摘要：論述了IC產(chǎn)業(yè)鏈中包括的主要技術(shù)，例如芯片設(shè)計、芯片制造、芯片封裝新技術(shù)和支撐條件等，并討論了這些新技術(shù)及其產(chǎn)品的研發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：超大規(guī)模集成電路；特大規(guī)模集成電路；集成電路產(chǎn)業(yè)鏈；技術(shù)應(yīng)用：產(chǎn)業(yè)主體；良性發(fā)展

中圖分類號：TN47；TN405．94 文獻標識碼：A 文章編號：1003-353X(2004)06-0057-07

1 引言

近20年來，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)迅速發(fā)展，IC芯片的集成度不斷提高，VLSI、ULSI芯片的應(yīng)用范圍持續(xù)擴大[1]，半導(dǎo)體業(yè)界對IC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展十分關(guān)注，一方面是由于近年來VLSI制造業(yè)有了長足的進展，設(shè)計業(yè)起步的勢頭較大；另一方面，IC產(chǎn)業(yè)鏈斷裂現(xiàn)象已開始顯現(xiàn)，這會制約到產(chǎn)業(yè)主體的良性發(fā)展�；诖耍斜匾懻揤LSI產(chǎn)業(yè)鏈中的新技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展問題。

如圖1所示，就IC本身而言，其產(chǎn)業(yè)鏈主要由芯片設(shè)計、芯片制造和芯片封裝等環(huán)節(jié)構(gòu)成。從廣義上說，IC產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)包括上游的支撐條件(如設(shè)備、儀器和材料等)，還應(yīng)包括下游的產(chǎn)品應(yīng)用、供應(yīng)鏈和新品開發(fā)[2]。

2 VLSI芯片設(shè)計與新技術(shù)開發(fā)

2.1 開始邁向IC產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭地位

2003年，上海航天上大歐德科技有限公司開發(fā)出國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一款有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)專用驅(qū)動芯片；同年第3季度，天津南大強芯順利完成對于90納米CMOS工藝的系統(tǒng)級芯片(SOC)用多種知識產(chǎn)權(quán)模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、SOC用嵌入式CPU-IP核的軟件工具模塊設(shè)計。這兩件事標志著我國IC設(shè)計業(yè)有了較大的突破性進展。在VLSI生產(chǎn)線建設(shè)高潮迭起的情況下，設(shè)計業(yè)規(guī)模弱小、設(shè)計產(chǎn)能短缺的狀況已經(jīng)得到改觀。我國的IC設(shè)計業(yè)開始向高附加值方向轉(zhuǎn)型，現(xiàn)已涉足到高清晰度電視芯片、手機用數(shù)碼相機芯片、SOC等高端產(chǎn)品等，VLSI設(shè)計業(yè)真正成為產(chǎn)業(yè)鏈龍頭的日子不會太遠。

2．2 設(shè)計方法與新技術(shù)

2．2．1 從電路到結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計方法

現(xiàn)代邏輯設(shè)計包括更多的寄存器傳輸級設(shè)計，調(diào)度和分配都是設(shè)計VLSI這樣的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)所必備的工具，電路版圖告訴設(shè)計者哪種邏輯和結(jié)構(gòu)對IC新品最有意義和最有實用價值。

2．2．2 測試和可測試性設(shè)計方法

如今，用戶既需用高質(zhì)量芯片又希望耗費較短的設(shè)計周期。每位設(shè)計者都應(yīng)知怎樣測試芯片及如何使芯片易于測試。相對來說，可測試性設(shè)計方法只要對芯片結(jié)構(gòu)稍加改動，就能使芯片徹底而容易被檢測，而對性能不良的芯片結(jié)構(gòu)，即使優(yōu)秀的測試工程師用它法也難以充分測試[3，14]。

2．2．3 算法設(shè)計

設(shè)計VLSI芯片，需用專用的分析和綜合工具。對于ULSI芯片，使用CAD和EDA等工具就可完成：對于較小的ASIC芯片，使用這些工具可滿足性能和盡快。上市的要求。故應(yīng)利用這些先進的設(shè)備和工具(包括硬件描述語言VHDL、Verilog HDL和行為級綜合工具、完善的邏輯綜合工具等)進行算法設(shè)計，以便高效率地設(shè)計出VLSI、ULSI芯片和其他復(fù)雜的集成系統(tǒng)。

2．2．4 版圖設(shè)計

版圖設(shè)計是VLSI從電路拓撲到芯片拓撲的一個重要環(huán)節(jié)，它隨著IC制造技術(shù)和設(shè)計軟件之發(fā)展而發(fā)展�，F(xiàn)有三種方法：一是通過圖形編輯方法完成版圖設(shè)計，二是通過庫單元調(diào)用和拼接方法完成，三是通過CAD和EDA技術(shù)自動生成某種格式的版圖圖樣。其中庫單元技術(shù)是目前設(shè)計較優(yōu)秀的IC芯片的技術(shù)方法，它以成熟的VLSI單元(電路和版圖)庫作為設(shè)計基礎(chǔ)，利用計算機布局布線工具軟件，在兩維平面上制作對應(yīng)的具體電路或系統(tǒng)的版圖。因采用成熟的VLSI電路和版圖，同時借助EDA工具，故所設(shè)計芯片不但具優(yōu)良的局部性能，而且有妥當?shù)恼w布局。

2．3 SOC的焦點設(shè)計技術(shù)

2．3．1 21世紀IC業(yè)界將進入SOC時代

由于SOC面向特定用戶，能最大程度上滿足嵌入式系統(tǒng)的要求，所以它具有諸多的技術(shù)優(yōu)勢。SOC尤其適用于開發(fā)數(shù)字新品，如手持設(shè)備、便攜式數(shù)字通信和信息家電產(chǎn)品，因此21世紀IC行業(yè)即將跨入SOC時代。

2．3．2 SOC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點技術(shù)

SOC設(shè)計投入的最大門檻是專門技術(shù)、IP庫和SOC總線架構(gòu)支持，這需用廣泛的多功能IP和將客戶邏輯與之集成在一起的設(shè)計藝術(shù)，最大限度地滿足客戶開發(fā)產(chǎn)品的需求。因而許多第3方IP供應(yīng)商得到快速發(fā)展，他們的成功抑或擁有獨一無二且極具價值的IP，抑或具有良好聲譽的庫。SOC設(shè)計者通過重用已被證明的IP，不但利用了其最新技術(shù)優(yōu)勢，而且減少了開發(fā)周期和風險。

SOC的發(fā)展離不開應(yīng)用產(chǎn)品需求的導(dǎo)引。當設(shè)計SOC時，優(yōu)先考慮的問題是系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。為了提高開發(fā)模塊的重復(fù)利用率，降低成本，用戶采用了SOC(在芯片內(nèi)部)總線、芯片間總線(如SPI、I2C、UART和并行總線)、板卡間總線(ISA、PCI、VME)以及設(shè)備間總線(USB、1394、RS232)。此外，SOC總線還為用戶提供了一個堪稱“理想”的環(huán)境：SOC內(nèi)模塊間不會面臨干擾、匹配等傳統(tǒng)問題，但SOC的時序要求卻非常嚴格。

國內(nèi)SOC發(fā)展的