集成电路第一讲-课程简介

第一讲

内容一、基本概念二、内容定位及与行业/产业/从业的关系三、集成电路设计师的成长之路

一、基本概念IT业集成电路、半导体、芯片、微电子学及关系硅含量摩尔定律3C概念IC产业链垂直产业分工2023/10/11浙大微电子2/47

1、ＩＴ业

强电（电力）电

弱电（电子）传输

电子+信息

处理芯片

通信神经

软件灵魂心脏2023/10/11浙大微电子3/47

2、相关名词术语及其之间的关系

微电子学

半导体芯片集成电路

半导体产品制造业+分立器件半导体设备制造业+光电子器件半导体材料制造业+传感器（学科）（产业）（主要产品）

（产品形式）2023/10/11浙大微电子4/47近年全球半导体产品销售比例

201120122013分立器件(Discrete)7.1％6.8％6.9％集成电路(IC)82.5％81.7％81.4％光电器件(Optoelectronic)7.7％8.7％8.9%传感器(Sensors)2.7％2.7％2.7％资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）2023/10/11浙大微电子5/473、硅含量电子产品中所用半导体元器件的价值/电子产品总价值2023/10/11浙大微电子6/474、摩尔定律及其伟大意义

每过18个月,IC中晶体管的集成度增加一倍微米时代

3um->2um->1.2um->亚微米时代

0.8um->0.5um->深亚微米时代

0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->纳米时代

90nm->65nm->45nm->40nm->28nm->20nm->14nm32nmL–特征尺寸N+N+PLGSD2023/10/11浙大微电子7/475、3C概念IC市场按整机应用划分，可分为Computer类、Consumer类、Communication类等不同类别。这三类占了整个市场的78%。集成电路市场产品构成2023/10/11浙大微电子8/476、IC产业链整机系统提出应用需求

集成电路设计计算机与网络、通信（有线、无线、光通信、卫星通信）数字音视频（电视机、视盘机DVD、MP3播放器、音响……）IC卡（身份认证）、电子标签、汽车电子、生物电子、工业自动化…EDA工具、服务器、PC机、工艺库、设计师……

集成电路制造厂房、动力、材料（硅片、化合物半导体材料）、专用设备、仪器（光刻机、刻蚀机、注入机…2023/10/11浙大微电子9/47

集成电路封装集成电路测试划片机、粘片机、键合机、包封机、切筋打弯机、芯片、塑封料、引线框架、金丝………测试设备、测试程序、测试夹具、测试探针卡、测试、分选、包装……集成电路用户电脑及网络、通信及终端（手机）、电视机、DVD、数码相机、其他

2023/10/11浙大微电子10/47产业链的垂直分工和IDM？IC产业主要由设计业、制造业、封测业组成（参考写书、印书、装订书的概念）设计封装测试制造除此之外，还有半导体材料、工艺加工设备、设计软件工具等附加产业7、垂直产业分工2023/10/11浙大微电子11/47产业分工特点产业分类产业链中位置产业特点投资金额（美元）人均产值(万美元)设计上游智力密集型开发一款IC产品在百万到千万70-100制造加工中游资金、技术密集型具有高风险、高投入、高利润特点12英寸生产线需20亿18英寸高达100亿12-50封装测试下游劳动、设备密集型从千万到数亿10IDM整条302023/10/11浙大微电子12/47集成电路企业的人力资源配置资料来源：拓撲产业研究所设计芯片制造封装测试企业联发科台积电日月光总人数（人）18172302014032博士5.56%2.90%0.20%硕士85.24%29.70%4.30%本科大学

19.90%53.70%大专9.09%18.90%

高中及以下0.11%28.60%41.80%2023/10/11浙大微电子13/472023/10/11浙大微电子14/47高薪原因分析入行门槛高必须掌握电子学科的一般知识必须掌握众多的IC设计工具（很难自学）必须有先进工艺的流片经验（普通高校无法提供此类机会）人才稀少，缺口巨大，供不应求国家重视，投入巨大。研究生毕业去向2023/10/11浙大微电子15/47国家示范性微电子学院（2015）：

有条件的高校与大公司联手培养IC设计人才信电系信息科学与通信专业电子科学与技术专业电路所电子所微电子与光电子所信电学院信息科学与通信系电子科学与技术系电路所电子所微电子学院微纳电子所超大规模集成电路设计所2023/10/11浙大微电子16/47第一讲

内容一、基本概念二、内容定位及与行业/产业/就业的关系三、集成电路设计师的成长之路计算机通信家电航天国防交通医疗安全IC

芯片是电子信息产业的核心和基础智慧城市和智慧地球机器换人近场通信手机支付电子商务与电子政务信息安全互联网与物联网云计算与大数据智能电视智能终端2023/10/11浙大微电子18/47USB闪存汽车电子音响设备DVD播放器移动终端游戏机视频电话流媒体高清影像各种产品形式无处不在2023/10/11浙大微电子19/47应用处理器芯片基带处理芯片射频芯片内存芯片音频芯片传感器芯片电源管理芯片等

