vlsichapter01.ppt
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1、2019/6/17,第1章 VLSI概论,1,大规模集成电路设计及应用,2019/6/17,第1章 VLSI概论,2,讲课教师:蔡世民,办公室:主楼-A2-401,手 机:18328450991,email:,2019/6/17,第1章 VLSI概论,3,参考书:,蔡懿慈,超大规模集成电路设计导论,清华大学出版社 夏宇闻,从算法设计到硬线逻辑的实现-复杂数字逻辑系统的 Verilog HDL设计技术和方法,高等教育出版社 丁嘉种等,可编程逻辑器件PLD,学苑出版社 郭炜 等,SoC设计方法与实现,电子工业出版社,教材:,大规模集成电路原理与设计 甘学温,贾嵩,王源,孙雷 机械工业出版社,201
2、0年1月,2019/6/17,第1章 VLSI概论,4,第 1 章 VLSI概论,本章目录,1.1 集成电路发展史 1.2 摩尔定理 1.3 集成电路的分类 1.4 集成电路产业链 1.5 集成电路设计方法,2019/6/17,第1章 VLSI概论,5,集成电路产业发展现状,计算机和通信是信息社会的两大支柱,集成电路设计是计算机和通信的核心技术。以集成电路为核心的电子信息产业已成为世界第一大产业。 目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关。世界范围内集成电路销售额以年平均15%的速度增长,2010年达到6000亿美元。 现代经济发展的数据表明,每l2元的集成电路产值,带动了1
3、0元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。 如果以单位质量的“钢”对国民生产总值的贡献为1来计算,则小轿车为5,彩电为30,计算机为1000,而集成电路则高达2000。,1.0 全世界半导体市场,2019/6/17,第1章 VLSI概论,6,最早的“计算器”,算盘,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,7,第一个自动计算器(1832年),1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,8,诞生于美国宾夕法尼亚大学,18000电子管,6000继电器,7000个电阻,10000个电容,重30吨,30米长,功率174KW。时钟频率100
4、KHz,平均正常工作时间2.5小时。,1.1 集成电路发展史,1904年:英国电气工程师Fleming发明真空二极管,标志着世界从此进入了电子时代。 1906年:美国人Lee De Forest 发明真空三极管,为电子计算机的发展奠定了基础。,ENIAC 第一台电子计算机 (1946年),2019/6/17,第1章 VLSI概论,9,1940年贝尔实验室Russel Ohl发现PN结 1947年底贝尔实验室Willam Shockley、John Bardeen和 Walter Brattain 发明点接触晶体管( point contact transistor),1.1 集成电路发展史,2
5、019/6/17,第1章 VLSI概论,10,1951年贝尔实验室William Shockley 发明了更实用的结型晶体管(junction transistor),不久用于电话上。 1956年,William Shockley ,John Bardeen和Walter Brattain 获得Nobel物理奖。,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,11,1958年 - 发明集成电路 集成电路:采用一定的制造工艺,把整个电路的元器件制作在同一块半导体基片上,构成特定功能的电子电路。 1958年9月, Texas Instruments(简称TI)公司Jack Ki
6、lby用5个集成元件做出了简单振荡器, 1959年2月申请专利。,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,12,1959年 发明平面工艺技术 1959年7月Fairchild公司Robert Noyce结合其同事Jean Hoerni发明的刻蚀氧化硅工艺,在电路上淀积金属薄层进行电路连接, 使复杂集成电路成为可能,1961年制造出第一块双极型集成电路。,2000年,Jack Kilby, Robert Noyce获得Nobel物理奖。,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,13,1.1 集成电路发展史,Bipolar logic 1960s
7、,ECL 3-input Gate Motorola 1966,2019/6/17,第1章 VLSI概论,14,1960年: Bell实验室Kahng和Atalla造出第一个MOSFET,栅极:Al 沟道长度:25m 栅氧层厚度:100nm,1.1 集成电路发展史,1963年第一块MOS集成电路 同年,Wanlass和Sah,实现 CMOS集成电路,2019/6/17,第1章 VLSI概论,15,1967年:Bell实验室的Kahng和Sze发明浮栅(Floating gate)技术 存储单元用浮栅技术实现二进制数据存储,1.1 集成电路发展史,器件截面图,2019/6/17,第1章 VLSI
8、概论,16,1970 年: Intel公司 1K bits DRAM芯片 工艺:硅栅PMOS工艺 特征尺寸:8m 芯片面积:10mm2,资料来源:Intel,1.1 集成电路发展史,1968年一个伟大的公司 诞生-Intel,R. Noyce和 G. Moore,2019/6/17,第1章 VLSI概论,17,1971年:Intel 4004 工艺:硅栅 PMOS工艺 特征尺寸:10m 晶体管数:2300个 时钟频率:108KHz 芯片面积:13.5mm2,资料来源:Intel,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,18,Intel 8080,Intel 80286
9、,Intel 8086/8088,Intel 80386,Intel 80486,Intel Pentium,Intel Pentium Pro,Intel Pentium II,Intel Pentium III,资料来源:Intel,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,19,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,20,2000年: Intel Pentium 4 工艺:硅栅 CMOS工艺, 1层多晶,6层金属 特征尺寸:0.18m 晶体管数:42M 时钟频率:1.4-1.5GHz 芯片面积:224mm2,资料来源:Intel,1.1
10、 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,21,2005年5月: 奔腾D 双核处理器 2006年7月: 安腾2双核处理器, 2007年1月, 酷睿2双核微处理器 2007年-至今:酷睿2双核、四核成为主 流微处理器,1.1 集成电路发展史,2019/6/17,第1章 VLSI概论,22,我国集成电路的发展 1956年研制出第一个锗晶体管 1965年制成了第一片集成电路 我国集成电路生产能力方面 1993年生产的集成电路为1.78亿块,占世界总产量的0.4%,相当于美国1969年的水平,日本1971年的水平。 2000年生产的集成电路为58.8亿块,国内集成电路市场总用量为24
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