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集成电路设计制造流程范文1
关键词：IP技术 模拟集成电路 流程
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-02
1 模拟集成电路设计的意义
当前以信息技术为代表的高新技术突飞猛进。以信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈，集成电路（IC，Integrated circuit）作为当今信息时代的核心技术产品，其在国民经济建设、国防建设以及人类日常生活的重要性已经不言
而喻。
集成电路技术的发展经历了若干发展阶段。20世纪50年代末发展起来的属小规模集成电路（SSI），集成度仅100个元件；60年展的是中规模集成电路（MSI），集成度为1000个元件；70年代又发展了大规模集成电路，集成度大于1000个元件；70年代末进一步发展了超大规模集成电路（LSI），集成度在105个元件；80年代更进一步发展了特大规模集成电路，集成度比VLSI又提高了一个数量级，达到106个元件以上。这些飞跃主要集中在数字领域。
（1）自然界信号的处理：自然界的产生的信号，至少在宏观上是模拟量。高品质麦克风接收乐队声音时输出电压幅值从几微伏变化到几百微伏。视频照相机中的光电池的电流低达每毫秒几个电子。地震仪传感器产生的输出电压的范围从地球微小振动时的几微伏到强烈地震时的几百毫伏。由于所有这些信号都必须在数字领域进行多方面的处理，所以我们看到，每个这样的系统都要包含一个模一数转换器（AD，C）。
（2）数字通信：由于不同系统产生的二进制数据往往要传输很长的距离。一个高速的二进制数据流在通过一个很长的电缆后，信号会衰减和失真，为了改善通信质量，系统可以输入多电平信号，而不是二进制信号。现代通信系统中广泛采用多电平信号，这样，在发射器中需要数一模转换器（DAC）把组合的二进制数据转换为多电平信号，而在接收器中需要使用模一数转换器（ADC）以确定所传输的电平。
（3）磁盘驱动电子学计算机硬盘中的数据采用磁性原理以二进制形式存储。然而，当数据被磁头读取并转换为电信号时，为了进一步的处理，信号需要被放大、滤波和数字化。
（4）无线接收器：射频接收器的天线接收到的信号，其幅度只有几微伏，而中心频率达到几GHz。此外，信号伴随很大的干扰，因此接收器在放大低电平信号时必须具有极小噪声、工作在高频并能抑制大的有害分量。这些都对模拟设计有很大的挑战性。
（5）传感器：机械的、电的和光学的传感器在我们的生活中起着重要的作用。例如，视频照相机装有一个光敏二极管阵列，以将像点转换为电流；超声系统使用声音传感器产生一个与超声波形幅度成一定比例的电压。放大、滤波和A/D转换在这些应用中都是基本的功能。
（6）微处理器和存储器：大量模拟电路设计专家参与了现代的微处理器和存储器的设计。许多涉及到大规模芯片内部或不同芯片之间的数据和时钟的分布和时序的问题要求将高速信号作为模拟波形处理。而且芯片上信号间和电源间互连中的非理想性以及封装寄生参数要求对模拟电路设计有一个完整的理解。半导体存储器广泛使用的高速/读出放大器0也不可避免地要涉及到许多模拟技术。因此人们经常说高速数字电路设计实际上是模拟电路的
设计。
2 模拟集成电路设计流程概念
在集成电路工艺发展和市场需求的推动下，系统芯片SOC和IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点。随着集成技术的不断发展和集成度的迅速提高，集成电路芯片的设计工作越来越复杂，因而急需在设计方法和设计工具这两方面有一个大的变革，这就是人们经常谈论的设计革命。各种计算机辅助工具及设计方法学的诞生正是为了适应这样的要求。
一方面，面市时间的压力和新的工艺技术的发展允许更高的集成度，使得设计向更高的抽象层次发展，只有这样才能解决设计复杂度越来越高的问题。数字集成电路的发展证明了这一点：它很快的从基于单元的设计发展到基于模块、IP和IP复用的
设计。
另一方面，工艺尺寸的缩短使得设计向相反的方向发展：由于物理效应对电路的影响越来越大，这就要求在设计中考虑更低层次的细节问题。器件数目的增多、信号完整性、电子迁移和功耗分析等问题的出现使得设计日益复杂。
3 模拟集成电路设计流程
3.1 模拟集成电路设计系统环境
集成电路的设计由于必须通过计算机辅助完成整个过程，所以对软件和硬件配置都有较高的要求。
（1）模拟集成电路设计EDA工具种类及其举例
设计资料库―Cadence Design Framework11
电路编辑软件―Text editor/Schematic editor
电路模拟软件―Spectre，HSPICE，Nanosim
版图编辑软件―Cadence virtuoso，Laker
物理验证软件―Diva，Dracula，Calibre，Hercules
（2）系统环境
工作站环境；Unix-Based作业系统；由于EDA软件的运行和数据的保存需要稳定的计算机环境，所以集成电路的设计通常采用Unix-Based的作业系统，如图1所示的工作站系统。现在的集成电路设计都是团队协作完成的，甚至工程师们在不同的地点进行远程协作设计。EDA软件、工作站系统的资源合理配置和数据库的有效管理将是集成电路设计得以完成的重要保障。
3.2 模拟集成电路设计流程概述
根据处理信号类型的不同，集成电路一般可以分为数字电路、模拟电路和数模混合集成电路，它们的设计方法和设计流程是不同的，在这部分和以后的章节中我们将着重讲述模拟集成电路的设计方法和流程。模拟集成电路设计是一种创造性的过程，它通过电路来实现设计目标，与电路分析刚好相反。电路的分析是一个由电路作为起点去发现其特性的过程。电路的综合或者设计则是从一套期望的性能参数开始去寻找一个令人满意的电路，对于一个设计问题，解决方案可能不是唯一的，这样就给予了设计者去创造的机会。
