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超大规模集成电路 ic 电阻 电容 电感

促天科技 2025-06-23 05:48 0 0条评论

超大规模集成电路 ic 电阻 电容 电感

VLSI是无法像PCB一样使用宏观元件实现电路的(因为VLSI所有元件是集成在一般硅上的,即全部在硅上进行氧化,光刻,掺杂,最后形成完整电路),而电路功能的实现决定了必须使用电阻、电容和电感(电感我还真不知道怎么在VLSI上实现:)

这样的话,就必须用VLSI物理版图的不同layer来构成电阻和电容。

电阻好说,一般就是用很长的多晶硅条来实现(随便给你传个画着玩的VLSI物理版图的一部分,其中红色的就是作为电阻的多晶硅条)

有时也用恒导通的宽长比(W/L)较小的MOS来实现。

至于电容,你要了解MOS的栅极和衬底之间本身就是氧化层,也就是不论有源区还是场区都是有寄生电容存在的,我们就是利用它们来做电容;比较简单的方法就是一个MOS管的源、漏相连为a端,栅极为b端,a、b间就是一个电容,其大小很显然是K(氧化层介电常数)*(L*W)。

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对于补充问题:

看来你现在不明白的是VLSI工艺的实现方法。下面简单叙述。

VLSI采用的是平板工艺,它的制作大致分为氧化、光刻、掺杂、淀积4步。

最最开始的时候,我们先找到一批非常纯净的单晶硅块,按照集成电路趁底的掺杂要求放入一定比例的III/V族元素(非常少),然后熔融,在用拉伸生长法拉出一条圆柱体状的低掺杂硅柱,经过切割、抛光就得到了一片片的晶圆。至此,初步准备工作就做好了(衬底就做好了)。

下面开始以这个晶圆为“基底”,开始往上“盖楼房”。首先是氧化,即在晶圆表面均匀形成一层氧化层;然后做一层多晶硅的栅极,当然是按照版图中 的形状来做。之后开始光刻,光刻前要涂光刻胶,按照版图形状对光刻胶曝光,这样就可以按照版图留下有源区的区域,在此区域腐蚀掉氧化层。这样,晶体管有源区的衬底就暴露在空气下(别处还都有氧化层保护);下面掺杂,按照晶体管设计要求向暴露的有源区用离子注入的方法掺杂,形成MOS的源漏;之后在有源区进行淀积,淀积上铝用于连接外电路。这样简单的一个MOS就做成了。下面为明白起见,从下到上说一下layer:衬底(sub)、阱/有源区掺杂、氧化层、多晶硅、淀积上的铝/金属。

当然,还有更为复杂的VLSI采用更多layer。

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1.是一层层往上做的,就是最底下是衬底,然后那些层都在衬底之上;当然部分层之间都是由氧化层隔开的,就是电学隔离(比如多晶硅层和衬底);我给你换一个剖面图就清楚了。

2.这个还真不清楚><,只知道利用淀积工艺可以做金属层,但是多晶硅不知道。。。

3.从图里你可以看到,他们是连一起的,注意,图中的PMOS为了和nmos做在一起,但是需要的衬底和n型是反着的,所以做了一个N-Well作为他的衬底。

在制造工艺中,我们把衬底掺杂控制的较低,越低导电性就愈差,所以不是高电导;到了有源区(即源、漏)就变为高掺杂,为导电和形成反型沟道做铺垫。虽然衬底不是高电导,但是恰恰是这样,刚好和有源区的半导体形成2级管,正是这个2级管的存在,决定了CMOS电路必须是nmos接GND,pmos接VDD(极性你自己判断一下吧)。

计算机发展历史阶段!

现代计算机发展历程

第一代电子管计算机 (1946-1957) 

1946年2月15日,标志现代计算机诞生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发,使用了18000个电子管,70000个电阻器,有5百万个焊接点,耗电160千瓦,其运算速度为每秒5000次。 第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的,每种机器有各自不同的机器语言,功能受到限制,速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据 . 

第二代晶体管计算机 (1957-1964) 

1948年,晶体管发明代替了体积庞大电子管,电子设备的体积不断减小。1956年,晶体管在计算机中使用,晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年,出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管,还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性,可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言,使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。 

第三代集成电路计算机 (1964-1972) 

1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。 

第四代大规模集成电路计算机 (1972-现在) 

大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了 80 年代,超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件,后来的 (ULSI) 将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。 70 年代中期,计算机制造商开始将计算机带给普通消费者,这时的小型机带有友好界面的软件包,供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。 1981 年, IBM 推出个人计算机 (PC) 用于家庭、办公室和学校。 80 年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌,微机的拥有量不断增加,计算机继续缩小体积。与 IBM PC 竞争的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出, Macintosh 提供了友好的图形界面,用户可以用鼠标方便地操作。