术奠定了基础”,1. 集成电路概述,集成电路的发展与动力 据有关资料测算，集成电路对国民经济的贡献远高于其他门类的产品。

1. 集成电路概述,1965年，Intel联合创始人戈登·摩尔提出了他著名的理论：半导体芯片上可集成的元器件的数目每12个月便会增加一倍 后来修正为每18个月翻一番1. 集成电路概述,1. 集成电路概述,1. 集成电路概述,集成电路的产品族分类,第一单元 集成电路基础,集成电路概述 集成电路产业链,2. 集成电路产业链,还有工装设备（精密模具、光掩模、光机电一体机、大型测试仪器等）、材料（硅材料、特种材料）、精细化学试剂、特种气体和软件等配套、支撑产业2. 集成电路产业链,IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造） 商业模式涵盖了IC 设计、IC 制造、封装测试等各环节，甚至延伸至下游电子终端IDM 企业的利润率比较高根据“微笑曲线”原理，最前 端的产品设计、开发与最末 端的品牌、营销具有最高的 利润率，中间的制造、封装 测试环节利润率较低。

垂直分工商业模式源于产业的专业化分工，随着分工的逐渐深入，形成了专业的IP（知识产权）核、无生产线的IC 设计（Fabless）、晶圆代工（Foundry）以及封装测试（Package & Testing）厂商2. 集成电路产业链,集成电路设计业 集成电路设计的发展历史,2. 集成电路产业链,集成电路设计流向,“自顶向下”设计,“由底往上”设计,2. 集成电路产业链,集成电路设计基本流程,人工手绘,EDA设计,2. 集成电路产业链,设计的硬件与软件平台 硬件平台：服务器、工作站、PC机等 软件平台：,2. 集成电路产业链,设计与测试 集成电路设计与测试紧密相关，如测试业中的设计验证以检测设计错误和缺陷为目的 设计公司测试外包： 费计时、耗人力的验证测试 需有昂贵ATE测试平台 专门测试编程的成品测试 各种可靠性试验与相应统计 失效分析测试,2. 集成电路产业链,集成电路芯片制造业 现代集成电路芯片制造业（Foundry）以订单加工为主业，只负责利用企业现有成熟工艺进行芯片制造 晶圆尺寸（mm） Φ38→Φ50→Φ75→Φ100→Φ125→Φ150→Φ200→Φ300→Φ450→… 加工特征尺寸 μm：8.0→6.0→5.0→4.0→3.0→2.0→1.5→1.0→0.8→0.6→0.35→0.25 →0.18→0.13→ nm：90→65→45→28→20→14/16→10→7→5→…,2. 集成电路产业链,芯片制造基本工艺 双极型、CMOS和BiCMOS 基本工艺包括光刻、掺杂、隔离、薄膜、刻蚀、金属化 芯片制造基本工艺设备 基本工艺设备有光刻机、涂胶机、显影机、清洗机、烘箱、化学气相淀积（CVD）、刻蚀机、外延炉、离子注入机、氧化/扩散炉、真空蒸发/溅射台、铜电镀槽等。

芯片制造与测试 集成电路芯片制造与测试息息相关，如芯片制造过程中的工艺监控测试和晶圆测试（中测）晶圆测试的内容主要有芯片的功能、直流和极限参数测试，以及能提取工艺监控参数、电路质控参数和设计模型参数的微电子测试结构2. 集成电路产业链,集成电路封装业 封装和测试的密切相关程度很高，通常做封装的兼做成品测试，由封装测试公司（Assemble & Test）完成2. 集成电路产业链,常见封装形式,2. 集成电路产业链,集成电路测试业 集成电路产业链中测试与产品的设计、芯片制造和封装的关系如下所示 设计中的验证测试 芯片制造过程中的工艺监控测试和晶圆测试（中测） 封装后的成品测试（成测） 可靠性保证测试,2. 集成电路产业链,。