模拟集成电路设计包括若干个阶段，设计模拟集成电路一般的过程。
（l）系统规格定义；（2）电路设计；（3）电路模拟；（4）版图实现；（5）物理验证；（6）参数提取后仿真；（7）可靠性分析；（8）芯片制造；（9）测试。
除了制造阶段外，设计师应对其余各阶段负责。设计流程从一个设计构思开始，明确设计要求和进行综合设计。为了确认设计的正确性，设计师要应用模拟方法评估电路的性能。
这时可能要根据模拟结果对电路作进一步改进，反复进行综合和模拟。一旦电路性能的模拟结果能满足设计要求就进行另一个主要设计工作―电路的几何描述（版图设计）。版图完成并经过物理验证后需要将布局、布线形成的寄生效应考虑进去再次进行计算机模拟。如果模拟结果也满足设计要求就可以进行制造了。
3.3 模拟集成电路设计流程分述
（1）系统规格定义
这个阶段系统工程师把整个系统和其子系统看成是一个个只有输入输出关系的/黑盒子，不仅要对其中每一个进行功能定义，而且还要提出时序、功耗、面积、信噪比等性能参数的范围要求。
（2）电路设计
根据设计要求，首先要选择合适的工艺制程；然后合理的构架系统，例如并行的还是串行的，差分的还是单端的；依照架构来决定元件的组合，例如，电流镜类型还是补偿类型；根据交、直流参数决定晶体管工作偏置点和晶体管大小；依环境估计负载形态和负载值。由于模拟集成电路的复杂性和变化的多样性，目前还没有EDA厂商能够提供完全解决模拟集成电路设计自动化的工具，此环节基本上通过手工计算来完成的。
（3）电路模拟
设计工程师必须确认设计是正确的，为此要基于晶体管模型，借助EDA工具进行电路性能的评估，分析。在这个阶段要依据电路仿真结果来修改晶体管参数；依制程参数的变异来确定电路工作的区间和限制；验证环境因素的变化对电路性能的影响；最后还要通过仿真结果指导下一步的版图实现，例如，版图对称性要求，电源线的宽度。
（4）版图实现
电路的设计及模拟决定电路的组成及相关参数，但并不能直接送往晶圆代工厂进行制作。设计工程师需提供集成电路的物理几何描述称为版图。这个环节就是要把设计的电路转换为图形描述格式。模拟集成电路通常是以全定制方法进行手工的版图设计。在设计过程中需要考虑设计规则、匹配性、噪声、串扰、寄生效应、防门锁等对电路性能和可制造性的影响。虽然现在出现了许多高级的全定制辅助设计方法，仍然无法保证手工设计对版图布局和各种效应的考虑全面性。
（5）物理验证
版图的设计是否满足晶圆代工厂的制造可靠性需求？从电路转换到版图是否引入了新的错误？物理验证阶段将通过设计规则检查（DRC，Design Rule Cheek）和版图网表与电路原理图的比对（VLS，Layout Versus schematic）解决上述的两类验证问题。几何规则检查用于保证版图在工艺上的可实现性。它以给定的设计规则为标准，对最小线宽、最小图形间距、孔尺寸、栅和源漏区的最小交叠面积等工艺限制进行检查。版图网表与电路原理图的比对用来保证版图的设计与其电路设计的匹配。VLS工具从版图中提取包含电气连接属性和尺寸大小的电路网表，然后与原理图得到的网表进行比较，检查两者是否一致。
参考文献
集成电路设计制造流程范文2
关键词：微电子；集成电路；课程群；亲产业
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2019）19-0163-02
一、引言
微电子（集成电路）被称为现代信息社会的“食粮”，是一个国家工业化和信息化的基础。自2014年我国《国家集成电路产业发展推进纲要》，设置千亿级的集成电路发展基金以来，南京、合肥、重庆、成都、武汉、厦门等地相应出台了区域性的集成电路发展政策。厦门依据毗邻台湾的区位优势，设立了500亿人民币的集成电路产业基金，并陆续了《厦门市加快发展集成电路产业实施意见》和《厦门集成电路产业发展规划纲要》，拟形成区域性的集成电路产业集聚地，打造集成电路千亿产业链，最终形成我国集成电路的东南重镇。
在此背景下，厦门政府在集成电路设计、生产制造、封测以及人才储备，全方位进行布局和规划。设计方面：紫光集团投资40亿元设立紫光展锐产业园、研发中心项目，引进展讯等国内通信芯片设计的龙头企业。厦门优讯、矽恩、科塔等集成电路设计企业也在高速、射频芯片领域取得可喜进展，仅2016年，厦门就新增加60余家集成电路设计企业。2017年整体产值达到140亿元；生产制造方面：与台湾集成电路巨头联华电子合资设立了联芯12寸晶圆厂项目，总投资达62亿美元，已于2016年12月正式投产；三安集成电路有限公司和杭州士兰微电子股份有限公司，主攻三五族化合物半导体芯片生产；泉州晋华12寸存储器厂则着眼于动态存储器的生产和销售；封测方面则引入通富微电子股份有限公司，力争打造一小时产业生态圈；人才储备方面：厦门政府与中国科学院微电子所共建中国科学院大学厦门微电子工程学院，辅以厦门大学、厦门理工学院、华侨大学等微电子学科，为厦门集成电路的生产和设计输送人才。
在此背景下，我校于2016年12月建立微电子学院，联合台湾交通大学、元智大学等微电子老牌名校，共同探索适合厦门及周边地区的微电子人才培养策略，力求建立较为完善的课程群体系，为在闽的微电子企业培养专业人才。
二、微电子工程专业特点
首先，微电子专业与传统的机械、化工、电子等专业不同，是一门交叉性很强的学科，需要该专业学生系统地学习数字、物理、电子、半导体器件、集成电路设计、电路封装、计算机等多方面的知识理论，并且能够将各门学科融会贯通，熟练运用。其次，微电子专业入门门槛高、知识体系更新速度快，贴近产业。这就要求学生在具有坚实理论基础的同时，实践动手能力较强，才能在短时间内将所学理论和实践结合，迅速融入工业界或者科学研究。第三，微电子是一个庞大的系统专业。从大类上可以分成工艺、器件、设计、封装、测试五个大方面。但每一個大类又可分为几个甚至数十个小门类。如设计类又可细分为模拟集成电路、数字集成电路、射频集成电路、混合信号集成电路等四个门类。而例如数字集成电路，又可继续分为数字前端、数字后端、验证、测试等小方向。各个方向之间知识理论差异较大，对学生素质提出了极高的要求[1]。
