循环元件成本方面相互适应。 直到年代后期，逻辑综合工具，比如设计编译器，开始向广大设计者提供。这些 工具能够将描述语言编译成门级的网表。这就使得称作标准单元设计的设计方法成 为可能。标准单元集成电路的设计过程在概念上需经过以下几个过程，但事实上在实际 生产中这些工序都有较大的重叠。 设计工程师团队开始工作于对新的所要求功能的非正式理解，这通常来自于 需求分析。 设计团队构建对芯片的描述并使用语言实现这些目标。这过程可类比 于用高级语言编写计算机程序。这过程常被称为寄存器传送级设计。 仿真验证目标的合适性。利用例如工具，用软件构建的虚拟系统 能以高达每秒数十亿条模拟指令的速度来模拟的功能。 逻辑综合工具，比如设计编译器，将设计转换成称为标准单元的较低层结构 的集合。这些构成的元素是从个标准单元库中得到的，这个库由事先规定好的门电路 集合构成，例如输入或非门，输入与非门，非门等等。有计划的制造商有其特定 的标准单元。所产生的所有标准单元，加上连接他们所需要的导线称为门级网表。 接着，门级网表由布局工具进行处理，将标准单元布局在代表最终的区域。 努力寻找种标准单元的布局服从各种规定的约束。有时，先进的技术比如模拟退火被 用来优化布局。 路由工具获取标准单元的物理布局，并利用网表来创建它们之间的电连接。由于 搜索空间很大，该过程将产生满足充分条件的解，而不是全局最优解。这个过程的输出 是套光掩模使半导体制造产生实物的。 接下来是对最终延时寄生电阻和电容以及能量消耗的周全的评估。对于数字电 路，这将被进步对应为延迟信息，这些评估将用于最后轮的测试。这测试表明器 件将在所有极端的过程电压温度下正常工作。当这项测试完成时，光掩模信息将被 公布用于芯片制造。 这些设计步骤或流程对于标准产品设计同样适用。重要的差别在于标准单元设计使 用制造商的单元库，这些库已用于数以百计的其它设计实现，因而比起全定制设计来风 险小得多。 门阵列设计是种制造方法，事先定义好扩散层晶体管和其它有源器件，包含这些 器件的晶片在金属化之前被库存，就是说先不进行联接。然后在物理设计过程中定义最 终设计的连接。对设计者来说重要的是，相比在市场上可提供的解决方案， 能达到最小的传播延时。门阵列是种折中方案，因为将给定的设计与制造商 库存的晶片相对应总是不可能达到利用率的。 现在电路设计者已经很少采用纯粹的逻辑门阵列设计，而几乎都代之以之类 的现场可编程器件了。这些器件可由用户编程，使工具作业费用最低，以略为提高的零 件价格获得可比的性能。现在门阵列正在发展为结构化，其中包含很大的内核， 如处理器单元外围设备标准接口集成存储器以及组可重新设置 的未确定功能的逻辑单元。这种转变很大程度上是因为器件能够集成大量的系统功 能模块，以及片上系统所要求的功能比仅仅逻辑单元多得多。 全定制设计的优点通常包括减小的面积，性能的改进，以及能集成模拟元件和其它 预先设计的元件比如构成片上系统的微处理器核。缺点包括增加的制造和设计时间，增 加的不可循环工程成本，更复杂的系统，和对设计团队熟练程度高得多的要求。 但对于纯数字设计来说，标准单元库与现代系统起，可以低风险提供相当 大的性能价格优势。自动布局工具使用起来快速且简单，也提供了对设计的性能限制进 行人工优化的可能性。 结构化设计是个不明确的表达，在不同的上下文中有不同的意义。在工业界 这是个相对新的术语，这也是为什么在它的定义上有些不同。不过结构化的基 本前提是，由于有事先定义的金属层和事先规定了硅片上包含的内容，制造周期和设计 周期相对于基于单元的都有所减少。种定义是这样的在结构化设计中， 器件的逻辑掩模层是被供应商预先定义的。结构化可以被看成是在现场可编 程门阵列与标准单元设计之间建立联系。 使得结构化与门阵列不同的是，在门阵列中，预先定义的金属层是为能更快地 制造转向而服务的。而在结构化中预先定义的金属化主要是降低掩模的成本，并被 用于使设计周期明显缩短。同样的，为结构化所使用的设计工具可以大大降低成本， 并比基于单元的工具更容易使用，因为这些工具不必像基于单元的工具那样执行所有的 功能。 源自维基百科全书 , , , , , , , , , , , , , 单位代码 学号 分类号 密级 文献翻译 集成电路 院系名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名 指导教师蔡艳艳 年月日 集成电路 数字逻辑和电子电路由称为晶体管的电子开关得到它们的各种功能。粗略地说，晶 体管好似种电子控制阀，由此加在阀端的能量可以使能量在另外两个连接端之间流 动。通过多个晶体管的组合就可以构成数字逻辑模块，如与门和触发电路等。而晶体管 是由半导体构成的。查阅大学化学书中的元素周期表，你会查到半导体是介于金属与非 金属之间的类元素。它们之所以被叫做半导体是由于它们表现出来的性质类似于金属 和非金属。可使半导体像金属那样导电，或者像非金属那样绝缘。