射频集成电路设计

文章要点：

• 实训内容主要围绕射频集成电路设计展开。
• 包含基础知识、设计方法、软件介绍与实际操作。
• 射频集成电路是通过一系列工艺将有源与无源器件集成于半导体单晶片中。
• 产业链分工包括设计、制造、封测环节。
• 设计流程涵盖设计目标、原理图仿真、版图设计。

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好，我们开始。
我们这个实训的内容是做射频啊，射频集成电路的一些设计。嗯，然后呢我们是这个法轮科技啊，法洛科技呃，今天内容主要分为三大块哈。
第一个就是一些基础的一些知识和导论啊。
第二个是一些这个设计方法和一些物理实践嗯，这个滤波器的。
然后再就是软件的一些这个介绍和一些实际操作，然后大家可以练习一下，然后完成完成这样一个这个时序啊。

首先来看一下这个射频集成电路啊。那么大家也知道啊，集成电路它的这个缩写的是IC啊，呃就是integrated circuit。那么它里面是这个加了通过一定的一系列的工艺呢，加我们的这个有源的一些器件啊，晶体管、二极管等等嗯，这个mos管等等有源的和一些无源的器件啊，电阻电容电感嗯，然后把它进行一定的互联啊，集成啊，集成在一些半导体的一些单晶片的一些介质基片上啊，然后再通过一个封装啊，把它这个一个封装在一个外壳内啊， 然后它会执行一定的一些加一个电路或者系统的一些功能的一个微型的一些结构啊，所以这个是我们的集成电路的一个定义。

那么集成电路的话，它的这个我们之前大家可能也听说过啊，这个摩尔定律。那么这个摩尔定律的话，当然指的是这个我们的这样一个电路里面会包含有这个晶体管的数量啊，当然这个晶体管的数量呢主要是用在哪里呢，是用在这个数字啊，数字集成电路里面，这种CPU啊啊这种数字集成电路里面，那么它的运算啊，运算主要是用这些晶体管来做这种呃，这种运算啊，然后它的这样一个这个呃数量啊会比较多对吧，他的这个工艺的节点会比较小，也就是它的一个这个我们的这样一些晶体管的最小的这样一个尺寸啊，现在是就是定义为它的这样一个线宽是吧，就是它的一个工艺节点啊，这个当然这个是主的主要是用在这个类似于CPU这种数字电路里面。

那么对于我们的这样一个呃，模拟集成电路来说呢，这样一个啊这个特别是射频的这块来说，我们的这个额这一块的这个工艺啊，并不是最重要的啊，工艺并不是最重要的啊，所以我们后面会看到。

那么我们的这个整个的这个产业链，大家可以看到它可以分成这样啊，就说呃这个呃有的公司呢，它是呃用的是IDM的一种形式，也就是他把整个的这个制造啊设计、制造到封测啊，都是啊，都是一手包办的一个垂直型的一些公司啊，比如说像这种IBM啊，英特尔啊，三星啊啊这种s st依法半导体等等啊，他都是可以有自己的设计能力，一直到制造能力，然后呢有一些公司呢，它只只是一些这个呃被委托制造啊，委托制造的，比如说像这种呃富士康吧，富士康啊等等啊，这种还是委托设计制造电子代工的一些厂。

然后像这种苹果和这种三星啊，这种戴尔等等，他可能就是一个成品制造啊，他可以把这些芯片用起来对吧，芯片用起来嗯，然后设计公司呢有一些啊，比如说像国内的这个呃这个我们的这个华为的一些海思啊，华为海思，还有这个国外的高通博通啊，这些都是一个fabulous啊，就是只是单做设计啊，没有代工厂。然后呢另外还有一些公司就是专门做这个制造啊，比如说台积电啊，这个中芯国际啊。另外还有公司专门做封测，比如说我们的这个长电科技，还有这个日月光等等啊所以这个就是大家可以看到它的整个的一个产业链的一个分工分工啊。

所以在我们的这个学校里面呢，其实大家就是做的呃比较多的可能就是一些啊设计啊设计为主啊，但是我看到我们湖工，湖工大也有这个呃这个呃制造啊，也有一些制造的一些这个设备啊。所以这个呃大家理解一下它的一个这个整个的一个呃流程吧。