三、微电子工程课程群实践
（一）微电子工程专业培养策略
结合厦门微电子产业特点，以市场需求为导向，同时充分利用海峡两岸交流方面的优势，立足于我校“亲产业、重应用”的办校原则，我校微电子工程专业设置为工艺和设计两大类方向，应对周边产业需求，对该专业学生进行差异化培养。在本科前两年公共课的基础上，大三学年，根据学生兴趣及教师双向筛选，确定学生未来两年的学习方案，分别在器件/制造、模拟/数字集成电路设计两方面进行课程教授和实践锻炼，培养专业门类细化、适应企业实用化需要的高素质、实践型人才。同时，在一些专业课程讲授上，聘请台湾方面有经验的教师和工程师，结合产业现状进行教授和辅导。
（二）微电子工程专业培养目标
对于我校应用型本科院校的定位，区域产业经济和行业的发展是重要的风向标，因此在微电子专业人才培养上必须突出“工程型、实用型和快速融入型”的特点。主要培养目标如下：（1）掌握半导体器件及工艺的基本理论基础、电子线路的基本理论与应用、计算机使用、电子系统信号处理的基本知识、集成电路及板级设计的基本技能。（2）具备半导体及集成电路设计、制造，PCB板级设计、制造、测试的基本能力，工程项目管理、品质管理、设备维护的基本素养。（3）能在半导体、集成电路设计、制造行业，从事集成电路设计、制造、研发、测试、品质管理、厂务管理、设备维护等相关工作，毕业三到五年后通过自身学习逐步成长为本领域的骨干技术人员和具有较强工作能力的核心工程师[2]。
（三）微电子工程专业课程群制定实践
基于我校应用型本科“亲产业”的学校定位，在微电子专业课程群建设中，我们首先引入CDIO的教学理念。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即构思—设计—实施—运作）工程教育是以理论教学为基础，工程实际反馈互动为主要形式的培养方案[3，4]。基于此，课程群制定从知识逻辑（课程环节）和项目实施（工程实践）两个角度，对学生的综合素质进行培养、锻炼。
集成电路设计制造流程范文3
关键词：全球价值链 产业集群 集成电路（IC）产业 产业优化升级
全球价值链下的产业升级理论回顾
随着科技的发展，全球化进程加快，跨国公司越来越注重分解生产链，并在全球范围内分配生产链，综合合理利用全球资源，寻求比较优势，从而达到减低成本的目的。在跨国公司的这一生产取向下，全球产业链现象越来越明显，并在此基础上产生产品价值来源的重新组合，即形成全球价值链。
全球价值链理论根源于20世纪80年代国际商业研究者提出和发展起来的价值链理论。从全球价值链角度出发，Kaplinsky(2002)认为存在四种不同层次的产业升级模式，从低到高、迭次推进的工艺流程升级、产品升级、产业功能升级和链条升级四种方式。
不同层次产业升级所要求的技术水平不同，创新人员涉及的综合素质要求不同，要求其为实现该层次创新的投入不同，面临的风险系数也不同，因此，升级的空间和带来的附加价值差别也十分巨大。工艺流程升级可以通过员工的短期技术培训、更换新设备、提高各工厂车间的生产配合等简单方式（也可以通过技术创新，如福特的汽车流水线）来实现，因此带来的附加价值最少；产品升级对技术的要求稍高，它需要研发更新的、更便利的、更实用的、更加高档的产品，获得的附加价值要高于产品工艺流程升级所带来的附加价值；功能升级要改变自身在价值链中的位置，从附加价值低的部分向附加价值高的部分转移，从而获得更高的附加价值；价值链条升级要求离开原来的价值链，寻求新的价值链。
上海IC产业现状分析
集成电路产业，即IC产业，已成为引导世界经济发展的中坚，该产业是否景气会引起世界范围内的经济波动。目前世界各主要国家和地区将IC产业作为战略性产业，并作为重点产业进行扶持和培养。IC产业是信息产业发展的基础和前提，也是信息产业的重要组成部分，IC产业的发展状况直接决定了该地区在产业链中的地位和位势。IC产业链主要由设计、制造、测试封装三个板块组成，相应地，企业也大致分为设计企业、IC制造企业、封装测试企业。
20世纪90年代末以来，在中央以及上海市政府的大力支持下，上海IC产业抓住世界集成电路产业结构调整以及产业转移的机遇，大力推进外资（特别是台资）集成电路产业向上海进行技术转移。随着中芯国际、宏力、泰隆、英特尔和IBM等制造、封装、测试项目以及威盛、智原、扬智、旭上、芯成等IC设计企业相继在上海落户，一条囊括设计、光罩、制造、封装测试以及设备、材料等支持服务在内的集成电路产业链初步形成，上海集成电路产业的整体水平大大提升。
2005年，上海市的集成电路设计业通过重点建设国家集成电路设计上海产业化基地和国家集成电路设计生产力促进中心，已在全国范围内“开创了基地式集群发展的先河”，综合发展能力开始在全国领先。至2005年11月，上海集成电路设计公司的数量已经从2000年初的17家发展到145家，数量占全国总量的25%；上海集成电路设计企业和个人获得国家集成电路布图设计登记，数量连续五年保持全国第一；上海设计企业标准工艺自主设计能力已从2000年的0.6微米跃升至2005年的0.13微米；上海集成电路设计业产值已从2000年的2亿多元发展到2004年的11.1亿元，年增长率达70%；上海集成电路设计企业凝聚了集成电路设计专业人才4000多人。
可见，自20世纪90年代以来，上海集成电路产业取得了长足进步。一个涵盖设计、封装、测试等上下游相关产业的集成电路产业链框架已形成。
