数字超大规模集成电路设计 (6).pdf

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1、数字大规模集成电路设计数字大规模集成电路设计集成度和集成度和SCALING DOWN2集成度一片硅片上的所有晶体管是一起制造出来的，所以单个硅片上的晶体管数量越多，单个晶体管的成本越低。集成度：单个芯片上所集成的晶体管数量3小规模小规模(SSI)(SSI)中规模中规模(MSI）(MSI）大规模大规模（LSI）（LSI）超大规模超大规模（VLSI）（VLSI）特大规模特大规模（ULSI）（ULSI）吉规模吉规模（GSI）（GSI）20-3030-1020-3030-103 310103-3-10105 510105-5-10107 710107-7-10109 9 10109 9摩尔定律:数字处

2、理器芯片的集成度每2年增长2倍-1.6倍。目前最大规模的数字芯片之一4NVIDIA Pascal工艺16nm 晶体管数量15.3 亿芯片尺寸610 mm2流处理器数/计算单元64发布时年份2016英伟达图形处理器（GPU）芯片 pascal5芯片成本100%Y=每个圆片上完好的芯片的数量成品率每个圆片上芯片的总数=圆片成本芯片成本每个圆片的芯片数 芯片成品率单颗管芯的可变成本（不包括封测成本）与它的面积成正比。等比例缩小(scaling down)平面工艺下提高集成度的基本方法是减小单个晶体管的面积。Scaling down:晶体管沟道长度的不断缩小。为了维持晶体管特性和工作特性（如沟道电阻）

3、基本不变，缩小晶体管的其它维度的尺寸和电源电压也要随之按比例缩小63D器件3D工艺（当代前沿技术）：在垂直方向上实现立体的MOS结构，减小平面上所占用的面积。7特征尺寸数字集成电路的晶体管沟道长度通常采用工艺所能实现的最小尺寸它反映了集成电路的工艺加工水平。被作为特征尺寸，来代表集成电路工艺水平。特征尺寸缩小历史：845 nm-32/28 nm-22 nm-16/14 nm-7 nm-述评硅基CMOS工艺在集成度提高方面的潜力奠定了其在集成电路领域的“霸主”地位。Scaling down的存在实现了集成电路技术的发展，带来了信息技术硬件性能的快速提升和价格的持续下降，使得硅基CMOS集成电路成为了当今电路系统实现的主流方式。9小结芯片成本与芯片面积成正比集成度的提高主要靠缩小单个晶体管的版图面积（scaling down）集成度的提高是数字集成电路发展的主线，以指数的速度增长，当前的集成度已经达到10亿级。10