集成电路与EDA技术的发展

《集成电路与EDA技术的发展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成电路与EDA技术的发展（94页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、2021/8/612021/8/62社会发展的两大趋势：社会发展的两大趋势：社会信息化；社会信息化；经济全球化。经济全球化。我国的政治主张：我国的政治主张：和平与发展。和平与发展。美国的主张：美国的主张：集成电路等高技术领域要保持超过中国集成电路等高技术领域要保持超过中国二十年的优势。二十年的优势。Intel公司总裁贝瑞特曾说：公司总裁贝瑞特曾说：“美国只占世界人口美国只占世界人口的的4，我要征服另外，我要征服另外96的人心。的人心。”2021/8/63农业经济农业经济工业经济工业经济知识经济知识经济基本资源基本资源土土 地地矿矿 产产知识（信息）知识（信息）标志产品标志产品 粮棉、畜产粮棉、

2、畜产 汽车、电器汽车、电器 芯片、软件、知识芯片、软件、知识能源消耗能源消耗低低高高低低发展速度发展速度低低较较 高高更更 高高环境影响环境影响较较 好好差差好好整体速度整体速度低低较较 高高更更 高高知识经济的特征知识经济的特征2021/8/64国家为什么要大力发展集成电路？国家为什么要大力发展集成电路？社会发展的需要：社会发展的需要：集成电路是最能体现知识经济特征的典集成电路是最能体现知识经济特征的典型产品之一。型产品之一。经济发展的需要：现代经济发展的数据表明，经济发展的需要：现代经济发展的数据表明，GDP每增长每增长100元，需要元，需要10元左右电子工业产值和元左右电子工业产值和12

3、元集成电路产值元集成电路产值的支持。到的支持。到2010年，集成电路全行业销售额将达到年，集成电路全行业销售额将达到1万亿美万亿美元，它将支持元，它将支持68万亿美元的电子装备和万亿美元的电子装备和30万亿美元的电子万亿美元的电子信息服务业，后者相当于信息服务业，后者相当于1997年全世界年全世界GDP的总和。目前发的总和。目前发达国家信息产业产值已占国民经济总产值的达国家信息产业产值已占国民经济总产值的40%60%，国，国民经济总产值增长部分的民经济总产值增长部分的65%与集成电路有关。与集成电路有关。国家安全的需要：集成电路是信息化的基础，芯片的供应国家安全的需要：集成电路是信息化的基础，

4、芯片的供应和芯片的安全性问题。和芯片的安全性问题。2021/8/65 预计到预计到2005年，全国集成电路产量要达到年，全国集成电路产量要达到200亿块，销售亿块，销售额达到额达到600800亿元，约占当时世界市场份额的亿元，约占当时世界市场份额的23，满，满足国内市足国内市30的需求。到的需求。到2010年，全国集成电路产量要达到年，全国集成电路产量要达到500亿块，销售额达到亿块，销售额达到2000亿元左右，占当时世界市场份额的亿元左右，占当时世界市场份额的5，满足国内市场，满足国内市场50的需求。的需求。硅集成电路的发展趋势有集成度提高、圆片直径增大、特硅集成电路的发展趋势有集成度提高、

5、圆片直径增大、特征尺寸减少、功耗增大、互连线层数增多等。目前，以征尺寸减少、功耗增大、互连线层数增多等。目前，以025微米微米CMOS技术为主流的微电子技术已经进入大生产阶段，芯技术为主流的微电子技术已经进入大生产阶段，芯片的集成度达到片的集成度达到108-109量级。预计到量级。预计到2006年，单片系统集成芯年，单片系统集成芯片将达到如下指标：最小特征尺寸为片将达到如下指标：最小特征尺寸为01微米、芯片集成度达微米、芯片集成度达2亿个晶体管、芯片面积为亿个晶体管、芯片面积为520平方毫米、平方毫米、79层金属连线、管层金属连线、管脚数为脚数为4000个、工作电压为个、工作电压为09-12V

6、、工作频率、工作频率2-25GHz，功耗功耗160瓦。到瓦。到2010年，特征尺寸为年，特征尺寸为007微米的微米的64GbDRAM产品将投人批量生产。产品将投人批量生产。2021/8/66政府的策略：政府的策略：中共中央国务院关于加强技术创新，中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定发展高科技，实现产业化的决定指出：指出：“突出高新技术产突出高新技术产业领域的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别业领域的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面

7、，化电子产品等方面，加强高新技术创新，形成一批拥有加强高新技术创新，形成一批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业”。专家的共识：专家的共识：中国科学院、中国工程院专门成立了包中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等10位院士组成的专家咨位院士组成的专家咨询组。在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在询组。在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在“十十五五”期间要像当年搞期间要像当年搞“两弹一星两弹一星”一样，集中国家有限的人一样，集中国家有限的人力和财力，开发有自主知识产权的新一代微电

8、子核心工艺技力和财力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产品。术及产品。专家的意见和政府的策略专家的意见和政府的策略2021/8/67 党的十五届五中全会明确指出，信息化是我国产业优化党的十五届五中全会明确指出，信息化是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节，要把推进国民经济升级和实现工业化、现代化的关键环节，要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置。大力推进国民经济和社会信息和社会信息化放在优先位置。大力推进国民经济和社会信息化，是覆盖现代化建设全局的战略举措。要以信息化带动工化，是覆盖现代化建设全局的战略举措。要以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发