由上可知，上海信息产业获得了较快的发展，但在世界信息产业链上的地位不高。按照附加价值高低可以将全球价值链分成四部分：第一部分为美国及部分欧洲国家所处的产业价值链的高端，他们拥有品牌，负责标准制定和产品研发以及系统集成，控制着核心产品和新产品的生产；第二部分为日本所处的次高端，日本是世界电子信息产业的第二大国，是世界消费电子产品的霸主，在微电子、光电子产品以及计算机方面仅次于美国，并具备较强的研发能力，尤其拥有精湛的生产工艺；第三部分为韩国、新加坡以及中国台湾地区等新兴国家和地区，他们处于产业价值链的中端，经过积累，他们已具备较好的生产技术，正发展成为集成电路等部分关键元器件的生产基地，并生产部分高端产品和新产品；而上海地区仍然处于产业价值链的低端，主要从事一般元器件的生产以及整机的加工和组装。
价值链在全球化的同时，本身的构成也发生着变化，使得价值链低端附加值低的部分更加边缘化，进一步降低该部分的附加值，相应地，高端部分附加值进一步提高，价值链弧度收缩，导致国际国内收入差距进一步扩大。国际上，随着跨国公司外包低价值链附加值部分，发达国家获取的收益越来越高，发展中国家的利益越来越少。
从国内来看，掌握大量资本和先进技术的群体可以从全球搜索利润，而劳动者由于低端产业转移面临就业困境。这就使得上海信息产业的进一步发展面临严峻的挑战。
上海IC产业发展存在的问题
从上海市近年来IC产业的发展状况来看，上海市已经成为我国IC产业的支柱之一；然而，从上海IC产业产值的分布来看，其产业结构不尽合理，发展面临众多挑战。
（一）缺乏技术创新能力且对外依赖度高
上海IC产业区技术提升的主要来源并不是大规模的自主研究和开发创新，FDI和众多跨国企业成为上海IC产业的主要资金供应渠道和技术创新源泉，上海IC产业因尚未掌握核心技术，而在国际技术标准上受制于人。信息产业技术处于主导地位的发达国家，为了保护自己对技术的垄断地位和国际竞争力，对出口技术和设备都严格控制。
例如上海集成电路产业是通过引进中国台湾的技术和资金建立起来的，一方面使上海集成电路产业在相对短时间内形成规模，并使中国大陆集成电路制造水平缩短了与国际先进技术的差距；另一方面使上海以集成电路为核心的信息技术产业进一步发展有赖于引进更多的台湾技术，形成技术发展过程中明显的“路径依赖”。
在技术的自主创新方面，上海研究开发费用R&D占GDP对信息产业增加值的关联度不够，对信息产业增加值的拉动作用不大。要维持信息产业的持续高速增长，上海在R&D经费的投入量、密集度、分配比例、人均研究经费、投入结构等方面要重点加强研究。上海地区IC产业的进一步发展要突破技术的瓶颈，仍然要充分利用国际技术扩散机制吸收、学习和积累技术，并提高自身的技术创新能力，逐步缩小甚至消除技术差距。
（二）产业结构不合理
上海ic产业结构不尽合理，自主创新能力弱，产品档次及增值含量低，而且大都集中在中低档次的消费类电子应用领域，大多局限于进口代替的仿制产品类，同时缺乏个性技术及产品，满足不了也跟不上应用市场的需求。
（三）缺乏吸引高素质人才的机制
上海ic产业对高素质人才的吸纳力度仍然欠缺。产业发展不仅取决于本地高校和在校生的多寡，更重要的如何能够吸引并留住人才。黄维德、陈万思（2005）关于上海信息产业人才流动的调查显示，信息产业人才供给的增长速度滞后于产业的发展速度，复合型技术管理人才极为短缺。在高强度的工作压力下，信息人才所享受的薪酬吸引力不够，获得的培训机会不多，工作满意度不高。企业缺乏对人力资本投资的足够重视，使人才高度流动难以长期沉淀和集聚。
（四）产业发展融资方式不足
作为知识经济的核心，ic产业发展过程中需要巨额资本投入，特别是对r&d的投资，但目前上海ic产业由于资本短缺、融资困难，许多新技术、新产品因缺少资本支持而不能投入生产、经营和产业化，错失市场机会。
促进上海ic产业升级的对策
综上所述，ic产业价值链上附加价值最高的部分是研发过程和市场营销过程。国际上也普遍认为电子信息产业及其价值链发展不可或缺的基础和保障条件是ic产业的发展。为促进上海ic产业快速发展，并提高其产品国际竞争力，本文提出以下对策：
（一）提升产品附加价值以提高其国际竞争力
从上海ic产业在世界产业链中的地位及产业升级层次来看，上海ic产业在价值链上实现了工艺流程升级和部分的产品升级，取得了一定的成功，带动了全国ic产业的发展。随着价值链构成的变化，工艺流程升级和产品升级附加价值提升空间缩小，升级难度系数也不断增大，只有转向功能升级和价值链条升级，才能进一步提升附加价值，提高在全球产业链中的地位和位势，提高ic产品国际竞争力，加快国家信息产业的发展。
（二）加强政府扶持力度
集成电路设计制造流程范文4
关键词：微电子工艺；创新性；实验教学
一、引言
微电子技术与国家科技发展密切相关，是21世纪我国重点发展的技术方向。在新形势下，无论军用还是民用方面都对微电子方向人才有强烈需求。高校微电子专业是以培养能在微电子学领域内，从事半导体器件、集成电路设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究和开发等方面工作的高级应用型科技人才为目标的。因此，要求学生不仅要具备坚实的理论基础，还需具备突出的专业能力和创新能力，满足行业的快速发展和社会需求。
目前我国微电子行业中，微电子工艺研究相对于器件和集成电路设计研究工作是滞后的，处于不平衡发展状态，为使行业发展更均衡，需要加强微电子工艺人才的培养。微电子工艺是微电子专业中非常重要的专业课，主要研究微电子器件与集成电路制造工艺原理与技术。微电子器件与集成电路尺寸都是在微米甚至纳米量级，导致在理论学习过程中，学生理解有一定的困难，因此需要通过开设微电子工艺实验课程加深和巩固知识内容，使学生更加直接地接触微电子行业核心技术，了解半导体器件、集成电路生产制造加工的技术方法，从而促进学生对微电子工艺等课程的学习。因此，微电子工艺实验教学可以有效地弥补理论教学的局限性和抽象性，促进学生对理论课的理解和提高学生的动手能力。
