摩尔定律介绍

摩尔定律moore’slaw贺旭纲要1.1集成电路历史1.2摩尔定律1.3摩尔定律能走多远21.1集成电路历史31.1集成电路历史1946年2月，美国宾夕法尼亚大学，第一台计算机18000个电子管，占地150m2，重30t，耗电量140kW运行速度每秒五千次，存储容量千位41.1集成电路历史第一个晶体管Modern-dayelectronicsbeganwiththeinventionin1947ofthebi-polartransistorbyBardeenet.alatBellLaboratories51.1集成电路历史第一块集成电路In1958theintegratedcircuitwasbornwhenJackKilbyatTexasInstrumentssuccessfullyinterconnected,byhand,severaltransistors,resistorsandcapacitorsonasinglesubstrateJackKilby(1923-2005)61.1集成电路历史1960年，贝尔实验室，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)结构简单，面积小，功耗低DawonKahng(1931-1992)MartinAtalla(1924-2009)71.1集成电路历史1963年，仙童公司，互补MOS(ComplementaryMOS,CMOS)集成电路高密度、低功耗，集成电路的主流技术Chih-TangSah,萨支唐(1932-)FrankWanlass(1933-)81.1集成电路历史91960年1958年1947年1946年1963年第一个晶体管第一个集成电路第一个MOSFET第一个CMOS第一个二极管1965年摩尔定律1948年第一台计算机纲要1.1集成电路历史1.2摩尔定律1.3摩尔定律能走多远101.2摩尔定律摩尔定律(Moore’sLaw)Thecomplexityforminimumcomponentcostshasbeendoublingatarateofroughlyafactoroftwoperyear.Laterly,thedoublingratehasbeenalteredtobe“very18months”.GordenMoore,1965111.2摩尔定律1971年，Intel，微处理器(MicroProcessorUnit,MPU)Intel4004，2300个MOS晶体管121.2摩尔定律Corei73GHz100W5趋势•单个芯片中，晶体管数目依然每18-24个月翻一番•频率发展缓慢甚至基本保持不变•摩尔定律反映在芯片中内核数目上131.2摩尔定律三方面的贡献：特征尺寸不断减小芯片面积不断增大器件和电路设计的改进1947:第一个晶体管，贝尔实验室1956年获得诺贝尔奖2011:22nmFinFET,Intel141.2摩尔定律DRAM的发展：存储单元面积减小芯片面积增大单元结构设计不断改进(4管→3管→单管，平面电容→沟槽电容、叠置电容)151.2摩尔定律摩尔定律——单个晶体管成本降低假设1965年一辆豪华跑车的售价是10万美元，如果该车的价格也能按照摩尔定律发展，则目前的售价如何？1.E-061.E-051.E-041.E-031.E-021.E-01196019701980199020002010$/Transistor$perTransistor16纲要1.1集成电路历史1.2摩尔定律1.3摩尔定律能走多远17维持摩尔定律，需要掌握所有关键技术18封装技术掩模技术半导体工艺设计工具产品设计制造流程为制造而专门设计工艺与产品设计共同优化迅速提高良品率的能力新产品早期量产的能力CMOSMemoryRFMEMSPhotonicsBetterPerformanceSmallerSizeLowerCostMassiveBandwidthReducedInterconnectDelaysPowerReductionHigherFunctionality/SpaceHeterogeneousIntegration3DMaximizesSpaceUtilizationLowerCostvs.Next-genDeviceReuseofProvenSIP1.3摩尔定律能走多远——3d芯片1.3摩尔定律能走多远——3d芯片20LogicMemoryRFMEMSSubstrateChallengesGapDesign3DICEDAToolEnvironment3DICDesignFlowfromICtoSystemNoProvenProductElectricalTSVCharacterization(Electrical+Stress)System-levelSI/PIValidation&Sign-offFlowValidationFlow&ToolThermal3DICThermalModelsThermallyAwareDesign&ManagementSupportFlow&ToolMechanicalSystem-levelPackageReliabilityNoTestStandardSOCInterposer+IPDControllerPassivesAnalogBoard3DIC21Don’tbeencumberedbythepast...Gooffanddosomethingwonderful.不要被过去所束缚…走出去，创造更美好的成就。鲍勃·诺伊斯（1927~1990）集成电路发明者英特尔共同创始人