9、展。业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展。信息产业作为国民经济的基础产业、先导产业、支柱产业信息产业作为国民经济的基础产业、先导产业、支柱产业和战略性产业，对国民经济、国家安全、人民生活和社会进步和战略性产业，对国民经济、国家安全、人民生活和社会进步正在发挥着越来越重要的作用。正在发挥着越来越重要的作用。当今世界，以信息技术为核心的高新技术的发展，极大当今世界，以信息技术为核心的高新技术的发展，极大地改变了人们的生产、生活方式和国际经济、政治关系地改变了人们的生产、生活方式和国际经济、政治关系，同同时也有力地促进了世界新军事变革的发展。信息化是当代科时也有力地促进了世界新军事变革的发

10、展。信息化是当代科技革命、社会变革最重要的推动因素。江泽民强调指出：要技革命、社会变革最重要的推动因素。江泽民强调指出：要坚持以信息化带动机械化，以机械化促进信息化，实现机械坚持以信息化带动机械化，以机械化促进信息化，实现机械化、信息化建设的复合式发展，完成机械化、信息化建设的化、信息化建设的复合式发展，完成机械化、信息化建设的双重历史任务。朱鎔基总理在政府工作报告中强调：要积极双重历史任务。朱鎔基总理在政府工作报告中强调：要积极发展对经济增长有重大带动作用的高新技术产业。大力推进发展对经济增长有重大带动作用的高新技术产业。大力推进信息化，用信息化带动工业化。广泛采用先进适用技术改造信息化，用

11、信息化带动工业化。广泛采用先进适用技术改造传统产业，努力振兴装备制造业。传统产业，努力振兴装备制造业。2021/8/68l1999年年8月月20日日中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定技，实现产业化的决定中，集成电路设计与制造被放在电子信中，集成电路设计与制造被放在电子信息领域高技术创新的第一位。息领域高技术创新的第一位。l鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策(2000.6.24)l上海市人民政府批转人事局关于本市进一步做好吸引微电子紧缺上海市人民政府批转人事局关于本市进一步做好吸引微电

12、子紧缺人才工作意见的通知人才工作意见的通知(2000.9.8)l信息产业信息产业”十五十五”计划纲要计划纲要(2001.5)l集成电路集成电路“十五十五”专项规划思路专项规划思路(2001.9)l集成电路布图设计保护条例集成电路布图设计保护条例(2001.10.1)l上海市海外留学人员来沪创办软件和集成电路设计企业创业资助上海市海外留学人员来沪创办软件和集成电路设计企业创业资助专项资金管理暂行办法专项资金管理暂行办法（2002.6.1）l集成电路设计企业及产品认定实施细则集成电路设计企业及产品认定实施细则(2001.7.21)l十五期间，国家支持的北京、上海、杭州、无锡、西安、成都、十五期间，

13、国家支持的北京、上海、杭州、无锡、西安、成都、深圳深圳7个国家级集成电路设计产业化基地已经建成。个国家级集成电路设计产业化基地已经建成。2021/8/69 目前基地企业已达58家。设计企业20家2021/8/610入住企业28家，加盟企业44家。2021/8/6112021/8/6122021/8/613我国集成电路发展遇到的障碍：我国集成电路发展遇到的障碍：资金、技术、人才资金、技术、人才两大两大“瓶颈瓶颈”：一个是集成电路设计缺乏专利，二是集一个是集成电路设计缺乏专利，二是集成电路制造缺乏设备。成电路制造缺乏设备。资金：资金：让出市场，引进外资；让出市场，引进外资；技术：技术：引进生产线，

14、技术本地化；引进生产线，技术本地化；人才：人才：引进、培养。引进、培养。出路：出路：中国要成为半导体大国出路，最保险的捷径就是中国要成为半导体大国出路，最保险的捷径就是重点发展芯片设计，设计人才严重匮乏成为最大的重点发展芯片设计，设计人才严重匮乏成为最大的“瓶瓶颈颈”。2021/8/614分布：分布：上海、无锡和杭州三地占上海、无锡和杭州三地占40%，北京占，北京占26%，深圳为，深圳为18%，成都，成都/重庆占重庆占5%，西安和，西安和武汉分别为武汉分别为4%和和3%。规模：规模：平均每个公司有平均每个公司有6个产品系列，个产品系列，44%的的公司产品系列在公司产品系列在5个以下，个以下，2

15、0个以上占个以上占10%。水平：水平：最大设计规模为最大设计规模为200万门。数字万门。数字IC产品产品的设计水平主要集中在的设计水平主要集中在0.25到到0.5微米以及微米以及0.5到到1.5微米内，分别占微米内，分别占34%和和29%，小于，小于0.25微米微米仅占仅占20%；模拟；模拟IC中中50%采用采用0.5到到1.5微米，微米，1.5微米以上占微米以上占42%。2021/8/6152021/8/6162021/8/6172021/8/6182021/8/6192021/8/6202021/8/621当前设计反复次数为当前设计反复次数为3到到4次：次：2021/8/6222021/8

16、/6232021/8/6242021/8/625l厦门联创微电子股份有限公司厦门联创微电子股份有限公司 l 重庆西南集成电路设计有限公司重庆西南集成电路设计有限公司 l 杭州士兰微电子股份有限公司杭州士兰微电子股份有限公司 l 中国华大集成电路设计中心中国华大集成电路设计中心 l 北京华虹北京华虹NEC集成电路设计有限公司集成电路设计有限公司 l 南京微盟电子有限公司南京微盟电子有限公司l 成都华微电子系统有限公司成都华微电子系统有限公司l 深圳市国微电子股份有限公司深圳市国微电子股份有限公司 l 无锡华晶矽科微电子有限公司无锡华晶矽科微电子有限公司l 大唐微电子技术有限公司大唐微电子技术有限

