《晶相IC介绍》课件

晶相介绍IC课程目标与学习收获目标收获帮助您掌握集成电路行业的基本知识，了解晶相的定义、特IC点和发展趋势本次课程内容概览集成电路基础1了解基本概念、晶相IC定义、发展历史晶相类型IC2模拟IC、数字IC、混合信号IC等制造工艺3晶圆制造、封装测试设计流程4需求分析、架构设计、电路设计、版图设计应用领域5消费电子、通信设备、汽车电子、工业控制等产业链分析6设计、制造、封装测试、设备、材料、IP质量控制7可靠性测试、失效分析、良率提升、成本控制未来趋势8集成电路的基本概念定义集成电路（）是将多种电子元件集成在半导体基片上，形成的微型IC电子电路，是现代电子设备的核心特点体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、可扩展性强，极大地推动了电子技术的发展晶相的定义与特点IC定义特点晶相是指利用半导体晶体管构建的集成电路，它拥有独特的高集成度、高性能、低功耗、低成本，在各种电子设备中得到IC材料特性和工艺优势广泛应用晶相的发展历史IC年19471晶体管的发明，为集成电路的诞生奠定了基础年19582第一个集成电路问世，标志着集成电路时代的到来年代19603平面工艺技术的应用，推动了集成电路的快速发展年代19704微处理器、内存等重要芯片的出现，促进了计算机技术的发展年代19805超大规模集成电路（）技术的成熟，开启了集成电路微VLSI型化时代年代至今19906摩尔定律的推动，集成电路不断朝着更高集成度、更高性能的方向发展摩尔定律与芯片发展摩尔定律集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，约每隔个月就会增加18一倍，性能也会随之提升芯片发展摩尔定律促进了芯片集成度的不断提升，推动了计算机、通信、电子等领域的快速发展晶相的主要类型IC数字IC2处理数字信号模拟IC1处理模拟信号混合信号IC同时处理模拟和数字信号3模拟概述IC定义模拟是处理模拟信号的集成电路，模拟信号是指连续变化的信号，例如声IC1音、温度、光线等应用2音频放大器、电源管理、传感器接口等数字概述IC定义1数字是处理数字信号的集成电路，数字信号是指离散变化的信号，例如和的组合IC01应用2微处理器、内存、逻辑门电路等混合信号概述IC定义应用混合信号是同时处理模拟和数字信号的集成电路，它将模拟音频解码、数据转换器、无线通信等IC信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号晶相的基本结构IC晶体管放大或开关信号电阻控制电流电容存储电荷电感存储能量晶圆制造工艺流程晶圆制备

1.从硅材料制成圆形的晶圆清洗刻蚀

2.在晶圆表面进行清洗、刻蚀光刻

3.使用光刻机在晶圆上制作电路图形掺杂

4.在特定区域添加杂质金属化

5.形成金属互连测试包装

6.测试芯片功能，封装成完整的芯片光刻技术简介12光源光刻胶紫外光或深紫外光光敏感材料3掩膜版包含电路图形的模板刻蚀工艺详解干法刻蚀湿法刻蚀使用等离子体来刻蚀材料使用化学溶液来刻蚀材料掺杂工艺介绍离子注入用离子束轰击晶圆，改变其导电性扩散利用热能使杂质在晶圆中扩散金属化工艺溅射镀膜电镀化学气相沉积123将金属原子沉积在晶圆上通过电解反应在晶圆上沉积金属使用气体反应在晶圆上沉积金属封装测试流程切片