然后呢我们可以看到整个的一个集成电路的一个呃设计的一个流片的一个流程呢，可以分成这么几块啊，我们大概可以看看到啊就是说首先大家还是要有一个设计目标啊，那么这个设计目标呢就是这个指标是吧，指标要求啊或者是有一定的这样一个设计的一些要求，然后呢再就是原理图啊，电路的一些搭建啊，那么这个对于原理图要进行一系列的仿真，那么包括一些常用的一些这种食欲、皮浴啊等等的一些仿真器啊都会在我们的这个EDA工具里面啊来来做到啊啊来实现啊。然后呢根据我们的这个原理图仿真呢来生成一个版图啊来得到他的一些版图。

那么这个版图的话也会进行一系列的这样一些这个版图的设计啊，那么包括一些这个那这个常见的一些这个模拟电路里面可能要做到一些匹配啊，对称呃然后另外还有就是满足DRCLVS呃这个例外等等啊，然后还要进行一系列的这样一个仿真啊，版图的一些仿真嗯PEX的一些参数提取啊等等啊，所以这个里面大家就是要把我们所学到这些知识啊和我们的这样一个设计流程结合在一起。比如说这里面所学到的这些知识包括模拟模电、数电啊，还有一些电路分析等等啊可能就是关于这个电路的一些搭建是吧。然后呢仿真啊仿真的话可能就是大家学到的这样一些算法。比如说这个我们的这样一个基尔霍夫定律啊，比如说我们的呃这个傅立叶变换啊等等啊，啊这个还有拉普拉斯变换等等啊啊这个就是我们的这些呃仿仿真引擎底层的这样一些算法啊。

然后这个另外还有就是版图啊，版图设计就是大家所学到这个集成电路板图课啊就要强调它的一个版图的一些规则，还有一些版图和工艺的这样一个结合吧，版图和和我们的最终制造的工艺的一个结合。没有，这个最终呢呃连接我们的这样一个设计的和我们的制造的是什么呢，就是我们的版图设计。那么这个版图就相当于一个图纸啊，最终交付给我们的代工厂，只有这个大这个版图设计能够跟我们的这个工艺啊代工厂的这个设计的一些工艺结合在一起呢，我们的这个版图设计才是一个比较成功的啊。

所以这个是他的这个所设计的一个呃这个链链接。然后呢我们的版图呢通过这样一些相应的一些格式，比如说GDS啊等等这样一些格式交付给我们的这个代工厂，比如说台积电啊呃呃中芯国际以后呢，然后呢，这个它就会通过一定的半导体工艺来制造它，对吧，制造它。比如说我们这个前面啊，这个我们这个湖工大前面的这样一个展示就有各种半导体工艺啊，比如说这种呃光刻啊，野模板的一些制造啊，还有我们的这样一些刻蚀呃，还有这个相应的这样一些这个呃离离子注入等等啊。所以这个就是它的一个制造的合格的这样一个这个工艺流程啊，就是可以跟我们的设计结合在一起。

然后呢完成了这个芯片的一个制造之后呢，我们就要做一个什么封装啊，这个封装。然后把这个芯片呢保护起来啊保护起来，然后把他的这样一个呃几十个，数百个这样一个引脚啊，通过封装的形式引出来，然后变成一个什么可以使用的一个芯片。然后呢这里面呢还要有一个测试版啊，来测试这块芯片啊，那么这个就是需要用到PCB的啊，画PCB的一些知识，然后把这个封装和测试，这个测试和芯片结合在一起，然后再最后就是芯片的一些测试，包括这个芯片的这样一个这个呃及仪器的一些使用，还有一些芯片怎么样测得准吧。所以这个就是它的一个流程。

所以大家就是要把我们这个所学到的这些知识啊结合在一起。比如说我们前面所讲到的这些电路设计还有一些版图设计课，然后呢另外呢就是你们所学到的这样一些呃这个呃我们的这个半导体工艺啊，半导体呃器件啊，可能就就是主要是用在这个芯片制造，芯片制造里面。这个就是这个大家所用到的一个位置啊。对另外还有一些测试版PCB版，可能就是用你们用到了前面所学到的这个PCB的一些啊设计的一些流程啊和测试啊，所以整个的一个流程，我们可以看到他的一个呃设计啊从设计到流片的话是呃包含这么一些啊，就是电路设计啊到这个版图设计啊是主要是在这个design house啊就是设计公司来做。然后呢如果是这个我们的这样一个IIC的一些工艺和眼模板的工艺呢主要是放在方具厂来做啊，它们之间的一个连接呢就是我们的这个GDS的一些文件格式啊，然后通过这样一个我们的PDK和G，GDS的一个连接。然后可以实现啊实现从我们的这个idea一直到芯片的一个实现啊，所以这个是它的一个流程。

