超大規(guī)模集成電路物理設(shè)計(jì)圖書(shū)目錄

《超大規(guī)模集成電路：系統(tǒng)和電路的設(shè)計(jì)原理》系統(tǒng)地介紹了超大規(guī)模集成電路專用芯片的設(shè)計(jì)原理。主要內(nèi)容包括：VLSI基礎(chǔ)，包括器件原理、工藝過(guò)程、電路抽象、版圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容；微系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括IP與SOC、測(cè)試與可測(cè)試性設(shè)計(jì)、微處理器設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 2100433B

《超大規(guī)模集成電路：系統(tǒng)和電路的設(shè)計(jì)原理》是由西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授高德遠(yuǎn)、樊曉椏、張盛兵等編著的面向計(jì)算機(jī)專業(yè)和微電子專業(yè)本科生和研究生的大學(xué)VSIL課程教材。該書(shū)系統(tǒng)地介紹了超大規(guī)模集成電路專用芯片的設(shè)計(jì)原理。

集成電路按集成度高低的不同可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路、特大規(guī)模集成電路和巨大規(guī)模集成電路等。

小規(guī)模集成電路于1960年出現(xiàn)，在一塊硅片上包含10-100個(gè)元件或1-10個(gè)邏輯門。如 邏輯門和觸發(fā)器等。如果用小規(guī)模數(shù)字集成電路(SSI)進(jìn)行設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，是以門電路作為電路的基本單元，所以邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)應(yīng)使使用的門電路的數(shù)目最少，而且門的輸入端數(shù)目也最少。

中規(guī)模集成電路（Medium Scale Integration：MSI）

1966年出現(xiàn)，在一塊硅片上包含100-1000個(gè)元件或10-100個(gè)邏輯門。如 ：集成計(jì)時(shí)器，寄存器，譯碼器等。

如果選用中規(guī)模集成電路(MSI)設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，則以所用集成電路個(gè)數(shù)最少，品種最少，同時(shí)集成電路間的連線也最少。這往往需將邏輯函數(shù)表達(dá)式變換成選用電路所要求的表達(dá)形式，有時(shí)可直接用標(biāo)準(zhǔn)范式。

MSI中規(guī)模組合邏輯器件功能雖然比小規(guī)模集成電路SSI強(qiáng)，但也不像大規(guī)模集成電路LSI那樣功能專一化，這些器件產(chǎn)品的品種雖然不少，但也不可能完全符合使用者的要求，這就需要將多片級(jí)聯(lián)以擴(kuò)展其功能，而且還可以用一些標(biāo)準(zhǔn)的中規(guī)模繼承組件來(lái)實(shí)現(xiàn)其它一些組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。用中規(guī)模集成組件來(lái)進(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)，其方法是選擇合適的MSI后，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化后的邏輯表達(dá)式變換為響應(yīng)的MSI的表達(dá)形式。用MSI設(shè)計(jì)的組合邏輯電路與用門電路設(shè)計(jì)的組合邏輯電路相比，不僅體積小，重量較輕，而且提高了工作的可靠性。

中規(guī)模數(shù)據(jù)選擇起的級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展其選擇數(shù)據(jù)的路數(shù)，其功能擴(kuò)展不僅可用于組合邏輯電路，而且還可用于時(shí)序邏輯電路。在組合邏輯電路中主要有以下應(yīng)用：

（1）級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，以增加選擇的路數(shù)、位數(shù)，可實(shí)現(xiàn)由多位到多位的數(shù)據(jù)傳送；

（2）作邏輯函數(shù)發(fā)生器，用以實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。

大規(guī)模集成電路(Large Scale Integrated circuits：LSI)

1970年出現(xiàn)，在一塊硅片上包含103-105個(gè)元件或100-10000個(gè)邏輯門。如 ：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，某些計(jì)算機(jī)外設(shè)。628512，628128（128K）最大容量1G。

超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated circuits：VLSI)

在一塊芯片上集成的元件數(shù)超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，或門電路數(shù)超過(guò)萬(wàn)門的集成電路，稱為超大規(guī)模集成電路。超大規(guī)模集成電路是20世紀(jì)70年代后期研制成功的，主要用于制造存儲(chǔ)器和微處理機(jī)。64k位隨機(jī)存取存儲(chǔ)器是第一代超大規(guī)模集成電路，大約包含15萬(wàn)個(gè)元件，線寬為3微米。

超大規(guī)模集成電路的集成度已達(dá)到600萬(wàn)個(gè)晶體管，線寬達(dá)到0.3微米。用超大規(guī)模集成電路制造的電子設(shè)備，體積小、重量輕、功耗低、可靠性高。利用超大規(guī)模集成電路技術(shù)可以將一個(gè)電子分系統(tǒng)乃至整個(gè)電子系統(tǒng)“集成”在一塊芯片上，完成信息采集、處理、存儲(chǔ)等多種功能。例如，可以將整個(gè)386微處理機(jī)電路集成在一塊芯片上，集成度達(dá)250萬(wàn)個(gè)晶體管。超大規(guī)模集成電路研制成功，是微電子技術(shù)的一次飛躍，大大推動(dòng)了電子技術(shù)的進(jìn)步，從而帶動(dòng)了軍事技術(shù)和民用技術(shù)的發(fā)展。超大規(guī)模集成電路已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是世界主要工業(yè)國(guó)家，特別是美國(guó)和日本競(jìng)爭(zhēng)最激烈的一個(gè)領(lǐng)域。

特大規(guī)模集成電路(Ultra Large-Scale Integration：ULSI)

1993年隨著集成了1000萬(wàn)個(gè)晶體管的16M FLASH和256M DRAM的研制成功，進(jìn)入了特大規(guī)模集成電路ULSI (Ultra Large-Scale Integration)時(shí)代。特大規(guī)模集成電路的集成組件數(shù)在107～109個(gè)之間。

ULSI電路集成度的迅速增長(zhǎng)主要取決于以下兩個(gè)因素：一是晶體生長(zhǎng)技術(shù)已達(dá)到極高的水平；二是制造設(shè)備不斷完善，加工精度、自動(dòng)化程度和可靠性的提高已使器件尺寸進(jìn)入深亞微米級(jí)領(lǐng)域。硅單晶制備技術(shù)可使晶體徑向參數(shù)均勻，體內(nèi)微缺陷減少，0.1~0.3um大小的缺陷平均可以少于0.05個(gè)/平方厘米。對(duì)電路加工過(guò)程中誘生的缺陷理論模型也有了較為完整的認(rèn)識(shí)，由此發(fā)展了一整套晶體的加工工藝。生產(chǎn)電路用的硅片直徑的不斷增大，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大幅度提高，硅片的直徑尺寸已達(dá)到12英寸。微缺陷的減少使芯片成品率增加，0.02個(gè)/平方厘米缺陷的硅片可使256MB DRAM的成品率達(dá)到80~90%。

巨大規(guī)模集成電路（Giga Scale Integration：GSI）

1994年由于集成1億個(gè)元件的1G DRAM的研制成功，進(jìn)入巨大規(guī)模集成電路GSI（Giga Scale Integration）時(shí)代。巨大規(guī)模集成電路的集成組件數(shù)在109以上。