集成电路技术范文10篇

为加快*省集成电路产业的发展，增强核心技术创新能力，培植高端产业，带动国民经济与社会相关产业和领域发展，经省政府同意，特提出以下意见。

一、充分认识加快发展集成电路产业的重要性

集成电路产业对于现代经济和社会发展具有高倍增性和关联度。集成电路技术及其产业的发展，可以推动消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及相关产业的发展，集成电路芯片作为传统产业智能化改造的核心，对于提升整体工业水平和推动国民经济与社会信息化发展意义重大。此外，微电子技术及其相关的微细加工技术与机械学、光学、生物学相结合，还能衍生出新的技术和产业。集成电路技术及其产业的发展已成为一个国家和地区调整产业结构、促进产业升级、转变增长方式、改善资源环境、增强竞争优势，带动相关产业和领域跨越式发展的战略性产业。

*省资源环境良好，集成电路设计和原材料生产具有比较优势，具有一批专业从事集成电路设计和原材料生产的企业及水平较高的专业人才队伍。*省消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及利用信息技术改造传统产业和国民经济与社会信息化的发展为集成电路产业的发展提供了现实需求的空间。各级、各部门要高度重视集成电路产业的发展，有基础有条件的地区要充分发挥地域优势、资源优势，加强规划，因势利导，积极组织和推动集成电路产业发展，加快招商引资步伐。省政府有关部门要切实落实国家和省扶持集成电路产业发展的各项政策，积极推动和支持*省集成电路产业的发展。

二、发展思路和原则

（一）发展思路。根据*省集成电路产业发展的基础，当前以发展集成电路设计和原材料生产为重点，建成国内重要的集成电路设计和原材料生产基地。以内引外，促进外部资金、技术、人才和芯片加工、封装、测试项目的进入，建立集成电路生产基地。

一、集成电路产业的特征

1、集成电路产业是信息产业的核心，是国家基础战略性产业。

集成电路（IC）是集多种高技术于一体的高科技产品，是所有整机设备的心脏。随着技术的发展，集成电路正在发展成为集成系统（SOC），而集成系统本身就是一部高技术的整机，它几乎存在于所有工业部门，是衡量一个国家装备水平和竞争实力的重要标志。

2、集成电路产业是技术资金密集、技术进步快和投资风险高的产业。

80年代建一条6英寸的生产线投资约2亿美元，90年代一条8英寸的生产线投资需10亿美元，现在建一条12英寸的生产线要20亿－30亿美元，有人估计到2010年建一条18英寸的生产线，需要上百亿美元的投资。

集成电路产业的技术进步日新月异，从70年代以来，它一直遵循着摩尔定律:芯片集成元件数每18个月增加一倍。即每18个月芯片集成度大体增长一倍。这种把技术指标及其到达时限准确地摆在竞争者面前的规律，为企业提出了一个“永难喘息”，否则就“永远停息”的竞争法则。

摘要：基于中国集成电路的市场状况和发展状况，提出发展面对的问题，包括政策导向、市场需求、专业人才。从市场转向和发挥优势方面，分析中国集成电路跨越式发展的机遇。

关键词：集成电路；市场状况；设计业；政策导向

自从1950年第一个晶体管的诞生，不到十年的时间就出现了第一块集成电路，从此在人类的市场上走向了集成电路的热潮。如今集成电路发展迅速，集成电路的市场也迅速扩大，它正在潜移默化地改变人们的生产方式。集成电路的发展，它在经济和政治的多个方面具有多种战略意义，甚至可以作为一个国家的支柱产业来支持未来的发展。

1中国集成电路的基本情况

1.1市场状况。最近几年世界上经济的变化对集成电路产业的发展来说，既充满挑战又充满着许多机遇[1-4]。第一个方面世界的金融危机处于低谷时期；第二个方面政府和企业抵制全球半导体。这是导致集成电路的危机，那么我们怎样保持产业的发展推动产业逆势而上呢，这就需要看中国集成电路的产业如何对待世界金融危机。大数据统计，中国集成电路在2005年以来迅速降低，后四年又缓慢降低。其原因在于受金融危机影响的发达国家影响了中国集成电路的消费者。1.2发展状况。在世界经济的不断发展下，中国集成电路产业在2010年也取得了增长，这是自集成电路产业开展以来第一次迅速的增长。据可靠的数据表示，2010年国内集成电路的交易额为1000多亿，相比于之前可谓是爆发性的增长。很多相关的工程也因此在2010年全面启动，我国也启动了集成电路设计专项的计划，支持有实力的企业。进一步强化集成电路，推动中国品牌的战略目的，提升企业的整体能力。尤为重要的是在2010年的节点上，中国的集成电路在世界上是一个重要的里程碑，中国以很快的姿态走出了世界的金融危机，站在一个全新的起点上重点发展集成电路产业重新站在世界的舞台上。

2中国集成电路发展面对的问题

1微电子学与集成电路解读

微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。

2微电子发展状态与趋势分析

2.1发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发→以组件为基础的混合元件（锗集成电路）→半导体场效应晶体管→MOS电路→微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2发展趋势