17、公司 l 无锡市华方微电子有限公司无锡市华方微电子有限公司 2021/8/626l 北京微辰信息公司北京微辰信息公司 l 无锡爱芯科微电子公司无锡爱芯科微电子公司 l 西安亚同集成电路技术公司西安亚同集成电路技术公司 l 杭州国芯科技公司杭州国芯科技公司 l 华科微电子（深圳）有限公华科微电子（深圳）有限公司司l 北京六合万通微电子公司北京六合万通微电子公司 l 深圳中兴集成电路设计公司深圳中兴集成电路设计公司l 北京华虹集成电路设计公司北京华虹集成电路设计公司 l 北京希格玛晶华微电子公北京希格玛晶华微电子公司司 l 北京中星微电子公司北京中星微电子公司 l 西安深亚电子有限公司西安深亚电子

18、有限公司 l 杭州友旺有限公司杭州友旺有限公司 l 西安联圣科技有限公司西安联圣科技有限公司 l 北京火马微电子技术公司北京火马微电子技术公司 l 北京东世半导体技术公司北京东世半导体技术公司 l 苏州市华芯微电子有限公苏州市华芯微电子有限公司司 2021/8/627l 深圳艾科创新微电子有限公司深圳艾科创新微电子有限公司 l 苏州国芯科技有限公司苏州国芯科技有限公司 l 深圳市爱思科微电子有限公司深圳市爱思科微电子有限公司 l 珠海炬力集成电路设计有限公司珠海炬力集成电路设计有限公司 l 四川绵阳凯路微电子有限公司四川绵阳凯路微电子有限公司 l 江苏意源微电子技术有限公司江苏意源微电子技术有

19、限公司 2021/8/628l 武汉昊昱微电子有限公司武汉昊昱微电子有限公司 l 武汉亚芯微电子有限公司武汉亚芯微电子有限公司 l 无锡亿晶电子有限公司无锡亿晶电子有限公司 l 无锡力芯微电子有限公司无锡力芯微电子有限公司 l 无锡硅科动力技术有限公无锡硅科动力技术有限公司司 l 美新半导体（无锡）有限美新半导体（无锡）有限公司公司 l 绍兴科强半导体有限公司绍兴科强半导体有限公司 l 北京多思科技工业园股份北京多思科技工业园股份有限公司有限公司l 北京凯赛德航天系统集成北京凯赛德航天系统集成设计有限公司设计有限公司 l 三菱四通集成电路设计中三菱四通集成电路设计中心有限公司心有限公司 l 陕

20、西美欧电信技术有限公陕西美欧电信技术有限公司司l 西安中芯微电子技术有限西安中芯微电子技术有限公司公司l 科广电子（珠海）有限公科广电子（珠海）有限公司司2021/8/629“十五十五”第二批国家自然科学基金重大项目申请指南第二批国家自然科学基金重大项目申请指南先进电子制造中的重要科学技术问题研究先进电子制造中的重要科学技术问题研究电子信息产业是关系国家利益和安全的基础性和战略性产业，电子信息产业是关系国家利益和安全的基础性和战略性产业，成为世界电子制造强国是我国二十一世纪发展的战略目标，实现这成为世界电子制造强国是我国二十一世纪发展的战略目标，实现这一目标的关键是必须能自主提供电子产业的先进

21、制造工艺、技术和一目标的关键是必须能自主提供电子产业的先进制造工艺、技术和装备。本项研究旨在从前瞻性基础研究入手，选择装备。本项研究旨在从前瞻性基础研究入手，选择IC后封装装备和后封装装备和硬盘驱动器制造面临的重大关键技术为背景，选择有条件可能突破硬盘驱动器制造面临的重大关键技术为背景，选择有条件可能突破的四个重要科学问题开展研究。揭示电子制造领域的新现象、新规的四个重要科学问题开展研究。揭示电子制造领域的新现象、新规律；提出新理论、新方法和新技术律；提出新理论、新方法和新技术,初步建立面向下一代电子制造的初步建立面向下一代电子制造的理论体系，争取在国际电子制造理论领域占有一席之地；造就一批理

22、论体系，争取在国际电子制造理论领域占有一席之地；造就一批从事该领域前沿科学研究的具有创新思想的高科技人才；为我国电从事该领域前沿科学研究的具有创新思想的高科技人才；为我国电子制造业拥有自主知识产权的新装备和新工艺、实现跨越式发展提子制造业拥有自主知识产权的新装备和新工艺、实现跨越式发展提供技术基础。供技术基础。研究期限：研究期限：4年拟资助经费：拟资助经费：国家自然科学基金委国家自然科学基金委800万，上海市科委万，上海市科委800万万 2021/8/630十一、超高密度、高速光十一、超高密度、高速光-磁混合数字信息储存研究磁混合数字信息储存研究研究期限：研究期限：4拟资助经费：拟资助经费：8

23、00万元十三、未来移动通信系统基础理论与技术研究十三、未来移动通信系统基础理论与技术研究研究期限：研究期限：4年拟资助经费：拟资助经费：700万2021/8/631国家重点基础研究发展规划国家重点基础研究发展规划（973计划）计划）新一代化合物半导体电子器件与电路研究新一代化合物半导体电子器件与电路研究依托部门：依托部门：中国科学院首席科学家：首席科学家：钱鹤 中国科学院微电子中心起止年限：起止年限：2002-2007系统芯片中新器件新工艺的基础研究系统芯片中新器件新工艺的基础研究依托部门：依托部门：教育部首席科学家：首席科学家：张 兴 北京大学起止年限：起止年限：2000-2005新型超高密

24、度、超快速光信息存储与处理的基础研究新型超高密度、超快速光信息存储与处理的基础研究依托部门：依托部门：教育部 首席科学家：首席科学家：徐端颐 清华大学起止年限：起止年限：1999-20042021/8/632国家自然科学基金重大研究计划国家自然科学基金重大研究计划半导体集成化芯片系统基础研究半导体集成化芯片系统基础研究2002年项目申请指南年项目申请指南科学目标科学目标“半导体集成化芯片系统基础研究半导体集成化芯片系统基础研究”是国家自然科学基是国家自然科学基金委员会组织实施的重大科学研究计划。其宗旨在于：以超金委员会组织实施的重大科学研究计划。其宗旨在于：以超过当前国际微电子生产水平过当前国

