1.3 VLSI设计技术基础与主流制造技术

VLSI产品的设计开发通常包括几个主要的设计与研制过程：系统、逻辑、电路设计，版图设计，工艺实验和测试验证。图1.14给出了设计开发的主流程，在图中虽然没有看到工艺设计层次，实际上，该层次的问题如前所述，已经融入了系统硬件设计和版图设计。

图1.14 VLSI设计开发主流程

从设计开发过程可以看出，要有效地设计开发一个VLSI产品，设计者必须具备下列的技术基础：系统、逻辑与电路设计技术基础，器件与工艺技术基础，版图设计技术基础和集成电路计算机辅助设计技术基础。除此之外，设计者还应具备对系统、逻辑、电路、器件、工艺和版图的分析能力。尽管现代的计算机及其软件技术为VLSI设计提供了强有力的设计工具，但作为设计者，上述的技术基础与分析能力，仍然必不可少。只有具备了相关知识和技术基础，才能对设计本身进行有效的控制。

在微电子技术领域，集成电路的制造有两个主要的实现技术：双极技术与MOS技术。

双极技术是以NPN与PNP晶体管为基本元件，融合其他的集成元件构造集成电路的技术方法。双极器件以其速度高和驱动能力大，高频低噪声等优良特性，在集成电路的设计制造领域，尤其是模拟集成电路的设计制造领域，占有一席之地。但双极器件的耗散功率比较大，限制了它在VLSI系统中的应用。

MOS技术是以NMOS晶体管和PMOS晶体管为基本元件，辅以其他的集成元件构造集成电路的技术方法。当NMOS与PMOS以互补配对的形式作为基本电路单元时，其结构被称为CMOS。CMOS以其结构简单，集成度高，耗散功率小等优点，成为当今VLSI制造的主流技术。

由于工艺水平不断地提高，结合双极技术与MOS技术的BiCMOS也在集成电路制造中占有一席之地。

主流技术本身也随着VLSI系统需求的发展在不断发展，简单举例，MOS器件的特征尺寸如沟道长度在不断地缩小，由此带来了一系列物理效应，有些原来并不重要的因素变的重要了，如金属材料的电阻，因为它比较小，在以往的设计中由金属的电阻与分布电容所产生的信号延迟，与电路单元或器件所具有的延迟相比，可以忽略不计。但随着工艺特征尺寸的缩小，器件的速度不断提高，相比而言，金属引线和寄生电容所产生的延迟逐渐不可忽略。这时，一系列减小引线电阻的措施被引入了工艺。当今的VLSI工艺技术是包含了多个学科先进技术的综合技术。