那么常见的一些工艺流程，大家可以看到它可以分分成这么一些啊， 比如说常见的这种CMOS的一些工艺流程啊，比如说这个呃氧化层的一些生长啊，然后还有一些刻蚀啊、掺杂和这个刻蚀等等啊，然后通过这样一些光刻的方式啊，把我们的这个形状啊把我们的这个芯片的这样一个这个层某一个分层级层层级上，然后呢还有一些电极多晶硅是吧，然后做这个gates做它的三，然后还有多多晶硅的一些刻蚀和氧化以及在一些这个他的一些原肉山啊原原漏的一些形成和他的body啊体的一些形成。最后呢通过这样一些这个呃生长一些这个氮化层啊氮化层来来完成它的一个工艺啊。然后最后呢就是呃把这个有缘的部分呢通过金属啊通过金属呃连接在一起，形成了整个的这样一个啊这么一个这个芯片啊，所以它的一个整个的一个工艺流程呢是包含有多种。

那我们也可以稍微回顾一下啊，这个整个的一个半导体制造工艺呢，第一个就是拉单晶硅，当拉单晶硅是吧就说我们通过这样一个这个拉钢筋的这样一个炉啊CZ的这样一个这个这个人啊这么一个方法大家可以看到了吧，啊这个这个里面啊他可以看出来就是它可以是吧把这个这个硅啊拉上去吧拉上去啊，然后呢去通过这个机械臂的一个旋转实现了一个比较纯度比较高的一个单晶硅啊，然后呢这边呢就会有一些比如说像你们可能学到的这样一些定位边是吧他的一些晶体的这样一个晶格的一个这个呃这个呃形状啊比如说P型11111PC100等等那么就会形成一些定位边啊然后呢这个是实际的这样一个当今规定的这个形状啊以及这个去掉这样一些地下定位B类一些眼膜和这样一些硅片的一些切割啊然后呢现在主流的话就是一些六寸、八寸和12英寸。那么这个我们的这样一个晶圆它越大，所这个每一个这个晶圆里面所做到的这个芯片啊它就会越多啊，所以这个是它的一道工艺啊。

然后还有是什么呢，就是氧化啊氧化。那么这个氧化呢分成主要是两种啊，第一个是三氧啊，第二个是长氧啊。那么这个主要是把这个这个我们的硅是吧我们的这些硅片和我们的氧气或者水啊水气啊通过这样一个这个我们的这样一个啊电阻加热的一个氧化炉呢呃进行这样一个化学反应以后把它变变成我们的二氧化硅啊。那么这个氧化呢主要是一个什么作用呢，就是因为硅啊本身还是有一定的导电性啊特别是掺掺入一定的杂质以后还会有较强的一个一个半导体的一个导电性能，但是二氧化硅本身是不导电的啊，不导电的、不导电的。所以我们在这个里面呢就可以把啊这个我们的这样一个器件通过二氧化硅把它隔离开来，所以要形成各种的这样一个氧化层啊，包括一些三氧，那么就是在我们的这个四这个圆和漏下形成的这个导电沟道啊然后还有一些是厂长氧化层主要是在器件内啊气垫间隙的这样一个隔离的作用啊所以他是这个氧化的作用主要是起到一个这个绝缘是吧，绝缘的一个作用啊。二氧化硅是一个不导电的一个这个材质啊，而硅啊硅就是呃会有一定的导电性能。它主要是通过这个电阻加热的一个氧化炉啊来啊实现一个氧化啊。然后呢还有一还有一些工艺就是光刻对吧。那么光刻的话主要就是把我们的这个mask啊野模板转移到这个光刻胶上啊，然后然后再把这个光刻胶呢通过一定的这样一个处理啊，比如说化学或者是这样一些这个处理方式把它给刻蚀到我们的材料当中把我们的这个光刻这个眼模板上的形状转移到我们的这个晶圆上啊。