二、课程分析
微电子工艺课程要求掌握制造集成电路所涉及的外延、氧化、掺杂、光刻、刻蚀、化学气相淀积、物理气相淀积、金属化等技术的原理与方法，熟悉双极型和M0s集成电路的制造工艺流程，了解集成电路的新工艺和新技术。微电子技术的发展是遵循摩尔定律，快速发展变化的，虽然工程教育要求教学最新最前沿的技术，但微电子设备价格昂贵，运转与维护费用很高，任何高校都很难不断升级换代；而且集成电路制造技术的更新迭代主要是在掺杂技术、光刻技术、电极制造技术方面进行了技术改进，在其他方面还都是相似的，因此，在高校中单纯追求工艺先进的实验教学是不现实的。基于此，结合实际教学资源情况，建设主流、典型工艺技术的工艺实验线，并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。通过实验使学生更牢固地掌握晶体管及简单Ic的整个工艺制造技术，学会测试晶体管重要参数，以及初步了解集成电路工艺制造过程。
黑龙江大学微电子工艺实验室已建立数十年，之前受到设备的限制，所开设的实验都是分立的，不能完全按工艺流程完成器件的制作，没有形成有机整体，学生缺乏对晶体管制作工艺流程的整体认识。经过不断发展和学校的大量投入，目前该实验室拥有一条微电子平面工艺线，主要的设备包括磁控溅射设备、电子束蒸发设备、CVD化学气相淀积系统、光刻机、离子刻蚀机、扩散炉、氧化炉、超声压焊机、烧结炉等。这些设备保证了微电子工艺实验能够按晶体管制作工艺流程顺序完成制作。同时实验室配备了测试环节所必须的显微镜、电阻率测试仪、探针测试台、半导体特性图示仪等检测仪器，通过实验能进一步加深学生对微电子工艺制造过程的了解。实践证明，以上实验内容对学生掌握知识和开拓视野起到十分重要的作用，效果显著。该实验室多年来一直开展本科生教学和本科生毕业设计、研究生毕业设计、各类创新实验项目等教学、科研工作。
三、实验教学的开展
为了达到理论实践相互支撑与关联，通过实验促进理论学习，笔者根据微电子专业特点，开展了微电子工艺实验的教学改革。在原有的微电子平面工艺实验的基础上，建立由实验内容的设置、多媒体工艺视频、实际操作的工艺实验、实验考核方法和参观学习五部分组成的教学方式，形成有效的实践教学，加强了学生对制造技术和工艺流程的整体的认识，培养了学生对半导体器件原理研究的兴趣，使学生对将来从事半导体工艺方面的研究充满信心。
（一）实验内容的设置
实验内容主要包括四部分：
1.教师提供给学生难易不同的器件结构（二极管、三极管、MOS管等），学生可以自主选择；
2.根据器件结构，计算机辅助软件设计器件制作的工艺流程；
3.通过实验室提供的仪器设备完成器件制作；
4.测试器件性能参数。
通过这样设置，既能掌握微电子工艺的基本理论，又能通过实验分析完善工艺参数，使学生完全参与其中。
（二）多媒体工艺视频
为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。结合实际的实验教学过程，制作全程相关单项工艺技术、流程及设备操作视频演示资料，同时强调工艺制作过程中安全操作和注意事项，防止危险的发生。
（三）实际操作的工艺实验
工艺实验涵盖清洗、氧化、扩散、光刻、制版、蒸镀、烧结、压焊等主要工序，为学生亲自动手制作半导体器件和制造集成电路提供了一个完整的实验条件。学生根据所学的理论知识了解器件结构、确定工艺条件、按照流程完成器件的制作。保证每名学生都参与到器件制作过程中。同时每个单项工序时间和内容采取预约制，实现开放式实验教学。
、
（四）实验考核方法
在实验教学环节中，实验考核是重要的教学质量评价手段。实验着重对动手能力和综合分析问题的能力及创新能力进行考核。主要考核内容包括：
1.器件工艺设计：考核设计器件制作流程的合理性；
2.工艺实验：考核现场工艺操作是否规范，选用的工艺条件是否合理；
3.测试结果：考核制作器件的测试结果；
4.实验分析报告：考核分析问题和解决问题能力，并最终给出综合成绩。
（五）参观学习
参观学习有助于学生全面了解本行业国内外发展的概况及先进的设备、现代化的生产车间和工艺水平。每年带领学生参观中国电子科技集团公司第49研究所、海格集团等企事业单位，安排相应技术人员进行讲座和交流，使学生学习到更多的宝贵经验和实践知识。
集成电路设计制造流程范文5
关键词：职教集团；人才培养模式；专业建设
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）12-0160-03
以集成电路为核心的微电子产业是国家的战略性新兴产业，其发展水平与产业规模已成为衡量一个国家经济发展，科技进步和国防实力的重要标志。在我国一系列相关政策的激励下，我国微电子产业已得到快速发展，我国也已进入世界集成电路大国。2011年，我国半导体销售额占世界半导体市场14.5%的份额，其中集成电路销售额占到世界集成电路市场的9.8%的份额。
江苏信息职业技术学院地处美丽富饶的太湖之滨——无锡。这里是我国微电子产业的发源地，也是当前发展最快、国内技术最先进、规模较大、产业系统最完整的国家微电子产业基地之一，云集了SK海力士半导体、海太半导体、华润微电子、江阴长电等一百六十多家著名的微电子制造、设计、封装及测试企业。微电子产业成为无锡传统的最具优势的支柱产业。
我院的微电子技术专业是学院成立最早的专业之一，伴随着我国微电子产业的成长与壮大。在近四十年的发展中，依托无锡发达的微电子产业，坚持走校企合作之路，通过创新人才培养的体制机制，改革人才培养模式，加强专业内涵建设，为我国微电子企业培养了大批优秀人才，是江苏省半导体行业协会的IC人才储备基地，无锡国家集成电路设计基地，集成电路设计人才培养基地。
搭建职教集团平台，促进政行
企校合作，创新人才培养机制