1.将晶圆切割成单个芯片封装

2.将芯片封装成保护壳测试

3.测试芯片功能和性能晶相设计流程IC需求分析1明确芯片的功能、性能、功耗等指标架构设计2设计芯片的整体结构和功能模块电路设计3设计具体的电路实现方案版图设计4绘制芯片的物理布局仿真验证5使用仿真软件验证芯片的设计设计验证6进行各种测试和验证，确保芯片的质量需求分析与规格制定需求分析规格制定了解市场需求、应用场景、竞争对手等，确定芯片的具体功能根据需求分析结果，制定芯片的详细规格说明，包括性能参和技术指标数、功耗指标、接口定义等架构设计阶段功能模块划分数据流设计将芯片的功能分解成不同的模设计数据在各个模块之间流动块，例如处理器、内存、输入的路径和方式输出等时序设计设计芯片的时序关系，确保各模块之间协调工作电路设计要点逻辑设计晶体管选型电路优化使用逻辑门电路实现芯片的功能选择合适的晶体管类型和参数优化电路性能，降低功耗，提高可靠性版图设计基础12布局布线将电路元件放置在芯片上连接电路元件之间的导线3验证检查版图设计是否符合电路要求仿真验证方法功能仿真时序仿真12验证芯片是否按照预期功能验证芯片的时序关系是否正工作确功耗仿真3验证芯片的功耗是否满足要求设计验证流程单元测试1测试单个电路模块的功能和性能集成测试2测试多个模块集成后的功能和性能系统测试3测试芯片在系统中的实际工作情况晶相的应用领域IC消费电子应用智能手机平板电脑智能手表处理器、内存、通信芯片处理器、内存、显示芯片处理器、传感器、通信芯片通信设备应用基站芯片路由器芯片用于移动通信网络的基站设备用于网络设备的路由器交换机芯片用于网络设备的交换机汽车电子应用发动机控制单元传感器导航系统控制发动机的工作状态监测车辆的各种状态提供导航和路线规划功能工业控制应用PLC可编程逻辑控制器，用于工业自动化控制运动控制控制电机、伺服系统等过程控制控制温度、压力、流量等医疗设备应用123诊断设备治疗设备监护设备用于疾病诊断的仪器用于疾病治疗的仪器用于监测患者生命体征人工智能芯片深度学习1用于机器学习和人工智能应用图像识别2用于识别图像和视频中的物体语音识别3用于识别语音和自然语言物联网应用传感器网络智能家居智慧城市用于收集和传输数据用于控制家电设备用于城市管理和运营通信芯片5G高速度低延迟支持更高的数据传输速率降低网络延迟高容量支持更多的用户和设备接入存储器芯片DRAM动态随机存取存储器，用于存储运行中的数据SRAM静态随机存取存储器，比速度更快，但成本更高DRAMFlash闪存，用于存储非易失性数据处理器芯片CPU DSP中央处理器，负责执行指令和运算数字信号处理器，用于处理音频、视频等信号123GPU图形处理器，负责处理图像和视频电源管理IC电压转换电流管理功耗管理将电压转换为不同的电压等级控制电流的大小和方向降低芯片功耗射频IC无线通信蓝牙12用于无线网络的通信用于无线连接设备Wi-Fi3用于无线网络连接传感器IC温度传感器测量温度压力传感器测量压力光传感器测量光线强度晶相产业链分析IC制造设计芯片制造企业21芯片设计企业封装测试芯片封装测试企业35材料设备芯片制造材料供应商4芯片制造设备供应商设计企业概况国内设计企业国际设计企业华为海思、中芯国际、紫光展锐等高通、英特尔、三星、台积电等制造企业分析台积电三星全球最大的芯片代工厂全球领先的芯片制造企业英特尔全球主要的芯片制造企业封装测试企业封装测试将芯片封装成完整的芯片测试芯片的功能和性能设备供应商12应用材料ASML光刻机制造商芯片制造设备供应商3东京电子芯片制造设备供应商材料供应商硅材料光刻胶12芯片制造的主要材料光刻工艺中的关键材料靶材3溅射镀膜过程中的材料供应商IPARM处理器架构授权Imagination Technologies图形处理器架构授权Synopsys工具供应商EDA晶相的质量控制IC可靠性测试1评估芯片的可靠性和稳定性失效分析技术2分析芯片失效的原因良率提升策略3提高芯片制造良率成本控制方法4控制芯片生产成本可靠性测试方法高温测试低温测试湿度测试在高温环境下测试芯片的性能在低温环境下测试芯片的性能在高湿度环境下测试芯片的性能失效分析技术显微镜分析射线分析X使用显微镜观察芯片的表面和内使用射线检查芯片内部的结构X部结构和缺陷电气测试测试芯片的电气特性良率提升策略工艺控制设计优化质量管理严格控制芯片制造工优化芯片设计，提高芯建立完善的质量管理体艺，减少缺陷片的可制造性系成本控制方法12材料选择工艺改进选择成本较低的材料改进工艺流程，降低生产成本3自动化生产提高生产效率，降低人工成本晶相的未来趋势IC先进制程发展纳米纳米纳米753更高集成度、更低功耗更快的速度、更低的能耗更强大的性能、更小的体积新材料应用石墨烯氮化镓更高导电率、更高热导率更高功率密度、更高效率新架构创新异构计算神经形态计算融合、、等不同类型模仿人脑的神经网络结构CPU GPUDSP的处理器封装技术3D堆叠封装将多个芯片堆叠在一起封装尺寸缩小减少芯片体积性能提升提高芯片性能和速度工具发展EDA12自动化设计智能化设计提高芯片设计效率使用人工智能技术辅助芯片设计3云端设计将芯片设计转移到云端智能设计方法机器学习深度学习使用机器学习算法优化芯片设计使用深度学习模型自动生成芯片设计绿色节能技术低功耗设计降低芯片功耗可再生能源使用太阳能、风能等可再生能源供电量子计算展望超高速运算1解决传统计算机无法解决的难题药物研发2加速新药研发材料科学3推动材料科学的进步人工智能4推动人工智能的发展。