25、际微电子生产水平2至至3代的芯片系统（代的芯片系统（SOC：system on chip）需要解决的重要科学问题为研究对象，开展）需要解决的重要科学问题为研究对象，开展广泛、深入的基础研究，为我国广泛、深入的基础研究，为我国2005年至年至2010年及其后的微年及其后的微电子科技与电子科技与IC产业发展提供解决关键问题的科学方法，从而产业发展提供解决关键问题的科学方法，从而促进我国电子信息工业高速、持续地发展。促进我国电子信息工业高速、持续地发展。“半导体集成化半导体集成化芯片系统基础研究芯片系统基础研究”反映了微电子领域在本世纪最现实、最反映了微电子领域在本世纪最现实、最迫切的发展方向，即由

26、集成电路迫切的发展方向，即由集成电路(IC)向集成系统向集成系统(IS)方向的转方向的转变。变。总经费为总经费为4000万元万元 2021/8/633清华大学清华大学 电子系统与专用集成电路技术研究中心电子系统与专用集成电路技术研究中心 MOS多项目服务多项目服务东南大学东南大学 东南大学射频与光电集成电路研究所东南大学射频与光电集成电路研究所 MOS多项目服务多项目服务MCPS北京大学北京大学 北京大学微电子研究所北京大学微电子研究所西安交通大学西安交通大学 西安交通大学微电子研究所西安交通大学微电子研究所合肥工业大学合肥工业大学 合肥工业大学微电子设计研究所合肥工业大学微电子设计研究所教育

27、部教育部IC设计网上合作研究中心设计网上合作研究中心2021/8/634l到到2001年年12月月29日，科技部先后批准了上海、西安、日，科技部先后批准了上海、西安、无锡、北京、成都、杭州、深圳等无锡、北京、成都、杭州、深圳等7个国家级芯片设计个国家级芯片设计产业基地。广州、青岛、天津、成都、苏州、珠海等产业基地。广州、青岛、天津、成都、苏州、珠海等地也纷纷上马芯片厂，而且投资额、规模一个比一个地也纷纷上马芯片厂，而且投资额、规模一个比一个大。我国集成电路产业已经形成了以上海为主的长江大。我国集成电路产业已经形成了以上海为主的长江三角洲、深圳为主的珠江三角洲地区和北京为主的京三角洲、深圳为主的

28、珠江三角洲地区和北京为主的京津塘地区三个集成电路企业聚集区。津塘地区三个集成电路企业聚集区。l2000年底，据统计全国芯片设计企业将近年底，据统计全国芯片设计企业将近100家，但到家，但到2002年上半年，这个数字已经翻了一番，达到约年上半年，这个数字已经翻了一番，达到约200家。家。技术水准也实现了质的突破，从技术水准也实现了质的突破，从0.35-0.5微米上升到微米上升到0.25-0.18微米，甚至微米，甚至0.13微米的技术产品也有人在开发，微米的技术产品也有人在开发，已形成包括芯片设计、芯片制造、封装测试、设备制已形成包括芯片设计、芯片制造、封装测试、设备制造、配套服务在内的完整半导体

29、产业链和创新链。造、配套服务在内的完整半导体产业链和创新链。l2000200020012001年对集成电路产业的投资将近年对集成电路产业的投资将近400400亿元，亿元，是过去是过去3030年投资总和的年投资总和的2 2倍以上。倍以上。20022002年投资超过年投资超过200200亿元。亿元。2021/8/635上海的集成电路协会有上海的集成电路协会有220个会员，其中外国独资公司个会员，其中外国独资公司70个，个，集成电路设计公司有集成电路设计公司有70家，芯片制造商家，芯片制造商7家，总投资家，总投资93亿美亿美元，创造了全国元，创造了全国50%以上集成电路产业的产值。以上集成电路产业的

30、产值。张江高科技园区力争在张江高科技园区力争在10年内，引进年内，引进20条芯片生产线，条芯片生产线，150家芯片设计企业，家芯片设计企业，30家光掩膜、封装测试企业，园区整个家光掩膜、封装测试企业，园区整个集成电路产业产值将达到上百亿美元。集成电路产业产值将达到上百亿美元。2021/8/636世界上第一块世界上第一块SPARC V8系列专门应用于嵌入式实时领域的系列专门应用于嵌入式实时领域的32位位S698处理器芯片近日在珠海国家软件产业基地留学生创业园欧比特处理器芯片近日在珠海国家软件产业基地留学生创业园欧比特（珠海）软件工程有限公司一次性流片成功，并通过运行测试。它（珠海）软件工程有限公

31、司一次性流片成功，并通过运行测试。它由中国人自己设计研制，这款内嵌由中国人自己设计研制，这款内嵌64位浮点运算器是世界第一个登位浮点运算器是世界第一个登上上SPARC V8系列嵌入式处理器芯片领域制高点的高端产品，芯片系列嵌入式处理器芯片领域制高点的高端产品，芯片主频达主频达133MHZ，支持，支持Linux、RTEMS、ORION等操作系统，具有等操作系统，具有流水线处理结构，集成度高等特点。流水线处理结构，集成度高等特点。上个世纪上个世纪80年代以来，嵌入式处理器芯片技术从美国年代以来，嵌入式处理器芯片技术从美国Intel公司公司的的X86、Motorola公司的公司的68K两大系列分割天