教育部《关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》明确提出创新办学体制，鼓励地方政府和行业（企业）共建高等职业学校，探索行业（企业）与高等职业学校组建职业教育集团，发挥各自优势，形成政府、行业、企业、学校等各方合作办学，跨部门、跨地区、跨领域、跨专业协同育人的长效机制。为贯彻落实这一精神，由无锡市政府发起，我院牵头组建了由无锡市信电局、无锡市半导体行业协会、微电子企业及大中专院校共三十多家单位组成的微电子职业教育集团。本着“政府主导、行业指导、企业参与、院校主体”的原则，紧紧围绕无锡微电子产业的发展，充分发挥各自在产业规划、兼职教师选聘、实习实训基地建设和学生就业等方面的优势，促进“校企合作、工学结合”职业教育人才培养模式的改革，提高人才培养与社会需求的契合度，提升职业教育服务无锡微电子产业发展的能力，也为提升我院微电子技术专业建设水平提供了良好的契机。
依托微电子职教集团
为平台，深化“订单培养，
厂校互嵌”人才培养模式改革
（一）加大订单培养力度，提高人才培养与企业需求的契合度
依托职教集团平台，利用丰富的校企合作资源，专业先后与集团成员SK海力士半导体、华润上华半导体等多家微电子企业开展冠名办班、订单培养的人才培养模式改革。实践证明，这种“校企联手，量身定制”的订单培养使人才培养的目标更贴近企业需求，人才培养的质量更满足企业要求（见表1）。
以SK海力士微电班为例，订单培养的主要工作包括：校企共商制定人才培养方案，校企共同构建课程体系，根据企业的性质和岗位需求，在课程体系中加入韩语课程和装备类的课程；校企共同建设核心课程，开发教学资源；聘请企业工程师担任专业核心课程的教学，专业教师分批进入企业进行工程实践，提高教学队伍的“双师”素质；通过工学交替，顶岗实习，提高学生的岗位实践技能，实现实习与就业的零距离对接；通过企业奖学金的发放和企业文化的宣讲，企业文化与职业教育及早融合，大大提升学生的职业素养。冠名班的人才培养取得了良好的效果，全班39名学生，最终有26名被企业录用。与海力士的校企合作案例被评为2012年无锡市校企合作示范案例。
（二）积极探索“厂校互嵌”人才培养模式
专业积极推进“厂中校”、“校中厂”的建设。专业和无锡强芯微电子有限公司合作共建集成电路版图设计“校中厂”。企业工程师带着企业真实的项目进入“校中厂”，学生在工程师的指导下，以企业真实项目为载体，进行集成电路设计核心技能的模块化训练，并通过联网，与企业本部的工程技术人员共同完成大型设计项目。通过学生早进课题，早进团队，早进项目，在工程实践中培养高技能型、创新型人才，实现人才培养和企业需求无缝对接，企业也从中择优挑选学生直接就业。
专业还与环洲微电子公司合作共建“厂中校”，学生在“厂中校”中完成集成电路制造工艺轮岗实习。校企双方共同商定轮岗实习的教学计划。企业负责为学生安排从简单到复杂、从单一到综合的实习内容和工作任务，并指定师傅指导实习，定期安排工程技术人员针对不同的岗位进行专题讲座，提升学生职业素养；学生经过在实际工作岗位上真刀实枪的训练，专业技能得到了很好的提升，同时接受了企业文化的熏陶。实习结束后，企业指导教师和专业教师根据学生在实习过程中职业素质、专业能力的表现进行综合评价。
通过“订单培养，厂校互嵌”这些深层次的校企合作、工学结合的人才培养模式改革，学院培养了高素质、高技能的人才，企业挖掘和筛选到了优秀员工，学生训练了职业技能，提高了就业竞争力，达到了三方共赢的合作目标。
顺应产业链发展，构建
“以岗定课，课证融通”课程体系
根据微电子产业链的发展，确定了本专业所面向的岗位。通过广泛的专业调研和专业指导委员会的论证，分析了专业所需的基本技能、专业技能和综合技能，构建了与之相适应的课程体系。同时将半导体芯片制造工、集成电路版图设计员的技能培训与考证嵌入课程教学，使学生在毕业的同时获得相应的职业技能证书，提高就业竞争力（课程体系见图1）。
校企合作，加强专业
核心课程的改革与建设
专业核心课程建设是专业内涵建设的核心和难点。我院利用职教集团平台，与集团内多家企业深度开展校企合作，共建核心课程，开发教学资源。以《集成电路制造工艺》课程为例，我校和SK海力士半导体公司共建。该课程主要介绍了集成电路制造的工艺原理、工艺操作过程及工艺参数和工艺质量监测，是微电子技术重要的专业核心课程。在课程建设的过程中，通过对企业工作岗位设置、各岗位对应的工作任务及所需知识、技能的分析，对课程的体系结构进行了重新构建，确立了以集成电路制造工艺流程为基础的模块化教学理念。其中核心模块的五大项目完全针对企业的五大工艺岗位，突出与企业岗位对接。同时，根据企业岗位的需求选取教学内容，将企业对员工进行培训的内容融入课程教学中，使教学内容更好地与岗位实践相吻合（见图2）。该课程2009年通过院精品课程的验收，2011年成为无锡市精品课程。专业核心建设成果如表2所示。
校企合作，建设中央财政支持的
微电子技术综合实训基地
2007年，本专业获得中央财政支持的微电子技术综合实训基地建设项目。由中央财政、省财政和学院配套的近700万资金，与企业合作，建设了包含集成电路设计中心、芯片制造中心、组装中心、测试中心的实训基地，融教学、培训、职业技能鉴定、技术研发、生产等功能于一体。基地建设了100级的超净车间，配置了所需的动力设施、超净水设施及废气处理设施，购置了生产型设备和原材料，具备了生产性实训的条件（见图3）。
基地建成后，学生在接近真实的生产环境中进行《集成电路制造工艺》、《半导体专业实验》、《集成电路版图设计》等课程理实一体化的教学，利用真实的硅片进行氧化、光刻、封装、测试及版图设计的实训，实训结束后进行专业职业资格考证。在集成电路芯片制造中心，结合伊施德科技有限公司的薄膜传感器产品的生产进行光刻、薄膜制备工艺的生产与实训。
依托职教集团，打造“双师”
团队，助力高技能人才培养