所以这个是啊它的一个作用。那么大家注意以后如果这个做公益的话，可能是这个眼模板的话是我们整个工艺当中是最贵的啊就这个眼模板越多的话那么他的这样一个这个价格就越贵啊，流片的价格就越贵啊。那么它的这样一个呃往往还是这个我们的代工厂会依托啊依托其他的这样一些野模板的一些公司来制造，然后呢才会把这个我们的这样一个形状啊通过这样一个光刻胶啊的方式转移转移上去，然后再对于光刻胶进行一系列的处理啊得到这样一个晶圆，晶圆上的芯片上的一个形状啊。

所以这是光刻的一个工艺啊那么这个是呃ASSMILE啊就是这个呃生产的这样一些机子外的一个光刻机啊它的一个这个流程啊然后光刻的话它包括两种吧，就是一个正负胶啊就是正负光刻胶那么它可以把这个形状啊这个保留这个呃保留下来或者是呃移除啊那么就是正正交和复交那么它的发呃发生的这样一个反应是不一样的啊一个是发生的这样一个交联反应啊啊所以这个是它的一个这个眼模板的一个设计。

然后呢还有一些就是课时啊课时啊那么这个课时的话主要是把这样一些啊形状对吧形状做进去那么它主要是这个呃这个用这样一些化学试剂啊使这个未被光刻胶掩盖的部分和这个试剂发生反应从而把这块腐蚀掉对吧push掉我们的形状就可以做下去了啊然后另外还有一部分是干干法的课时就是把这样一部分没有被光刻胶掩盖的部分啊暴露在等离体等离子体当中啊用这个物理的方法啊用用这种物理的方法把它去除掉啊所以这个是啊这个它的特使啊就是主要是来把这个光刻胶没有覆盖到的地方吧没有覆盖到的地方啊这个把它给去除掉啊这样一个工艺啊

还有一部分工还有一个工艺叫离子注入啊那么这个离子注入这个比较老的这个工艺叫扩散是吧叫扩散那么这个先先进的工艺的话就是主要就是用这个什么啊离子注入机来直接啊把这个相应的一个浓度和深度的一些杂质呃注入到我们的半导体啊当中啊那么这个由于我们的半导体的性能它通过展参入加一个杂质以后他的电性能啊会得到一个极大的一些改善啊所以这个地方它就是改变了它的一个这样一个电的性能啊所以这个是这个离子注入基啊然后最后还有一个就是电极吧那我们这个地方电极的话主要是做一些这个比如说呃CVD就是做一些薄膜啊比如说一些这个二氧化硅，氮化硅，多晶硅啊做一些呃器件啊比如说多晶硅是做它的三啊，然后二氧化硅啊可能是做一些绝缘啊氮化硅做一些绝缘啊的一些薄膜啊然后实现这样一些硅片上的一些这个相应的一些电学的一些性能。

然后PVD的话主要是来做一些金属啊就是说我们要把这个啊金属啊这个通过这样一个物理的方法啊这个将我们的这个材料源的这样一些这个气气化啊然后通过这个低压的一些气体然后在我们的机体表面啊沉沉积某种薄膜来电及这个金属和合金啊所以他是用这个呃PVD的方法来实现一些薄膜来实现一些金属或者合金的一些电器啊所以整个的一个这个工艺啊它是一个层次化的一个这个结构。

大家可以看到我们的整个的一个工艺呢，它其实就是什么，就是演模板的一个制造啊就说我们这个整个的这样一些工艺呢就是把这个不同的一个层次的一个眼模板做出来以后，然后通过这个刚才所讲到的一系列的工艺呢，啊这个把我们的这个形状呢转移到我们的这个芯片上，然后呢通过这个转移以后呢我们就可以形成相应的一些有元器件和无源器件啊，所以它的一个层次化啊它是一个可层次化的一个版图然后呢这就是它的一些立体图。

大家可以看到就是下面是什么有圆的部分对吧下面是做的一个啊p mos啊p mos上面是做的金属的连接啊就是通过这个啊金属M1、M2啊还有V2把这些我们的这个不同的这些管子的这些啊他的一个这个呃这个连接啊他的一些这个呃原漏三啊还有body底部分啊进行一些正确的互联然后实现一定的电路的一些功能啊。啊这个是他的一些工艺啊大家可以看一下啊就是这个一个基本的一个流程开启键这边没有声音应该有声音啊这个没声音也没关系啊。