32、下，到近年来法国两大系列分割天下，到近年来法国TEMIC公司公司SPARC V7系列的成功超越，各国精英都在奋力抢占嵌系列的成功超越，各国精英都在奋力抢占嵌入式处理器技术的制高点。入式处理器技术的制高点。据悉，据悉，S698是继国内是继国内“方舟方舟”、“龙芯龙芯”、“众志众志”处理器芯处理器芯片之后，又一具有高技术档次和自主知识产权的片之后，又一具有高技术档次和自主知识产权的“中国芯中国芯”家族新家族新成员，它的设计研制和运行测试成功，标志着世界嵌入式芯片技术成员，它的设计研制和运行测试成功，标志着世界嵌入式芯片技术在实际工程应用方面取得了重大突破。在实际工程应用方面取得了重大突破。2021

33、/8/637王志功说：王志功说：“目前制造工艺每年增长目前制造工艺每年增长58%，设计能力每，设计能力每年只提高年只提高21%。这样下去落差会越来越大。这样下去落差会越来越大”。台湾省拥有的集成电路专业人员多达台湾省拥有的集成电路专业人员多达2万，中国内地到万，中国内地到2002年却只有年却只有1.5万人，万人，1999年只有年只有2000人，且大多集中人，且大多集中于半导体领域，占于半导体领域，占75%，高层次的系统设计人才只有，高层次的系统设计人才只有2000多人。而发达国家与地区的人才结构正好倒了过多人。而发达国家与地区的人才结构正好倒了过来来半导体占半导体占25%，其余，其余75%是高

34、层次的系统设计人是高层次的系统设计人才。根据我国集成电路产业的发展规划，才。根据我国集成电路产业的发展规划，“十五十五”期间期间我国需要我国需要IC设计人才设计人才15万，巨大的人才缺口已经成为制万，巨大的人才缺口已经成为制约国内芯片产业的瓶颈。现在一个刚毕业的本科生去当约国内芯片产业的瓶颈。现在一个刚毕业的本科生去当设计师，年薪可达到设计师，年薪可达到8万元。万元。“国外回来的高水准国外回来的高水准IC设设计人员，年薪计人员，年薪120万元我也要。万元我也要。”南京斯威特集团董事南京斯威特集团董事长严晓群说。长严晓群说。专家对专家对IC设计人才需求的看法设计人才需求的看法2021/8/638

35、l上海预计到上海预计到2005年有年有20条生产线，条生产线，2010年增加到年增加到30条条生产线，到生产线，到20082008年预计需要年预计需要2828万万ICIC设计人才。而上海设计人才。而上海市集成电路行业协会统计显示：市集成电路行业协会统计显示：1998-2002五年间，五年间，上海微电子专业培养的上海微电子专业培养的IC人才累计不过人才累计不过1470人。人。l根据北京市发展微电子产业的建设规划，到根据北京市发展微电子产业的建设规划，到2010年，年，北京市要逐步建成北京市要逐步建成20条左右大规模高水平的芯片生产条左右大规模高水平的芯片生产线，线，200家高水平的家高水平的IC

36、卡专业设计公司。据预测，北京卡专业设计公司。据预测，北京市微电子产业将超过市微电子产业将超过2000亿元人民币。亿元人民币。l美国美国ICIC设计人员设计人员4040多万。多万。2021/8/639集成电路发展趁势集成电路发展趁势：目前仍以摩尔定律所揭示的规目前仍以摩尔定律所揭示的规律向前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软硬律向前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软硬件协同设计、具有知识产权的内核（件协同设计、具有知识产权的内核（IP核）复用和超核）复用和超深亚微米技术为支撑的系统芯片深亚微米技术为支撑的系统芯片(System on ChipSOC)是超大规模集成电路发展的趋势和新世纪集成是

37、超大规模集成电路发展的趋势和新世纪集成电路的主流。电路的主流。IC产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是一个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统。一个带有柔性性能的软、硬件集合体的

38、电子系统。SoC是微电子领域是微电子领域IC设计的最终目标设计的最终目标 2021/8/640多学科融合与渗透多学科融合与渗透2021/8/641不同时代的设计方法学不同时代的设计方法学2021/8/642SOC设计方法学设计方法学2021/8/6432021/8/644传统的传统的ASIC设计与深亚微设计与深亚微米集成电路设米集成电路设计流程比较计流程比较2021/8/645l设计复用。是一个关键问题。设计复用。是一个关键问题。l接口接口 问题。问题。l时序收敛问题。互连线延迟越来越突出。时序收敛问题。互连线延迟越来越突出。l设计验证，最大的挑战，设计验证，最大的挑战，70%的工作量。的工作

39、量。l价格。价格。l工艺兼容性问题。也是一个关键问题。工艺兼容性问题。也是一个关键问题。l过细分工带来的问题。过细分工带来的问题。l设计语言问题。设计语言问题。l低功耗问题。低功耗问题。2021/8/646核的分类与定义核的分类与定义SoC由各种片上功能的嵌入式核组合而成。由各种片上功能的嵌入式核组合而成。软核软核 是用可综合的是用可综合的RTL描述或者通用库元件的网表形描述或者通用库元件的网表形式表示的可复用模块。用户须负责实际的实现和版图。式表示的可复用模块。用户须负责实际的实现和版图。固核固核 是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，甚至可

40、用某种工艺技术进行优化的可复用模块。它们以综甚至可用某种工艺技术进行优化的可复用模块。它们以综合好的代码或通过库元件的网表形式存在。合好的代码或通过库元件的网表形式存在。硬核硬核 是指在性能、功率和面积上经过优化并映射到特是指在性能、功率和面积上经过优化并映射到特定工艺技术的可复用模块。它们以完整的布局布线的网表定工艺技术的可复用模块。它们以完整的布局布线的网表和诸如和诸如GDSII（一种版图数据文件格式）格式的固定版图（一种版图数据文件格式）格式的固定版图形式存在。形式存在。2021/8/647软软核核固固核核软软核核可复用性可复用性可移植性可移植性灵活性灵活性较高的可预言性和性能，短的上市