学院建立了“校企双专业带头人制”，除校内专业带头人外，微电子技术专业聘请了集团内企业高级工程师担任校外专业带头人，把握专业建设方向，指导课程建设、实验实训室建设。专业也通过引进、企业工程实践、职业技能考证、横向课题开发、技术服务等途径，切实加强骨干教师的工程实践能力，提高教学团队的“双师”素养。近年来，我们从企业引进4名高级工程技术人员，有13名教师先后到职教集团内的企业进行工程实践，有3名教师获评高级工程师，有9名教师分别取得半导体芯片制造高级工证书或国家高级考评员证书。专业教师也积极与企业开展横向课题研究，为企业解决技术难题。先后聘请职教集团成员如SK海力士半导体、无锡强芯半导体、无锡派盟集成电路设计公司，无锡华润安盛科技有限公司等企业的工程技术人员作为兼职教师，用企业的真实项目和真实案例进行教学，提高教学内容与企业需求的契合度。“双师”素质的教学团队，为高技术技能型人才培养奠定了坚实的基础，微电子教学团队获学院首批优秀教学团队。
多年来，我院微电子技术专业依托无锡市强大的微电子产业和市政府对该产业的大力扶持，组建微电子职教集团，推动政行企校四方合作，创新人才培养模式，加强专业内涵建设，培养了大批适应产业需求、有发展后劲的高素质、高技能型人才。很多毕业生已成为我国微电子企业的骨干或领军人物。微电子技术专业也成为我院品牌特色专业，无锡市示范专业，江苏省示范建设院校重点建设专业，2012年江苏省首批重点建设专业群的核心专业。我们将继续推进体制机制的创新，深化人才培养模式改革，坚持走以提高质量为核心的内涵建设发展道路，着力提升我院微电子技术专业的水平，为无锡及长三角地区乃至我国的微电子产业做出更大的贡献。
参考文献：
[1]姜大源.职业教育学基本问题的思考（一）[J].职业技术教育，2006（1）：5-10.
[2]董艳艳，任利华，郭三华.职教集团化条件下专业群建设实践[J].职业教育研究，2012（7）：167-168.
[3]张志强.校企合作存在的问题与对策研究[J].中国职业技术教育，2012（4）：62-66.
集成电路设计制造流程范文6
关键词：ASIC；设计流程；数字集成电路
中图分类号：TN742 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 16-0028-02
进入21世纪以后，通信技术的发展与人民生活需求的不断增长，导致集成电路的需求出现井喷式的增长。集成电路分为专用集成电路和通用集成电路。相比通用集成电路，专用集成电路面向特定用户，品种多，批量少，需求设计和生产周期短，同时功耗更低，重量更轻，体积更小，性能更好，成本更低等优点。因此涌现出来一大批数字集成电路（简称ASIC）设计公司。其中，北京的微电子集成产业园和上海的张江微电子园集中了国内很多的芯片设计（简称IC设计）公司和国外顶尖IC设计公司驻中国研发部。而专用集成电路是现在集成电路设计的研究热点。包含有数字集成电路（简称ASIC）设计、模拟ASIC设计、数模混合ASIC设计、射频ASIC设计等类型。本论文研究集成电路中最为广泛的数字ASIC设计。ASIC设计过程总共分为5个阶段，分别为：项目策划、总体设计、详细设计与可测性设计、时序验证与版图设计、流片与整理。这5个阶段以文档的递交作为完成阶段性完成任务的分界点。本论文也将以此5个阶段为主线进行研究和讨论。
一、项目策划
在集成电路设计的第一个阶段是项目策划。这就需要开发团队在正式进入是实质性研发阶段之前，需要对该产品潜在的市场需求进行调研。根据调研的结果，做出可行性报告。将此可行性报告提交市场和研发部门进行论证，讨论该产品研发的正确性与否。如果可行，则写项目任务书，用以给出明确的产品性能的大致说明，项目进度、研发周期管理等的。
二、总体设计
第二阶段是总体设计。总体设计阶段的主要任务是：认真分析市场的需求，确定设计对象以及设计目标。在原先第一阶段给出的项目任务书的基础上，进一步充实芯片的功能确定，内外部性能的要求，芯片验收的参数指标。同时要积极组织各方面的人员论证各种实现可行的系统实现方案，选择最佳的实现方案，敲定最终的系统实现方案，以及加工工程，工艺水平。在系统实现方案完成之后，需要是使用仿真软件进行系统设计，并进行仿真，进行可行性验证。通过仿真结果，来初步估计产品的最终性能。这一阶段所做的工作，最终以系统规范化说明书为任务完成的标准。在系统规范化说明书中，主要包含有晶片面积的估计；．产品研发预算估计；初始的产品系统结构设计；风险分析；设立产品的目标、可行性和里程碑；设计路线和开发工具的选定。其中需要指出的是进行系统设计以及系统仿真的可行性分析。可行性分析是第二阶段最重要的一个环节，它是对该项目的利润模型、开发周期和风险性的分析。一方面，该ASIC开发项目的最终产品是替代目前的一个成功产品，则成本降低与功能增强是项目最突出的任务。另一方面，该ASIC开发项目旨在开辟新的市场或者替代目前尚未成功的产品，研发时间将是项目中首先关心的文图。由于项目的研发策略会对整个项目的结构设计、开发等产生巨大的影响，项目规划者需要根据项目的具体情况在正式研发阶段开始之前对项目的这些驱动因素进行归纳分析，以制定项目的研发策略。
三、详细设计与可测性设计
数字研发流程走到此，如果前面的任务全部走完，那么研发将进入实质性的开发阶段。这一个过程又拆分为如下的模块：
（一）顶层模块划分