所以他的一个流程呢就是在他要做一个CMOS吧那么CMOS包含有什么呢有p mos跟呃我们的n mos那么我们首先呢用这个P型衬底啊P型衬底上可以稍微慢一点啊啊皮影衬底上然后来做了一个二氧化硅的一个氧化层然后再用CVD的方法形成了一个氮化硅啊然后涂这个光刻胶然后这个就是我们的野模板对吧野模板那么这个就这个就可以把这个形状了也纹板的形状啊转移到上去啊转移上去啊转移到光刻胶上然后这个光刻胶然后我们再通过刻蚀的方法啊这样一些我们刚才惦记的这些啊二氧化硅和这个氮化硅层给刻蚀掉然后同时把这个底下的这个地方刻蚀掉以后啊就形成了我们的沟道是形成了我们的沟道然后呢再进一步啊通过这个方法来做NVR啊来做N几那么用N几来做p mos啊啊用N几来做p mos然后通过这个离子注入的方法吧通过离子注入方法把我们的这个A型离子啊注入到我们的这个啊相应的一个区域啊领游园区。

然后再通过CVD的方法呢把我们的这个啊这个多晶硅啊就是他的gates3做上去啊把我们的三做上去那么这样呢它的图形呢就转移到我们的这个这个形成了这个是它的一个mos管的一个gates然后呢再通过加一个这个图形啊把我们的这个N型离子进行一个注入啊大家可以看到啊他的这样一个就形成了一个重掺杂区域吧形成了一个重掺杂的一个区域啊这个然后呢我们这个进一步把这个P型离子注入啊P型离子注入啊这个形成这样一个轻掺杂的一些区域啊PLDD啊嗯然后呢这个地方会刻蚀一个这个呃这个币啊进行一个隔离啊进行一个隔离然后呢再做一些这个选图一些光刻胶或做一些曝光啊然后我们的图形就会转移到上去然后再做一些这个呃这个重参杂啊n plus的一些区域的一些参杂啊这样就形成了我们的这个呃这个p mos跟AMOS的这样一些这个相应的一个这个原漏三和T啊相应的一个原路山和body底部分啊这边也是进行一个这个plus啊重掺杂的一些区域啊这个重掺杂一些区域然后呢在这个地方呢我们在在这个表面上建设这个这个我们的这个硅啊硅这个材料然后呢呃准备做这个有缘啊无缘的一些区域啊无缘区域这个地方就开始从玄图光刻胶以后把我们的这个无源的这个我们的这个屋这个材料啊坐进去啊那么这个屋这个材料可以连接我们的这个呃有园区和有无缘啊有缘的部分和无缘的部分。

然后呢啊用CVD的方法啊练起这个呃constant啊TSTANT这个污这个材料然后这个屋这个材料奠基之后呢就可以来做这个metal啊这个metal主要是同卵投互联或者是这个铝互联嗯然后把这个metal做上去以后就可以把我们的下面的这个管子啊通过上面的这个金属起来连接在一起形成了这样一个啊正确的一个电路啊正确的一个电路的一个连接啊所以这样的话就形成了metal1啊形成了我们的金属层。

然后最终呢通过这样一个大家可以看到通过这么一个工艺层啊就是呃通过这一系列的工艺呢就完成了这个反向器的一个这个呃整个的一个工艺流程然后这边是呃这个浅沟道啊SSTI浅沟到隔离啊通过这个呃这个像一个井一样的一个结构做到了一个SSTI的一个浅构造的一个隔离啊然后呢这边是一些重掺杂和轻掺杂的一些区域啊形成了我们的这个呃这个mos管啊在p mos在P型衬底上做了n mos啊在做了n mos在我们的n while里面做了这个p mos。

然后呢通过这个我们的连接方式啊把我们的gate把我们的三通过这个我们的金属层和我们的这个contact也就是这个金属屋这个材料连接在一起形成了我们的这个呃输入啊V in，然后呢这个我们的这样一个呃VSS啊和VDD呢就可以通过我们的这样一个呃这个相应的这个电极啊相应这个n plus和p plus形成了它的一个这个相应的这个接地和这个我们的这个高电平然后v out呢就通过这个连接啊把他的这个我们的low和这个与他的NO几啊啊这个连接出来形成了我们的VEOUT，然后完成了我们的这个版图啊所以我们可以看到它的一个这个版图啊它的版图和它的立体形状以及它的原理图之间啊以及这个加工工艺之间是有一个对应关系啊也就是说我们最先设计的呢就是这样一个原理图是吧。那么这是一个反向器，然后呢我们的这个版图呢通过这样一个这个呃形成它的一个这个我们的原路山区啊以及它的一个有源区，然后还有我们的这样一个金属层形成一个无缘的一些部分然后它通过一定的工艺就完成了这样一个啊反向器的一个整个的一个制造啊。