摘要：集成电路设计是一项理论基础要求高、综合性和系统性强、涉及面较广的任务，离不开计算机软件的辅助。开设《集成电路CAD》课程，有利于提高学生的实践能力、加深对专业课程的理解，是系统培养集成电路人才的有效手段之一。针对课程内容抽象的特点，在课堂教学时需通过融入行业前沿信息、设计案例，合理设置随堂练习题、讨论题以及课后习题等一系列内容，丰富教学内容、创造直观生动的课堂氛围，充分调动学生的学习积极性。针对实践性强的特点，通过分组进行课题设计、逐一开展设计报告、加重实践环节的考核比重等方法，可以培养学生的设计思维、提高学生的设计能力。

关键词：集成电路；计算机辅助设计；教学方法；实践训练

一、引言

随着集成电路技术的不断发展，信息的存储和处理能力得到了爆炸式提升，使得信息技术（IT，Infor-mationTechnology）时代已升级到数据技术（DT，DateTechnology）时代。进入21世纪的第二个十年，信息技术已深入人们生产、生活中的方方面面，其在国民经济中的支柱作用愈发凸显。作为信息产业基础和关键的集成电路产业，在这个阶段也迎来了快速发展。从芯片特征尺寸的角度来看，从2010年的65nm发展到了2018年的7nm；从芯片功能和性能的角度来看，越来越多的电路模块被集成到芯片中，片上系统（SoC，SystemonChip）越来越智能，自2017年起，苹果公司和华为公司的SoC都集成有神经处理单元（NPU，NeuralProcessingUnit）；从市场分布的角度来看，亚太地区（尤其是中国）是全球规模最大的集成电路市场，市场需求将继续保持快速增长[1]，但市场份额主要被美、欧、日、韩等国家或地区的少数跨国公司所占有。芯片是一个国家综合国力的象征，没有芯片就没有电子世界，更没有21世纪的制造设计大国[2]。我国虽然拥有庞大的集成电路市场，但尖端核心技术均掌握在少数发达国家手上，随时有被“卡脖子”的风险，2018年初的“中兴事件”就是一个典型的例子。产业的振兴首先要从培养人才开始，集成电路设计是知识密集型行业，需要培养专门的设计人才。集成电路的CAD（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）技术几乎是伴随着集成电路产品的产生而出现的，虽然数字集成电路的设计方法已从CAD演进到EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化），但是模拟和数模混合集成电路的设计目前还是采用CAD技术。在高等教育院校的相关专业中开设“集成电路CAD”课程，加强设计思维培养和设计实例训练，是系统培养集成电路人才的有效手段之一，有利于提高学生的实践能力、加深对专业课程的理解。

二、教学内容安排

《集成电路CAD》是“电子科学与技术”专业高年级本科生的关键专业课程之一，主要覆盖模拟及数模混合集成电路领域。在学习该门课程之前学生需具备《模拟电子技术》《数字电子技术》《半导体器件物理》《微电子工艺》《集成电路分析与设计》等专业课程基础。本课程的教学内容有两个部分：一是课堂教学，共16学时。其中概论部分2学时，主要讲述集成电路的概念、发展历史及现状、集成电路的计算机辅助设计技术发展历史及现状、集成电路的设计方法及设计流程、集成电路CAD的主要内容等；用2个学时温习集成电路制造技术；专用集成电路的CAD设计方法及设计实例讲解共安排4个学时；CAD电路分析基础、电路元/器件模型各占2个学时；集成电路的版图设计、版图验证及后仿真各占2个学时。二是课程设计报告，共16学时。在开学第一课上做出安排，由班长或学习委员组织学生分组，5—7人一组，指定一名组长。每个小组从集成运算放大器、电压基准源、集成电压比较器、振荡器、低压差线性稳压器、开关电容电路、全定制逻辑电路（50门以上）以及其他方面选择一个设计课题，从开学第一周开始利用课余时间查阅资料，开展电路设计和仿真、版图设计和验证工作。同一小组中的同学在选定应用领域和设定电路指标参数时要体现出差异。从9—16周，各个小组陆续开展课程设计报告，每次课（2个学时）汇报一个课题。首先由组长介绍所选课题的基本情况，每一位同学补充介绍自己的设计和组内其他同学的差异，采用“PPT展示+CAD软件操作”的组合汇报模式。

1.微电子技术概述

1.1认识微电子

微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此，学习微电子，认识微电子，使用微电子，发展微电子，是信息社会发展过程中，当代大学生所渴求的一个重要课程。生活在当代的人们，没有不使用微电子技术产品的，如人们每天随身携带的手机；工作中使用的笔记本电脑，乘坐公交、地铁的IC卡，孩子玩的智能电子玩具，在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等，这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大，但你要看到它如何工作却相当难，例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片—它的名字叫存储器，是电脑的记忆部分，上面有许许多多小单元，它与神经细胞类似，这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一，再例如你手中的电话，将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你，就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方，甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S，即以光速进行传送，可实现双方及时通信。“微电子”不是“微型的电子”，其完整的名字应该是“微型电子电路”，微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用，是使我们的社会高速信息化，并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。

