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集成电路原理与设计 Chapter1 绪论 第1章 绪 论 1.1 集成电路基本概念及分类 基本概念 集成电路（Integrated Circuit, IC） 把多个器件及其之间的连线同时制作在一个芯片上，形成一块独立的、具有一定功能的整体电路。 1.1 集成电路基本概念及分类 基本概念 集成度（integrity） 单个芯片上集成的元器件数目。通常采用单片上集成的晶体管数目表示。 集成度越高，单片上晶体管数目越多，芯片复杂度越高，电路可实现的功能越强。 1.1 集成电路基本概念及分类 基本概念 特征尺寸（characteristic dimension ） 一条工艺线上能加工的最小尺寸，即芯片光刻图形的最小尺寸。 设计角度：设计规则中最小设计尺寸单位；反映了集成电路版图图形的精细程度。 器件角度：器件中的最小线条宽度，对MOS器件而言为栅极决定的沟道几何长度。 工艺角度：确切的定义为最小半节距，即光刻图形最小节距（pitch）的一半。 1.1 集成电路基本概念及分类 基本概念 性能评价 速度：工作频率（最大工作频率），与延时密切相关 面积：芯片面积，与工艺、后端设计相关 功耗：静态功耗与动态功耗，与工作电压、工作频率、面 积相关 其它：设计复杂度、可靠性、抗干扰特性、可重用性等等。 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按集成度分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按电路结构功能分类 1）模拟集成电路（Analog IC）：处理模拟信号的IC。 例如：OP（Operational Amplifier, 运算放大器） SCF（Switched Capacitor Filter,开关电容滤波器) 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按电路结构功能分类 4）射频集成电路（Radio Frequency IC,RFIC） 应用于无线通信系统的高频、超高频集成电路，指从天线到收、发基带信号为止的这部分电路，包括接收射频、发射射频及频率合成三部分。 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按制造工艺分类 1）双极型集成电路（Bipolar IC）：最早采用的工艺（1958），由双极型晶体管及与其工艺兼容的电阻、电容等器件组成； 分类（数字IC）： 饱和型逻辑电路：DCTL（Direct-Coupled Logic，直接耦合逻辑） RTL（Resistor-Transistor Logic，电阻晶体管逻辑） DTL（Diode-Transistor Logic，二极管晶体管逻辑） HTL（High Threshold-Transistor Logic，高阈值晶体管逻辑） TTL（Transistor-Threshold Logic， 晶体管-晶体管逻辑） I2L（Integrated Injection Logic，集成注入逻辑） TTL: 集成电路的输入输出级全采用晶体管组成的单元门电路，将之前的逻辑电路中的电阻、二极管改为使用多发射极晶体管构成。 I2L：在NPN晶体管的基极接有PNP晶体管作为恒流源，采用公共发射区，集成多个NPN晶体管反相器的基本门电路。 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按制造工艺分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按实现方式分类 1.1 集成电路基本概念及分类 分类 按芯片应用范围分类 1）通用集成电路（General IC） 面向多用途的IC，例如：通用微处理器、通用放大器等 1.1 集成电路基本概念及分类 小结 基本概念 集成电路、集成度、特征尺寸、性能评价 分类