41、时间，较高的可预言性和性能，短的上市时间，较高的价格及较高的价格及IP提供商的工作量提供商的工作量2021/8/648特定功能核B特定功能核A特定功能核CA/D,D/APCITAPPLL胶联逻辑存储器微处理器核存储器存储器基于嵌入式核的基于嵌入式核的SoC的一般结构的一般结构存储器2021/8/649系统说明文档系统说明文档高层次算法模型高层次算法模型软软/硬件划分和任务分配硬件划分和任务分配划分模型划分模型调度模型调度模型通信模型通信模型软软/硬件接口定义硬件接口定义行为模型行为模型划分划分RTL综合综合硬件硬件-软件协同仿真软件协同仿真/检验检验创建住址模型，创建住址模型，分析与确认分析与

42、确认软件设计要求软件设计要求用例分析用例分析子系统设计子系统设计范例设计范例设计结构设计结构设计用例设计用例设计一般的软硬件一般的软硬件设计方法学设计方法学2021/8/650定义核的设计要求定义核的设计要求（功能、接口、时序）（功能、接口、时序）开发行为模型并验证开发行为模型并验证划分为子模块划分为子模块子模块的功能要求子模块的功能要求子模块子模块RTL综合综合插入可测性设计插入可测性设计子模块集成子模块集成约束条件约束条件面积面积功耗功耗速度速度子模块测试平台子模块测试平台满足满足RTL代码故障代码故障覆盖率的测试覆盖率的测试软核和固软核和固核的基于核的基于RTL综合综合的设计流的设计流程

43、程2021/8/651l移值方法学移值方法学 无网表核无网表核 与版图相关的步长与版图相关的步长 宽长比例失配宽长比例失配 手绘版图手绘版图l时序问题时序问题 时钟重分配时钟重分配 硬核宽度与间距不一致硬核宽度与间距不一致 芯片多重布线导致的芯片多重布线导致的RC寄寄生效应生效应 时序重验证时序重验证 电路时序电路时序l工艺与原始材料问题工艺与原始材料问题 非工业标准工艺特性非工业标准工艺特性 N阱衬底的连接阱衬底的连接 衬底原始材料衬底原始材料 端口与目标工艺的层间差异端口与目标工艺的层间差异l其它问题其它问题 混合信号设计不可移值混合信号设计不可移值 模拟电路的精度模拟电路的精度 功耗问题

44、功耗问题2021/8/652特征尺寸与芯片内部工作频率特征尺寸与芯片内部工作频率 2021/8/653语言语言并发并发通信通信时序时序接口接口附注附注VHDLOK不足不足极好极好文本文本IEEE标标准准SDLOK极好极好不足不足文本文本/图图形形I T U 标标准准JAVA极好极好极好极好不足不足C，C+N/AN/AN/A文本文本SpecChart极好极好OK极好极好StateChart极好极好不足不足OK图形图形PetriNet极好极好不足不足极好极好图形图形Esterel不足不足不足不足极好极好文本文本系统设计说明的描述语言系统设计说明的描述语言2021/8/654数字电路设计工具 分类分

45、类 产品名产品名制造商制造商逻辑综合器、静态时序分析逻辑综合器、静态时序分析 Blast RTL美国美国MAGMAMAGMA公司公司 V H D L/V e r i l o g-H D L Simulator（仿真工具）（仿真工具）Active-HDL美国美国AldecAldec公司公司混合语言仿真混合语言仿真 NC-sim美国美国Cadence Design Systems公司公司Verilog仿真器仿真器 Verilog-XLSystem C 仿真器仿真器NC-System CVHDL仿真器仿真器 NC-VHDL 物理综合工具物理综合工具PKS超级综合工具（带有最优化配超级综合工具（带有最

46、优化配置功能）置功能）BuildGates Extreme Verilog仿真仿真/VHDL编译器编译器VCS/Scirocco美国美国Synopsys公司公司 RTL级逻辑综合工具级逻辑综合工具DC expertVhdl/Verilog混合语法和设计混合语法和设计规范检查器规范检查器 LEDA2021/8/655数字电路设计工具(续）分类分类 产品名产品名制造商制造商FPGA综合器综合器 Synplify PRO美国美国SynplicitySynplicity公司公司物理综合物理综合Amplify 测试与原型验证测试与原型验证 Certify SC VHDL/Verilog-HDL 仿真工具

47、仿真工具ModelSim美国美国Mentor Graphics公司公司Verilog-HDL仿真工具仿真工具 TauSim美国美国Tau Simulation公司公司Hardware Accelerator ARES美国美国IKOS Systems公司公司Static Timming 解析工具解析工具 EinsTimer美国美国IBM公司公司逻辑逻辑Simulator(仿真仿真)Explore美国美国Aptix公司公司Xcite美国美国Axis Systems公司公司VirtuaLogic美国美国IKOS Systems公司公司VIVACE美国美国Mentor Graphics公司公司功耗解析

48、功耗解析/最优化工具（最优化工具（RTL）WattSmith美国美国Sente公司公司逻辑验证工具（测试向量生成）逻辑验证工具（测试向量生成）Specman Elite美国美国Verisity Design公司公司2021/8/656数字电路设计工具（续）分类分类 产品名产品名制造商制造商CODE COVERAGE工具，状態工具，状態COVERAGE工具工具 Verification Navigator/State Navigator 美国美国TransEDA公司公司Formal Verifier（等价性评价）（等价性评价）BoolesEye 美国美国IBM公司公司Tuxedo 美国美国Ver

