超大规模集成电路课程论文题目：集成电路设计生产及工艺流程院系：物理与电子工程学院专业：电子信息科学与技术年级：三年级学号：2009111127姓名：汪星指导老师：张婧婧完成时间：2011年10月21日星期六集成电路设计生产及工艺流程作者：汪星指导老师：张婧婧（襄樊学院,物理与电子信息工程学院）摘要：集成电路IC（integrated circuit）是现代信息产业群的核心和基础，集成电路产业对国民经济、国家安全、人民生活和社会进步正在发挥着越来越重要的作用，因此发展我国集成电路产业对促进国民经济信息化的具有重要作用，也是信息产业发展的重中之重。
集成电路设计业是集成电路产业中的一个重要环节，它是连接芯片制造和系统整机生产的纽带，是提升集成电路产品创新和整机功能的驱动器。
关键词：发展趋势；工艺流程；IC design process and engineering technology Writer:Wang Xing Director:Zhang Jingjing(School of Physics and Electronic Engineering,Xiangfan University) Abstract: IC (integrated circuit) industry group is the core of modern information and basis for the integrated circuit industry to the national economy, national security, people's lives and social progress are playing an increasingly important role.Therefore, the development of national economy of China's IC industry has an important role of information technology, information industry is a top priority. IC design industry is an important part of industry, it is to connect the chip manufacturing and the whole production system link.IC is to enhance product innovation and drive the machine functions. In this chapter, the development of integrated circuit design first introduced the status quo and development trend, then introduced the modern IC design industry is mainly used in the design.Keywords:development tendency; technological process;0引言集成电路简称IC，是信息产业的核心和先导，被世界各国列为国家战略工业之首。
日本、韩国、台湾和今天中国大陆的经济起飞，无不是从IC工业开始。
目前，中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局,集成电路设计业是集成电路产业的源头，它是连接芯片制造和系统整机生产的纽带，是提升集成电路产品创新和整机功能的驱动器。
因此发展我国集成电路产业是推动国民经济信息化的重要保证，也是信息产业发展的重中之重。
1国内外IC的发展情况及发展趋现今世界上超大规模集成电路厂（台湾称之为晶圆厂，为叙述简便，本文以下也采用这种称谓）主要集中分布于美国、日本、西欧、新加坡及台湾等少数发达国家和地区，其中台湾地区占有举足轻重的地位。
但由于近年来台湾地区历经地震、金融危机、政府更迭等一系列事件影响，使得本来就存在资源匮乏、市场狭小、人心浮动的台湾岛更加动荡不安，于是乎就引发了一场晶圆厂外迁的风潮。
而具有幅员辽阔、资源充足、巨大潜在市场、充沛的人力资源供给等各方面优势的祖国大陆当然顺理成章地成为了其首选的迁往地。
所以全国范围内的这股兴建晶圆厂的热潮就是在这种背景下产生的。
我国IC设计业经过初步发展，产品已经开始呈现多元化。
近几年在全国IC设计业销售额中，IC卡芯片所占比重一直在20%左右。
其应用领域涵盖了交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等诸多方面。
主要设计企业有大唐微电子、中国化大、上海华虹、清华同方、复旦微电子等，目前他们的产品包括以8位MCU位基础的接触卡和非接触卡、32位CPU接触卡和非接触卡、RF模块及射频读写IC以及智能标签等芯片。
我国IC设计业的历史是以政府为主导，企业数量急速扩张的道路。
面对世界发达国家和地区及IC列强，我国集成电路设计业无论在技术水平，还是经济规模都显得极其弱小。
目前，虽然国内的IC设计公司很多，但经验规模和设计力量偏弱，主要盈利方式还是靠政府采购和行业用户，大多数IC设计公司难逃被淘汰和兼并的命运；此外，IC设计人才短缺是困扰全球IT业界的大问题，在信息产业蓬勃发展的中国显得更加突出。
目前国内IC设计人员约4000人，2008年以前国内IC设计人员需求量约250000人。