所以它的一个整个的一个这个工艺呢，或说设计流程呢就是从原理图到版图啊，然后再到我们的工艺吧，再到我们的工艺设计就完成啊整个的一个设计。所以这个就是说大家可以看到就是说我们的这个版图啊，是连接我们的工艺的一个桥梁啊，可以正确地反映我们的这个工艺的一个流程。好我们来看一下这个射频啊，那么射频的话呢啊跟我们刚才所看到的工艺啊，它也比较类似啊，当然这个工艺是一个呃bipolar的啊，它是一个这个呃类似于三极管是吧三极管的这样一个双极型的这样一个工艺流程采用的是这个NPN啊NBN的这样一些晶体管。刚才用到的是mos管吧，它形成的是这个原low3和body底啊四个电器。我们这边的话它形成的是晶体管，也就是我们的这样一个这个呃bipolar啊双极型的一个工艺。那么这里面呢它的底下是吧，前道工艺啊前道工艺仍然是做有源的部分形成了它的一个这些我们的这样一些呃晶体管是吧三极管啊形成了我们的这些呃多晶硅的一些电阻还有一些扩散电阻。

那么有源区域当然也可以做一些这个电阻、电容、电感吧，那么底下是在硅硅形衬底上啊，这个硅形衬底上来做。那么上面的话就到了我们的绝缘体啊，就是二氧化硅当中。那么这个二氧化硅是一个绝缘的啊，所以他才能够是吧做一个互联啊。大家可以看到它的一个这个整个的一个立体结构呢是呃这么样子啊，就说这个我们刚才也给大家演示过，这个地方是乌这个材料对吧，乌这个材料它是跟我们的底下的有缘的部分做了一个接触层啊，是污这个材料连接在一起。

那么这个屋这个材料呢它的一个好处是什么呢，就是不太容易扩散啊，他可以把我们的有源的部分和无缘的部分啊可以做一个连接。那么上面的部分呢是铜或者铝啊，然后中间通过VR啊连接在一起。那么它的这个作用呢就是大家可以看到它的一层会比一层厚，越到底层它的铜厚啊，就会这个这个铜的厚度就会越厚啊，这样的话就可以是吧呃来形成一个互联呃在我们的射频当中呢这些金属层呢往往是什么不光是做一个连接的作用，还可以做一个呃做一些无源器件啊做一些无源器件啊。因此这样的话我们就是在这些金属层上来设计一些形状啊来形成一个相应的一些呃这个我们的一些射频器件啊。所以这个是它的整个的一个结构啊。

所以这个是呃这个前道工艺是主要是做什么有源部分啊后道工艺是主要做什么无缘部分啊。无源部分，然后通过这样一个金属连接这个有源器件啊然后呃这个是它的一个整个的一个结构啊。所以这个是关于我们的射频的一些工艺。那么射频的一些有源部分呢呃我们这边大家也是可以看一下它主要的一些这个包括一些什么呢BJTCMOS啊，还有HBT啊、Mass fat，还有一些这个HAMP啊等等。那么它可以在不同的一些衬底上来做啊，比如说硅啊、子化硅、生化家呃这些等等上有这样一些晶体管的一些啊这个工艺啊就是我们的管子的工艺来实现它啊然后它的一些工作频段呢有源部分呢他可以来达到一些相应的一些工作频段，比如说10G、20G、30G是吧，一直到这种100G啊那么对于他来说可能比较重要一些参数，包括一些典型的一些争议啊，因为我们要做这种有源部分啊。有缘区域的部分啊，有源部分往往是做什么呢，是做一些放大器啊放大器等等，它往往是需要做一些这个放大，所以要有一些公呃争议的一些啊这个呃有一些争议啊需要做一些放大器。

然后另外还有一些噪声的一些特性啊，就是说在不同的一些频段下它的一个噪声的一些特性啊那么这些噪声呢可能主要还是一些我们管子内部的一些桩噪声所形成的啊。另外还有一些功率的一些容量对吧那么因为这样到了射频以后我们的这个呃考虑的这个内容会更加的这个偏我的这个呃这个呃功率啊就说这个呃或者能量的一个角度来考虑这个问题啊所以他会有一些功率的容量啊然后另外是一些他的费用啊费用的一些大小，所以这个是它的一些这个到了射频微波的一些频段以后它的晶体管的一些这个特性啊就说这个大家了解一下啊。那么我们今天主要还是做一些无缘的部分啊，那么有缘的部分大家就啊我们就了解到这里为止是吧。

