專用集成電路設計技術基礎韓雁—浙大微電子所hany@1教學日歷2

課程簡介及產業相關介紹一、建立基本概念二、建立對專業的認識三、專業與你的關系3一、建立基本概念IT業的組成硅含量摩爾定律行業巨頭產業集聚3C概念產業鏈IC供求現狀IC進出口逆差IC設計\制造\封裝4ＩＴ業的重要組成：

軟件－－靈魂通信－－神經芯片－－心臟5電子工業分析的基本方法

硅含量定義

在電子產品中所用半導體產品的總價占電子產品價值的百分比稱之為硅含量6SmartDevicesDriveSemiconductorGrowthSource:Dataquest*:SemiconductorcontentofDigitalTVissourcedfromTokyoInstituteoftechnology,IEDM2004shortcourse7理解摩爾定律的偉大經濟意義每過18個月,IC中晶體管的集成度增加一倍.微米時代3um->2um->1.2um->亞微米時代0.8um->0.5um->深亞微米時代0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->納米時代

0.09um(90nm)->60nm->45nm->30nm

8半導體工業的步伐9

10國內設計企業概況2004年前十名企業

目前共有設計企業479家，05年設計企業銷售額124.3億元，其中銷售額過億元的企業共17家，其中前十名企業排行如上圖所示。11國內設計企業概況2005年前十名設計企業2005年排名企業名稱2005年銷售額（萬元）增長率（%）2004年排名1珠海炬力微電子設計有限公司12575017332北京中星微電子有限公司7682282.953中國華大微電子設計有限責任公司640754144杭州士蘭微電子股份有限公司605771925大唐微電子技術有限公司57234-2416上海華虹微電子有限責任公司3733095.497杭州友旺電子有限公司250611.578紹興芯谷科技有限公司23397-7.469北京清華同方微電子有限公司23214NANA10無錫華潤矽科微電子有限公司2283008總計516290前十家企業銷售額占設計業銷售額的比重41.6%12中國半導體產業主要集聚地區13長三角地區半導體企業概況據不完全統計，江浙滬共有各類微電子企業489家：省市微電子行業分立器件設備材料行業小計設計制造封裝制造封裝上海市150112041018＋40253江蘇省16＋501017142740174浙江省12＋20511221062總計24826482039108489長三角占中國2.2%的陸地面積，10.6%的人口，創造了中國22.1%的GDP、24.5%的財政收入、60%的外商投資和28.5%的進出口總額。14缺口巨大：2010年前，中國本土提供的產出不到其需求的25％中國半導體的需求與產出間的缺口巨大Unit:USDBillionSource:CCIDConsulting15我國微電子進出口預測

“十一五”期間，微電子進口額將以15%以上的年均增長率增長，預計到2010年我國每年進口微電子金額將超過900億美元，微電子貿易逆差將會繼續擴大。

162005年我國集成電路市場產品構成

3C概念

集成電路市場按整機應用劃分，可分為計算機類、消費類、通信類等不同類別。這三類占了整個市場的78%。17集成電路產業鏈概念整機系統提出應用需求

集成電路設計計算機與網絡、通信（有線、無線、光通信、衛星通信）數字音視頻（電視機、視盤機DVD、MP3播放器、音響……）IC卡（身份認證）與電子標簽、汽車電子、生物電子、工業自動化…EDA工具、服務器、個人計算機(PC)、工程技術人員……集成電路制造廠房、動力、材料（硅片、化合物半導體材料）、專用設備、儀器（光刻機、刻蝕機、注入機……）18微電子產業鏈概念集成電路封裝集成電路測試劃片機、粘片機、鍵合機、包封機、切筋打彎機、芯片、塑封料、引線框架、金絲………測試設備、測試程序、測試夾具、測試探針卡、測試、分選、包裝……集成電路應用電腦及網絡、通信及終端（手機）、電視機、DVD、數碼相機、其他19芯片制造加工能力情況2005年底，國內擁有微電子芯片生產線12英寸生產線1條8英寸生產線10條6英寸6條5英寸生產線8條4英寸生產線15條國內芯片制造行業的總投片能力已經達到68.5萬片/月12英寸1.5萬片/月8英寸38萬片/月6英寸18萬片/月5英寸11萬片/月20IC設計技術發展趨勢隨著微電子產業的進一步分工細化，設計技術出現了4次大的飛躍；90年代中后期以來，以硅知識產權核（IPCore）復用為基礎的SoC設計日漸成為IC設計的重要方法；高集成度、高頻高速、低功耗、低電壓供電成為設計趨勢。21封裝、測試企業概況目前國內封裝測試企業已經達到110余家。其中年封裝量超過1億塊的企業已經超過20家。2005年國內微電子總封裝能力已經達到250億塊。2005年封裝業的銷售額344.9億元。封裝形式，DIP、SOP、QFP等都已經大批量生產，PGA、BGA、MCM等新型封裝形式已開始形成規模生產能力。

22

IC設計:書的寫作IC制造:書的印刷IC封裝:書的裝訂產業環節之間的關系：23二、對學科的認識

名詞之間的關系：

學科:微電子學工業原料:半導體產品形式:集成電路241、微電子產業是基礎性產業

基礎性

微電子是信息產業的基礎，如網絡技術、光電子、生物工程等21世紀重點發展領域均與微電子技術密切相關。核心性

微電子是信息產業的核心，是通信技術、計算機技術、網絡技術、數字音視頻技術的重要載體，是信息處理、信息管理、信息安全的平臺。廣泛性

微電子產品應用到國民經濟和社會發展的各個領域，如汽車行業增值部分的70%來源于微電子252、集成電路產業是帶動性產業現代經濟發展的數據表明，每1元集成電路產值能帶動10元左右電子信息產業產值，進而帶動100元左右的GDP增長