目前，美国Silicon Valley，IC 设计人员约4000000。
我国IC 设计行业发展任重而道远。
2 IC 设计的两种模式集成电路设计是指根据电路功能和性能的要求，在正确悬着系统弄个配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的基础电路。
自20世纪60年代中期集成电路产业在工业发达国家形成以来，为适应技术的发展和市场的需求，产业结构经历了三次大的变革，从三次变革中直接导致了集成电路设计业的形成。
现在集成电路设计方法从大的方面可以分为两大类：正向设计和逆向设计(逆向工程)。
2.1正向设计正向设计即根据产品确定的指标和要求，从电路原理或系统原理出发，通过查阅相关规定和标准，利用已有知识和能力来设计模块和电路，最后得到集成电路物理实现所需要的几何图形。
一般认为正向设计具体包含了以下三种基本的设计方法：自下而上（bottom up ）即结构设计方法，自上而下（top-down ）设计方法和并行设计方法。
“自上向下”与“自下向上”的设计1． 自下而上（bottom up ）设计方法自下而上的设计方法是集成电路系统的基本设计方法，其基本思想是将复杂的系统逐层进行功能块划分和描述功能块的拓扑连接，直到用底层模块或部件来描述，当完成底层模块或部件的描述后，自下而上进行层次扩展和层次功能的仿真验证，从而完成整个系统的功能设计和验证。
最后根据底层模块或部件的几何图形和拓扑关系完成布图设计和验证。
虽然采用自下而上设计的系统结构清晰明了，但作为传统的系统硬件设计方法，在系统设计的早期就将系统人为地分为硬件和软件两部分，软件的开发受到硬件的严格限制，软件的设计和调试常常要在硬件设计完成之后。
这种设计方法的一些缺点也是很明显，如要求设计者具有丰富的设计经验，设计过程反复较多，开发效率低，可移植性差，可继承性差，开发时间长，不易修改等等。
2．自上而下设计方法自上而下设计方法的思想是按从抽象到具体，从概念到实现的思路和次序进行设计的，从系统总体要求出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。
具体实施时，首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图划分和结构设计，在方框图一级进行仿真和纠错，用硬件设计语言对高层次的系统行为级进行描述并在系统级进行验证，这时的设计与工艺无关。
然后用逻辑综合化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，具体过程如图所示。
然后再通过布局、布线、版图设计等，得到最终生产所用的描述文件。
采用自上而下的设计方法时，主要的仿真和调试过程是在高层次完成的，这有利于早期发现在结构设计上的错误，避免设计反复，同时也减少了逻辑仿真的工作量。
图-1.1自上而下设计流程3．并行设计方法随着工艺技术的发展，深亚微米（DSM）已经投入使用，系统级芯片的规模更大、更复杂，物理连线延迟、信号串扰和噪音等互连效应及功耗都成为影响超大规模集成电路（VLSI）产品性能的重要因素。
在这种情况下，由于采用自上而下的设计方法与工艺无关的高层次行为功能设计时并不考虑物理上的互连效应和功耗等的影响，与实际情况差异较大，因而常常产生设计错误，并行设计方法正是面对这一挑战而提出来的。
并行设计方法一开始就考虑产品在整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素。
并行设计方法要求在进行层次功能设计的同时，进行层次物理设计规划或虚拟物理设计，充分利用各层次设计中的信息反馈，形成合理的约束集，并依此优化设计。
2.2逆向设计（逆向工程）芯片反向设计（工程)是一种从人们设计的优秀芯片中提取技巧和知识的过程，是获取芯片工艺、版图、电路、设计思想等信息的一种手段。
简单而言，芯片反向设计就是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉，可用来验证设计框架或者分析信息流在技术题，也可以助力新的芯片设计或者产品设计方案。
通过这种逆向分析手段，我们可以帮助客户了解其他产品的设计,用于项目可行性研究、打开思路、寻找问题、成本核算等，比如：在进入新领域之前，评估、验证自己技术方案和设计思路的可行性；通过对市场上成熟产品的研究，协助解决关键性的技术问题；利用已有产品的市场资源等。
芯谷芯片反向设计服务包括网表/电路图反向提取、电路层次化整理、逻辑功能分析、版图提取与设计、设计规则检查调整、逻辑版图验证、单元库替换以及工艺尺寸的缩放等方面。
网表/电路图反向提取。
在芯片反向设计中，网表/电路图的提取是个很大的课题，网表提取的质量和速度直接影响后续整理、仿真、LVS等方方面面的工作。
我们在总结众多成功案例的基础上，依托自主研发的软件应用，可准确、快速、高质量地进行网表/电路图的提取。
3芯片生产工艺流程芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序（ Wafer Fabrication）、晶圆针测工序（ Wafer Probe）、构装工序（Packaging）、测试工序（Initial Test and Final Test）等几个步骤。
其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段（Front End）工序，而构装工序、测试工序为后段（Back End）工序。