顶层设计是一个富有创造性的阶段，在这个阶段，要定义产品的顶层架构。许多经典的工程折中问题都需要在这个阶段做出决定。产品的开销、设计的开销、产品上市时间、资源需求和风险之间的对比也是顶层结构设计过程中的一部分。这个阶段中的创造性思维对于产品的成功有着极大的影响。创造性可以体现在产品的创意、顶层架构设计创意和设计流程的创意等方面。这个阶段的工作主要由少数具有结构设计和系统设计才能的高级工程师参与。这一阶段的具体任务是：讨论几个顶层结构备选项；分析这几个顶层结构选项——需要考虑技术灵活性、资源需求及开发周期等；完成顶层结构设计说明；确定关键的模块(如果需要，这些模块可以尽早开始)；确定需要使用的第三方IP模块；选择开发组成员；确定新的工具；确定开发路线/流程；讨论风险；预估硅片面积、输入输出引脚、开销和功耗等。这个阶段需要递交的文档则是这个阶段需要递交的文档：结构设计文档与ASIC开发计划文档。在结构设计文档中，设计者需要清楚地描述电路板、软件和ASIC的划分。通常ASIC作为系统中的一个重要部分，它的功能需要在顶层结构设计说明中详细的描述。ASIC开发计划：这个计划必须经过项目管理人员的验收通过。同时，还需要完成设计线路描述文档。这个文档要再次定义项目开发中所需要的工具、技术和方法。
（二）模块级详细设计
模块级详细设计，顾名思义，则是将顶层结构合理地划分成一些更小的模块。各个小设计模块间需认真细致的合理划分。划分着需要确定功能功能，模块与模块之间的联系等等。为了明了给对方展示划分结果，ASIC的层次化结构一般以图示方式表示。
本阶段的任务分别为：将顶层架构分解成更小的模块；定义模块的功能和接口；回顾上一阶段完成的初始项目开发计划和顶层结构设计文档；风险进一步分析；开发规范(代码编写风格，开发环境的目录结构）；检查芯片设计规则(晶片温度，封装，引脚，供电等)；还需要做的工作是重新估计芯片的门数。本阶段输出的则是各个模块的设计文档，以及准确的项目研发计划。同时，从该阶段开始，需要设计人员将ASIC的生产商必须确定下来。项目管理者必须与ASIC生产商建立例会制度，在这些例会中需要讨论ASIC的结构和设计路线。因为ASIC生产商有他们的一套生产流程和他们自己的技术特点，设计也需要遵循他们的设计规则。以免设计走不必要的弯路，耽误设计进度。
（三）模块实现
模块设计阶段，则是以文档引导设计。主要任务为：模块及设计、编码、测试和综合；芯片级的测试环境设计、编码和测试；给出一个更准确的芯片面积估计。在这个阶段，编码的测试一般使用VCS或者是modelsim软件。代码综合使用的综合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。这个阶段输出所有的模块设计、代码和模块织的测试；初始的模块级综合；最终决定的芯片引脚。
（四）系统仿真，综合和版图设计前门级仿真阶段
该阶段的主要任务是：撰写系统测试文档；编写测试伪代码；进行RTL（硬件描述语言）级与门级仿真；记录跟踪问题的解决过程，如可能，使用错误自动报告系统进行错误的反馈和修改；检查芯片设计是否满足设计规范；开始撰写芯片的使用指南；自行编写综合脚本，进行设计综合(这个时候就需要掌握TCL脚本的简单写法)；依据芯片特性，大致画出芯片内模块摆放的方法成功地完成第这个阶段输出的条目如下：验收过的系统仿真；所有的RTL级仿真和门级仿真完成及测试报告；综合后的网表。
四、时序验证和版图设计
ASIC设计的第四部分是时序验证和版图设计。这个阶段是通过时序分析来指导版图设计。主要的流程如图1所示。
这个阶段需要多次进行预布局布线，从整个电路中提取出所有时序路径并计算信号沿在路径上的延迟传播，进而找出违背时序约束的错误(主要是SetupTime和HoldTime)，这些信息添加进入下一轮布局布线方案，尽最大可能的合理布局布线，通过一次次的仿真确定最终的版图信息，并将最终版布局布线之后的版图进行后仿真。这些工作进行完毕以后需要输出物理设计与设计验证两个文档。物理设计(PhysicalDesign)是VLSI设计中最消耗时间的一步.他的工作是将电路设计中的每一个元器件（包括电阻、电容、晶体管、电感等）以及这些元器件之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信。而在版图设
计完成以后，非常重要的一步工作是版图验证。版图验证主要包括有设计规则检查(DRC)，版图的电路提取(NE)，电学规则检查(ERC)和寄生参数提取(PE)。对版图进行布局与布线不仅不要丰富的专业知识，同时更需要很多模拟电子以及布线的经验。布局布线使用的工具一般为SocEncounter。SOCEncounter采用层次化设计功能将芯片分割成多个小块，以便单独进行设计，再重新进行组装。SOCEncounter首先读入RTL或门级网表，并快速构建可准确代表最终芯片（包括时序、布线、芯片大小，功耗和信号完整性）的芯片“虚拟原型”。通过使用物理虚拟原型功能，设计师可以快速验证物理可行性并在逻辑上进行必要更改。在布局布线的时候，需要首先指定IO，电源和地的布置，制定平面布置、插入时钟树等工作之后，才可以进行开始使用工具进行自动的布局布线。最后得到的布局布线的结果仍然需要手工调整，才可以得到合理的设计版图。
五、流片与整理阶段
数字集成电路设计的最后阶段为流片与整理阶段。在完成版图设计之后的仿真和综合之后，网表被送去生产。生产签字文档将作为设计者和生产厂商之间的ASIC生产签字的根据。这个文档清楚地描述了网表的版本号、ASIC生产商所需要的测试向量、质量意向和商业上的问题等。签字之前，ASIC生产厂商需要仔细检查设计者提供的网表文件、版图设计结果和测试向量。通常ASIC生产厂商要求测试向量在签字之前是经过仿真的，这是一个比较长的过程。在样片返回设计公司以后，仍然需要测试芯片；用错误报告数据库跟踪测试中出现的错误；分析失败的测试例；对ASIC中出现的错误进行定位；针对ASIC中出现的错误，确定在网表中的改动；评估芯片的工作电压范围和温度范围(环境测试)；进行与其他已有产品的互通性测试。确保生产的集成电路达到最初规定的性能与设计指标。
综上所述，由于底层工艺技术的不断变化，以及新工具厂商的出现，ASIC设计流程会出现一些流程上的调整，这个流程也不是一层不变。本论文所讲述的是现在各个IC设计公司通用的设计流程。
参考文献：
[1]我国数字频率合成芯片获突破性进展. /news_show.asp.