移动终端2023/10/11浙大微电子人均>100颗芯片20/120

2017年全球半导体产业排行Top10美国5欧洲1日本1韩国2新加坡12023/10/11浙大微电子21/120中国IC设计企业2017年Top102023/10/11浙大微电子22/120国内排名2016年中国半导体制造Top102023/10/11浙大微电子23/1202017全球半导体封装TOP102023/10/11浙大微电子24/120中国半导体产业主要集聚地区2023/10/11浙大微电子25/47从十五开始我国高度重视发展微电子产业

我国半导体产业从“十五”开始起步，进入飞速发展期。五年吸引投资累计160亿美元，是过去30年总投资的4倍多。2023/10/11浙大微电子26/120十一五出台2005-2020年国家科技重大专项——核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（集成电路领域）——极大规模集成电路制造装备及成套工艺（集成电路领域）——新一代宽带无线移动通信网——高档数控机床与基础制造装备——大型油气田及煤层气开发——大型先进压水堆及高温气冷堆核电站——水体污染的控制与治理。——转基因生物新品种培育——重大新药创制。——艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治——大型飞机——高分辨率对地观测系统——载人航天与探月工程

2023/10/11浙大微电子27/120“十二五”信息产业六项重大工程

集成电路升级工程平板显示和彩电工业转型工程

TD-SCDMA第三代移动通信产业新跨越工程数字影视推广工程计算机提升和下一代互联网应用工程软件及信息服务培育工程2023/10/11浙大微电子28/120“十三五”一年内大陆半导体厂投资情况2023/10/11浙大微电子29/120厂商地区投资额（亿美元）产线或产品台积电南京19512吋厂联电厦门6212吋厂力晶合肥135LCD驱动IC武汉新芯武汉2403DNAND清华紫光深圳NADRAM—NANDFLASHDkema淮安20影像感测器AOS重庆7晶圆制造封测第一讲

内容一、基本概念二、内容定位及与行业/产业/就业的关系三、集成电路设计师的成长之路微电子学科基础物理—大学物理、热物理与统计力学、量子力学、固体物理、半导体物理、（深亚微米）器件物理等器件/电路原理—电子线路原理、晶体管原理、模拟IC设计原理、数字IC设计原理、

ASIC设计原理、半导体工艺原理等实验—电子线路实验、专业基础实验、半导体工艺实验、版图绘制实验、专题实验、毕业设计、IC课程设计2023/10/11浙大微电子31/47微电子学科毕业生

重点专业课程（23.5学分）

1、固体物理与半导体物理（2+3）

2、微电子学（微电子器件）（3）

3、专用集成电路设计技术基础（2）

4、数字集成电路设计（3）

5、模拟集成电路设计（3）

6、微电子工艺技术（2.5）

7、微电子工艺实习（含版图）及参观实习(2+1)

8、集成电路设计专题研究（2）2023/10/11浙大微电子32/47芯片技术学习周期Idea—设计—样品—产品在校本科生（学设计，仿真通过）在校研究生（出样品，测试通过）社招的工程师？（做产品，良率通过）2023/10/11浙大微电子33/47在校本科生Idea设计仿真通过—功能正确模拟IC设计工具Sch.composerSpiceVirtuoso数字IC设计工具ModelsimDesignCompilerAstro模拟IC设计原理数字IC设计原理2023/10/11浙大微电子34/47在校研究生Idea设计

样品

测试通过—参数达标

2023/10/11浙大微电子35/47社招的工程师？Idea设计

样品

产品良率通过—稳定性好2023/10/11浙大微电子36/47产品与样品的区别和考量重点样品：理论为主、功能为主、性能为主、水平为主、发表为主理论已经成熟、电路已经成熟，努力跟踪国际水平。产品：工艺为主、良率为主、可靠性为主、成本为主、市场为主低端产品已成熟、高端产品国产化任重道远（核高基）。从样品设计到产品设计增加的考量（研究的路）：可靠性（如ESD防护能力、工作寿命等）工艺涨落对产品性能指标的影响工艺涨落对产品一致性的影响2023/10/11浙大微电子37/120谢谢浙大微电子与光电子研究所电邮:hany@浙大微电子所网址:/ic2023/10/11浙大微电子38/47黄金十年世界和中国IC设计业的发展状况2023/10/11浙大微电子39/470102030405060708091011年均增长率全球销售额（亿美元）189208240332404494530542549625649设计业12.8%半导体业5.1%增长率(%)6.010.125.027.720.623.67.12.41.313.63.8占半导体产业比重12.313.414.715.617.620.019.821.824.321.021.7半导体产业增长率(%)-321.818.328.06.88.93.8-2.8-9.031.80.4中国大陆销售额(亿元人民币)12.325.057.681.5154234267340379549636设计业52.3%半导体业24.2%增长率(%)36.810313041.584.056.014.134.85.544.625.1占IC产业比重6.69.215.814.920.622.220.726.231.233.834.2占全球IC设计业比重%11.82.33.14.35.