集成電路產業的發展規模和技術水平已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志263、集成電路產業是戰略性產業集成電路產業關系到國家安全、國防安全、信息安全集成電路是現代軍事系統和武器裝備的核心軍用微電子技術是“打贏一場現代化高技術戰爭”的重要技術保證27各國對微電子產業高度重視（1）美國的決策者認為：美國在微電子這一關鍵領域不能落后于任何國家，無論他們是誰，即使是美國的傳統盟國也不例外。1985年美國國防部采取政府行動，委托半導體產業協會成立了半導體制造技術產業聯盟，確保其在世界半導體領域的領先地位。28各國對微電子產業高度重視（2）上世紀70年代，日本為了趕超世界水平，曾由政府組織過產官學體制，從而使日本的半導體制造技術和制造設備一度稱霸全球。2001年以來,日本政府牽頭組織了類似組織，實施了MARIA計劃(先進信息技術新千年研究會)，企圖重新奪回霸權地位。29各國對微電子產業高度重視（3）韓國半導體產業靠出口起家，技術上以跨越求發展，生產上以出口為突破口，目前已經成為世界半導體第三大生產國。30各國對微電子產業高度重視（4）我國臺灣微電子產業于20世紀70年代中期由芯片封裝業作為切入點，以引進技術發展芯片制造業并進行自主開發開始起步，成功的走出了一條以標準工藝加工線（FOUNDRY）加工為主體、以設計和封裝為兩翼、以出口為導向的微電子產業發展道路。31我國高度重視發展微電子產業（1）黨和國家領導人歷來重視微電子產業的發展。在“七五”“八五”“九五”“十五”期間，組織實施了重大微電子專項工程，如彩電用微電子引進項目、國家微電子工程、908工程、909工程等工程，涉及微電子設計、制造、封裝、專用設備、材料等。國務院在2000年發布了《鼓勵軟件產業和微電子產業發展的若干政策》（即國發18號文件）和2001年的51號函，為扶持微電子產業發展制定了產業政策。32我國高度重視發展微電子產業（2）各部委設立了專項資金，鼓勵企業的技術進步和自主創新,如:信息產業部:電子信息產業發展基金科技部:863計劃微電子設計專項、微電子材料專項973計劃科技攻關中小企業創新基金國家發改委:國債項目企業技術進步和產業升級工程中心建設及專項技術開發財政部、信息產業部、國家發改委和國稅總局共同管理的微電子產業研發專項33我國高度重視發展微電子產業（3）

2000年到2005年，我國微電子產業吸引投資累計160億美元，是過去30年投資總和的4倍多。(30年投資共268億元人民幣,相當35億美元)34十五期間產業發展特點（1）設計業和芯片制造業在產業中的比重顯著上升

2000年我國微電子設計、芯片制造、封裝與測試三業的銷售額占微電子總銷售額的比例分別為5.3％：25.8％：68.9％2005年這個比例達到了17.7％：33.2％：49％向2:4:4的合理比例發展。35十五期間產業發展特點（2）設計業發展迅速微電子設計企業從2000年的81家增長到2005年的479家，銷售額由2000年的11億元增長到2005年的124億元。開發出CPU、DSP、網絡路由交換芯片、TD-SCDMA基帶芯片、數字音視頻芯片、手機芯片、身份證芯片等核心芯片。36十五期間產業發展特點（3）產業群聚效應凸現

長江三角洲、京津環渤海以及珠江三角洲地區已經成為國內微電子產業集中分布的地區，這三個地區的微電子銷售額占總銷售額的95%以上。37十一五期間我國的重要舉措2005年8月，江澤民原總書記、胡錦濤總書記、溫家寶總理先后作出重要指示，要重視微電子產業發展、重視微電子的技術、產品的創新、重視微電子的人才等38十一五期間我國的重要舉措加強人才培養，積極引進海外人才

擬建立20個人才培訓基地，培養2萬名中高級IC復合型人才（每年4000人），引進海外人才（每年500人）加強微電子技術向各行各業的滲透

節能、節電、節材、降耗，改變傳統產品的結構和性能加強集成電路技術的應用開發

以電力電子、汽車電子、光電子、傳感器、MEMS、生物芯片、醫療和教育電子等領域作為重要應用領域，加強與整機系統企業的合作，盡快實現產業化。391、加強人才培養，積極引進海外人才大批海外學有所成人員紛紛回國創業

大批海外學子以團隊形式或自然人形式創立了各種類型的集成電路設計公司、設計服務公司等，對促進我國微電子產業發展發揮了生力軍的作用。402、加強微電子技術向各行各業的滲透微電子技術正滲透到社會的各行各業，節能、節電、節材、降耗，改變傳統產品的結構和性能，改變經濟增長模式，在改造傳統產業和培育新型產業方面發揮積極作用413、加強集成電路技術應用開發

以電力電子、汽車電子、光電子、傳感器、MEMS、生物芯片、醫療和教育電子等領域作為“十一五”微電子和微電子技術的重要應用領域，加強與整機系統企業的合作，盡快實現產業化。42目前IC產業存在的問題自主創新能力弱

專用設備、儀器和材料發展滯后產業規模小，大企業少

供需缺口繼續擴大人才缺乏

431、自主創新能力弱缺乏自主知識產權核心技術，尤其是核心芯片絕大部分依靠進口。

以反向工程（解剖、分析、模仿）為主442、專用設備、儀器和材料發