通过半导体和少量其 它元素的混合可以精确地控制这些不同的电特性，这种混合技术称之为半导体掺杂。 半导体通过掺杂可以包含更多的电子型或更少的电子型。 不同掺杂的半导体层形成的三明治状夹层结构可以构成个晶体管，最常见的两类 晶体管是双极型晶体管和场效应晶体管。图中给出了这些晶体管的硅 结构，以及它们用于电路图中的符号。是晶体管，因为由掺杂硅三 层构成。当小电流注入基极时，可使较大的电流从集电极流向发射极。图示的是 沟道的场效应型晶体管，它由两块被型基底分离的型组成。将电压加在绝缘的栅极 上时，可使电流由漏极流向源极。它被叫做沟道是因为栅极电压诱导基底上的通 道，使电流能在两个区域之间流动。 另个基本的半导体结构是二极管，由型和型硅连接而成的结组成。二极管的作 用就像个单向阀门，由于电流只能从流向。可以构建些特殊二极管，在加电压时 可以发光，这些器件非常合适地被叫做发光二极管或。这种小灯泡数以百万计地被 制造出来，有各种各样的应用，从电话机到交通灯。 半导体材料上制作晶体管或二极管所形成的小芯片用塑料封装以防损伤和被外界 污染。在这封装里些短线连接半导体夹层和从封装内伸出的插脚以便与使用该晶体管 电路其余部分连接。旦你有了些分立的晶体管，直接用电线将这些器件连线在起 就可以构建数字逻辑电路。电路会工作，但任何实质性的数字逻辑电路都将十分庞大， 因为要在各种逻辑门中每实现种都需要多个晶体管。 年，和发明晶体管的时候。将多 个晶体管组装在个电路上的唯方法就是购买多个分离的晶体管，将它们连在起。 年，和各自地发明了种将多个晶体管做在同片半导 体材料上的方法。这个发明就是集成电路，或，是我们现代电脑化世界的基础。集成 电路之所以被这样命名，是因为它将多个晶体管和二极管集成到同块小的半导体芯片 上。包含按照形成电路所要求的拓扑结构连在起的许多小元件，而无需再将分立元 件的导线焊接起来。 去除了塑料或陶瓷封装后，个典型的集成电路就是每边至的方形或 矩形硅片。根据制造集成电路的技术水平的不同，在这种小片上可能有几十个到几百万 个晶体管，电子器件这种令人惊异的密度表明那些晶体管以及连接它们线是极其微小 的。集成电路的尺寸是以微米为单位测量的，微米是米的百万分之。作为参照， 根人的头发其直径大约为微米。些现代集成电路包含的元件和连线，是以小到 微米的增量来测量的。每年研究人员和工程师都在寻找新的方法来不断减小这些元件的 大小，以便在同样面积的硅片上集成更多的晶体管，如图所示。 在集成电路的设计和制造过程中，常用两种主要晶体管技术是双极和金属氧化物 半导体。双极工艺生产出来的是双极型晶体管，而工艺生产出来的是 场效应晶体管。在世纪年代以前更常用的集成电路是双极逻辑，但是此后 技术在数字逻辑集成电路中占据了大多数。沟道是采用工艺生产的， 而沟道是采用工艺生产的。到了世纪年代，互补即成为占主 导地位的加工技术，并且延续至今。集成电路包含了和两种晶体管。 专用集成电路是为了特殊应用而定制的集成电路，而不是通用的。比如， 片仅被设计用于运行蜂窝式电话的芯片是专用集成电路。相比之下， 与系列集成电路是可以用导线连接的逻辑构建模块，适用于各种不同的应用。 随着逐年来特征尺寸的缩小和设计工具的改进，中的最大复杂度从个门电 路增长到了亿个门电路，因而功能也有极大的提高。现代常包含位处理器，包 括等存储器，以及其它大规模组件。这样的经常被 称为片上系统。数字的设计者们使用硬件描述语言，比如或 语言来描述的功能。 现场可编程门阵列是系列和面包板的现代版，它包括可编程逻辑块 和可编程的模块之间的相互连接，使得相同的能够用于许多不同的场合。对于较 小规模的设计或小批量生产，可能比设计有更高的成本效率。不能循坏的工 程费用可能会达到数十万美元。 专用集成电路这通用名词也包括，但是大多数设计者仅将用于非现场 可编程的器件，将和两者区别开来。 最初的使用门阵列技术。在年左右制作了也许是第片门阵列， 自由逻辑阵列。通过改变金属互相连接掩模产生了定制。有多至几千个 门电路的复杂度。之后的版本变得更通用，有适应用户的包含金属和多层硅的不同基底， 有些基底包括单元。 在世纪年代中期，个设计者要选择家制造商，并用制造商提供的设计 工具完成他们的设计工作。尽管有第三方设计工具，但第三方设计工具和不同的 制造商的布线以及实际半导体工艺过程的性能之间却缺乏有效的联系。大多数的设计者 最终使用工厂特制的工具来完成他们的设计。解决这个问题的个方法是实现标准元 件，这问题也带来了更高密度的器件。每个制造商都可创造他们自己的具有已知 电性能的功能块，如传播延迟器电容电感，这些都可以用第三方工具来表示实现。 标准单元设计就是利用这些功能块来实现很高的门密度以及良好的电性能。标准单元设 计使门阵列和全定制设计之间在次性投入的工程费用和循环元件成本方面相互适应。 直到年代后期，逻辑综合工具，比如设计编译器，开始向广大设计者提供。这些 工具能够将描述语言编译成门级的网