49、plex Systems公司公司 HDL调试工具调试工具 Debussy 美国美国Novas Software公司公司 电路合成工具，行为级合成工具电路合成工具，行为级合成工具（VHDL编程）编程）BooleDozer美国美国IBM公司公司High Level电路合成工具电路合成工具 eXplorations Tools美国美国Explorations公司公司RTL设计设计 TeraForm美国美国Tera Systems公司公司 2021/8/657模拟/数.模混合信号电路设计工具 分类分类 产品名产品名制造商制造商模拟电路模拟电路Simulator（仿真工具）（仿真工具）T-Spice P

50、ro 美国美国Tanner Research公司公司SmartSpice 美国美国Silvaco International公公司司 Eldo 美国美国Mentor Graphics公司公司电路图仿真电路图仿真/物理设计环境物理设计环境 COSMOS SE/LE 美国美国Synopsys公司公司 数字数字/模拟混合信号仿真模拟混合信号仿真 HSPICE/NanoSim 混合信号混合信号 Simulator（仿真工（仿真工具）具）ICAP/4 美国美国intusoft公司公司 混合信号混合信号 Simulator（仿真工（仿真工具），具），RF电路电路Simulator（仿真（仿真工具），工具）

51、，Analog Macro Library ADVance，CommLib 美国美国Mentor Graphics公司公司 Static Noise 解析工具（混合信解析工具（混合信号）号）SeismIC 美国美国CadMOS Design Technology公司公司 2021/8/658模拟/数.模混合信号电路设计工具（续）分类分类 产品名产品名制造商制造商原理图输入原理图输入 Orcad Capture CIS,美国美国Cadence Design Systems公司公司 Concept HDL Capture CIS,原理图仿真原理图仿真 Pspice NC Desktop 分类分类

52、产品名产品名制造商制造商Hard/Soft协调设计工具协调设计工具 Cierto VCC Environment 美国美国Cadence Design Systems公公司司 ArchGen 美国美国CAE Plus公司公司 eArchitect 美国美国Viewlogic Systems公司公司 Hard/Soft协调验证工具协调验证工具 SeamlessCVE美国美国Mentor Graphics公司公司 Hard/Soft协调设计工具 2021/8/659LSI Layout设计工具 分类分类 产品名产品名制造商制造商寄生电容寄生电容/阻抗提取工具阻抗提取工具 DISCOVERY美国美国

53、Silvaco International公司公司 IC 版图设计版图设计MyChip StationTM V6.4美国美国MyCAD公司公司寄生电容寄生电容/寄生阻抗提取工具，寄生阻抗提取工具，延迟计算工具延迟计算工具 SWIM/InterCal美国美国Aspec Technology公司公司寄生电容寄生电容/阻抗提取工具，回路阻抗提取工具，回路Simulator（仿真工具），（仿真工具），Layout变换工具变换工具 Spicelink，Ansoftlinks 美国美国Ansoft公司公司 物理版图编辑器物理版图编辑器Virtuoso-XL Layout Editor美国美国Cadence

54、 Design Systems公司公司交互式物理版图验证工具交互式物理版图验证工具Diva美国美国Silvaco International公司公司 信号完整性时序分析工具信号完整性时序分析工具SignalStorm美国美国MyCAD公司公司2021/8/660LSI Layout设计工具（续）分类分类 产品名产品名制造商制造商Model GeneratorCLASSIC-SC美国美国Cadabra Design Automation公司公司 Layout设计工具（带有电路合设计工具（带有电路合成功能）成功能）Blast Fusion 美国美国Magma公司公司 Layout设计工具设计工具

55、DOLPHIN 美国美国Monterey Design Monterey Design SystemsSystems公司公司L-Edit Pro 美国美国Monterey Design Systems公司公司MyChip Station 美国美国Tanner Research公司公司CELEBRITY,Expert 美国美国MyCAD公司公司 相位相位Shift MaskShift Mask设计工具，设计工具，OPCOPC设计工具，设计工具，Mask Mask 测试工具测试工具 iN-Phase/TROPiC/CheckIt 美国美国Silvaco International公司公司版图寄生参

56、数提取工具版图寄生参数提取工具 Star-RC 美国美国Avanti公司公司 逻辑仿真与版图设计逻辑仿真与版图设计 熊猫系统熊猫系统2000中国华大中国华大2021/8/661测试工具 分类分类 产品名产品名制造商制造商Test-Pattern 变换工具变换工具 TDS iBlidge/SimValidator 美国美国Fluence Technology公司公司 Test 设计工具设计工具 TestBench 美国美国IBM公司公司 TDX 美国美国Fluence Technology公司公司 Test 解析工具（混合信号）解析工具（混合信号）Test Designer美国美国intusof

57、t公司公司2021/8/662印刷电路版设计工具分类分类 产品名产品名制造商制造商高速高速PCB设计与验证设计与验证 SPECCTRAQuest美国美国Cadence Design Systems公司公司 PCB设计用自动配置设计用自动配置,配线工配线工具具 AllegroSPECCTRA PCB设计设计 Orcad LayoutPCB用温度解析工具用温度解析工具 PCB Thermal美国美国Ansoft公司公司面向焊接的面向焊接的PCB用温度解析用温度解析工具工具 PCB SolderSim 美国美国Ansoft公司公司PCB用振动用振动 疲劳解析工具疲劳解析工具 PCB Vibratio