1.2微电子技术的基础材料——取之不尽的硅

位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料，硅的优点是工作温度高，可达200摄氏度；二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜，这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜，从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路，而氧化硅层又是一种很好的绝缘体，在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外，氧化硅膜还是一种很好的保护膜，它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展，简化了工艺程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。

1.3集成电路的发展过程

摘要：介绍了一种可实现微波混合集成电路三维集成的设计方法。该方法在陶瓷基板上采用薄膜混合集成工艺制作多层薄膜电路结构，利用球栅阵列连接实现多个基板的三维集成互联组装。该设计可使混合集成电路的集成度进一步提高，并可改善安装方式和调试难度。同时对三维集成设计方式和应用特点进行了分析和研究，为小型化混合集成电路应用提供了有效的解决方案。

关键词：微波混合集成电路；三维集成；球栅阵列；电路设计

混合集成电路结合了薄膜集成技术与半导体技术的各自特点，具有电路精度高、设计灵活、便于调试、应用频率范围宽、性能好、可靠性高等优点［1］，在微波器件、模块组件和微系统等领域有广泛的应用。在频率低端，微波混合集成电路比单片集成电路具有更多的优势，可集成体积较大的分立元件或器件，而且便于电路调试。随着电路集成度越来越高，微波混合集成电路中也要集成更多的元器件来扩展功能，但很多元器件随着频率的降低，其量值或体积显著增大，如片式元件、磁性元件、滤波元器件等［2］，增加了电路的设计局限和调试难度，在集成度和体积方面带来了很多限制。本文采用多层薄膜陶瓷基板，利用球栅阵列（Ballgridarray，BGA）技术和三维集成工艺，实现多个陶瓷基板的立体组装，把体积较大或需要调试的分立元器件放在上层基板，通过锡球与下层基板的电路进行连接。这样不仅可以解决电路集成度的限制，降低设计难度，还便于后期调试，提高微波混合集成电路产品的可测性和成品率。

1三维混合集成电路结构

微波混合集成电路设计中，要用到很多种类和不同形式的分立元器件，利用其在性能、精度、成本、周期等方面的优势，以保证混合集成电路性能。主要的无源元件包括阻容元件、感性元件、控制元器件等；有源器件包括半导体器件、集成电路等［3］。封装形式主要有引脚、引线、表贴、球栅阵列等［4］。其中，有些元器件的体积较大，占据了电路基板的大部分空间，在装配工艺上也存在兼容性问题。同时，部分元件需要装配后进行调试，以调整量值精度，但调试过程中因空间受限，调试难度较大，很容易损坏其他元器件。针对以上问题，本文提出一种基于混合集成电路工艺的三维集成设计方式。如图1所示，模型中主要包含两个电路基板，BGA焊球、各种元器件以及连接线。其中，电路基板为多层薄膜陶瓷基板，采用苯并环丁烯（Benzocyclobutene，BCB）介质实现多层布线；BGA焊球在两个基板之间，起到支撑、信号互联、屏蔽隔离、散热等作用。射频器件以及体积较小的元器件，如芯片、贴装元件等装配到下层基板上，采用贴装或键合等方式与电路连接；无源、体积较大且需要调试的元器件，安装在上层基板上，通过BGA焊球和基板通孔实现与下层电路的信号连接。

2三维集成电路的主要工艺分析

根据国家和地方的有关文件精神，为规范我市集成电路产品的认定工作，明确相关的组织管理、工作程序、认定标准和要求，特制定本办法。

第一条:本办法所称集成电路产品，是指通过特定加工将电器元件集成在一块单晶片或陶瓷基片上，执行特定电路或系统功能的产品（包括单晶硅片，即呈单晶状态的半导体硅材料）。

本办法是为集成电路产品的生产企业享受优惠政策制定的审定办法和认定程序。

第二条:根据上级规定和授权范围，*市科学技术局会同*市国家税务局负责管理全市集成电路产品的认定工作：

（一）审定、授权我市的集成电路产品认定机构；

（二）监督检查我市集成电路产品的认定工作，审核批准认定结果；

第一章总则

第一条为了加快*软件产业和集成电路产业发展，根据《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，结合本市实际情况，制定本规定。

第二条按照其有关部门规定，经认定的软件企业和集成电路企业，除享受《若干政策》、国家及本市支持高新技术产业发展政策外，同时执行本政策规定。

第三条本市软件企业和集成电路企业的认定机构和认定程序，由市信息办会同市计委、市经委、市科委、市外经贸委、市教委、市财政局、市质量技监局等部门按照国家有关规定确定。

第二章软件产业

第四条由市政府安排5亿元软件产业发展专项资金，支持软件产业基础设施建设、重点软件项目、软件技术成果转化和产业化,并为相关国家项目提供匹配资金。

一、企业对IC版图设计的要求分析

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它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。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。