58、n Plus/PCB Fatigue美国美国Ansoft公司公司PCB/MCM用寄生电容用寄生电容/阻抗阻抗提取工具，回路提取工具，回路Simulator（仿真工具）（仿真工具）P C B/M C M S i g n a l Integrity 美国美国Ansoft公司公司2021/8/663印刷电路版设计工具（续）分类分类 产品名产品名制造商制造商封装封装(Package)设计工具设计工具 Advanced Packaging Designer/Ensemble美国美国Cadence Design Systems公司公司封装封装(Package)用温度解析工用温度解析工具具Hybrid Th

59、ermal美国美国Ansoft公司公司封装封装(Package)用寄生电容用寄生电容/寄寄生阻抗提取工具生阻抗提取工具 Turbo P a c k a g e Analyzer美国美国Ansoft公司公司PCB设计工具设计工具 ePlanner美国美国Viewlogic Systems公司公司2021/8/664其它工具分类分类 产品名产品名制造商制造商AC/DC设计设计 解析工具解析工具 MotorExpert 韓国韓国jasontech公司公司工艺工艺 Simulator（仿真工具）（仿真工具）ATHENA 美国美国Silvaco International公公司司器件器件 Simulat

60、or（仿真工具）（仿真工具）ATLAS美国美国Silvaco International公公司司 器件模拟工具器件模拟工具工艺模拟工具工艺模拟工具 Medici,Davinci,TSUPREM 美国美国Avanti公司公司 射频与微波设计射频与微波设计ADS美国美国Agilent公司公司信号处理系统级设计工具信号处理系统级设计工具 SPW4.8美国美国Cadence Design Systems公司公司数字信号处理和通信产品的系数字信号处理和通信产品的系统级设计工具统级设计工具 Matlab/Simulink美国美国Mathworks公司公司(代理：代理：九州恒润九州恒润)2021/8/665

61、PLD开发系统分类分类 产品名产品名制造商制造商可编程逻辑电路开发工具可编程逻辑电路开发工具 MAXPLUS 美国美国ALTERA公司公司 可编程逻辑电路（含可编程逻辑电路（含SOPC）开发工具开发工具QUARTUS可编程逻辑电路开发工具可编程逻辑电路开发工具 ISP expert/ispLEVER v3.0美国美国Lattice公司公司可编程逻辑电路开发工具可编程逻辑电路开发工具 I S E 5.2 i Foundation 美国美国Xinlinx公司公司可编程逻辑电路开发工具可编程逻辑电路开发工具 Actel Designer R1-2003美国美国ACTEL公司公司2021/8/6662

62、021/8/667硬件描述语言硬件描述语言HDL的现状与发展的现状与发展 硬件描述语言硬件描述语言HDL是一种用形式化方法描述数字电路和是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上系统的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用电子设计自动化（电子设计自动化（EDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路

63、的模块组合，经过自动综合工具转换到中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去，再用专用集成电路门级电路网表。接下去，再用专用集成电路ASIC或现场可或现场可编程门阵列编程门阵列FPGA自动布局布线工具，把网表转换为要实现自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。的具体电路布线结构。HDL的发展至今已有的发展至今已有20多年的历史，并成功地应用于多年的历史，并成功地应用于设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等。到设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等。到20世纪世纪80年代，已出现了上百种硬件描述语言。年代，已出现了上百种硬件描述语言。2020世纪

64、世纪8080年代后年代后期，期，VHDLVHDL和和Verilog HDLVerilog HDL语言适应了面向设计的多领域、多语言适应了面向设计的多领域、多层次并得到普遍认同的标准硬件描述语言趋势和要求，先层次并得到普遍认同的标准硬件描述语言趋势和要求，先后成为后成为IEEEIEEE标准。标准。2021/8/668几种代表性的几种代表性的HDL语言语言 1.VHDL早在早在1980年，因为美国军事工业需要描述电子系统的方法，年，因为美国军事工业需要描述电子系统的方法，美国国防部开始进行美国国防部开始进行VHDL的开发。的开发。1987年，年，VHDL成为成为IEEE标标准：准：IEEE Std

65、1076-1987。应当注意，起初。应当注意，起初VHDL只是作为系统只是作为系统规范的一个标准，而不是为设计而制定的。增加了一些新的命令规范的一个标准，而不是为设计而制定的。增加了一些新的命令和属性。和属性。1993年成为：年成为：IEEE StdIEEE Std1164-93。虽然有虽然有“VHDL是一个是一个4亿美元的错误亿美元的错误”这样的说法，但毕竟这样的说法，但毕竟是一个国际标准，它确实比较麻烦，而且其综合库至今也没有标是一个国际标准，它确实比较麻烦，而且其综合库至今也没有标准化，不具有晶体管开关级的描述能力和模拟设计的描述能力。准化，不具有晶体管开关级的描述能力和模拟设计的描述能

66、力。目前的看法是，对于特大型的系统级数字电路设计，目前的看法是，对于特大型的系统级数字电路设计，VHDL是较是较为合适的。为合适的。在底层的在底层的VHDL设计环境是由设计环境是由Verilog HDL描述的器件库支持描述的器件库支持的，的，Verilog和和VDHL的两个国际组织的两个国际组织OVI、VI正在筹划这一工作，正在筹划这一工作，准备成立专门的工作组来协调准备成立专门的工作组来协调VHDL和和Verilog HDL语言的互操作语言的互操作性。性。OVI也支持不需要翻译，由也支持不需要翻译，由VHDL到到Verilog的自由表达。的自由表达。2021/8/6692.Verilog HDLVerilog HDL是在是在1983年，由年，由GDA（GateWay Design Automation）公司的）公司的Phil Moorby首创的。首创的。Phil Moorby后来成为后来成为Verilog-XL的主要设计者和的主要设计者和Cadence公司的第一合伙人。在公司的第一合伙人。在19841985年，年，Phil Moorby设计出了第一个名为设计出了第一个名为Verilo