然后我们来看一下啊，看一下我刚才给大家讲过啊，就说整个的一个设计啊就说呃整个的一个芯片是这个从设计到制造到封测呢还是这么一个流程啊大概是这么一个流程啊我们的设计呢包括原理图和版图的设计然后这个地方呢就需要啊用到一些工具啊就是EDA啊EDA工具。那么EDA工具的话啊这个呃对于我们的数字电路来说它已经非常成熟啊那么比如说这个常见的一些这个数字电路的一些工具synopsis的一些工具还有国内的一些工具啊它都会提供相应的这个整个的一个设计流程和IP啊这个就是我们可以啊做到一个很好的设计但是对于模拟啊或者射频电路啊因为模拟和射频都是属于啊模拟电路里面啊他的这样一个工具来说还是非常的一个不成熟啊所以这个地方呢我们的这个今天要给大家介绍的就是这个呃这个射频啊射频EDA为主。

然后呢射频制造完成这个设计完成以后呢就会交付给我们的呃这个芯片的一个制造厂商等，它会做一些野模板啊把我们的形状啊这个版图的形状转移到我们的这样一个芯片当中啊然后呢再有一些设备吧有一些设备然后可以形成一个封装和测试还有一些化学化学材料用品。
所以整个的一个过程是这样。对EDA的话这个整个的一个整个来说还是非常的一个卡脖子啊就是说呃被国外啊，Synopsis a killens以及这个现在叫做西门子啊西门子占据了90%以上的份额所以这个地方的他这个呃主国内的话现在主要是这个我们的这个华大九天为为首啊，这样一些EDA公司啊来实现一些国产化的一些突破啊。

那么这个整个的EDA的话的一个对于这个芯片产业的是非常重要它的杠杆率可以达到50倍以上，也就是说一块钱的EDA可以撬动50块钱的这个芯片的一个设计所以这个就是EDA还是非常的一个重要啊就是说一旦被卡脖子的话整个的一个芯片就没办法设计了然后这个就是这个比较这个咳咳久远的一些连带的时候做一些电路啊集成电路的时候就是花费了大量的加一些人力物力啊来做一些人工的一些设计啊这个是当时啊那到了我们现代以后啊就是大家就只需要只需要做一些这个一台电脑啊一台一台笔记本电脑就可以完成整个的一个设计所以这个就是这个呃现代的一些设计和我们的这个比较遥远的一些连带的一些区别啊。

然后EDA的话它是一个非常综合的一些学科啊，比如说它包括有这个需要啊做呃需要对物理啊数学啊就说这个集成电路的工艺器件啊，还有一些数学啊数学的一些这个知识啊矩阵还有这个集成电路设计方法学计算机还有化学都要啊非常的一些了解啊所以它是一个综合性的学科啊对，然后整个的这样一个EDA的话包括有很多种啊这大家可以看到它其实是涵盖了整个的一个整个的一个集成电路的一个设计到啊制造的一些阶段啊比如说这个我们的这样一个集成电路的一个平台开发也就是说我们要建一个方觉厂要建一个方觉厂那么这个方具厂怎么做呢他要用他要用这个我们的制造类的EDA啊制造一类的EDA来做这些器件啊模型然后做这些器件的模型然后是生成一些单元库形成PDK和IP啊也就是说这些方具厂要提供给客户的就是一些PDK和IP啊所以这个是呃这个我们的呃制造阶段啊然后呢呃机缘的一些生产阶段的话也是需要有这样一些制造类的EDA来做一些良率的啊良率的一些检查呃然后在我们的测试阶段呢也是需要有一些EDA工具来做一些相应的一些这个呃声光力热的一些仿真。

然后主要的EDA的可能就是在这个设计设计阶段啊那么设计的话主要包括这个呃电路啊电路也就是前道工艺啊，这个前端前端的一些设计和版图的，就是后端的一些设计吧后期后端的一些设计然后我们具体来看一眼啊就稍微了解一下。那么EDA话在这个平台开发阶段的话它主要是完成了什么呢半导体器件和制造工艺的一个设计啊然后呢建立这个半导体器件模型，然后通过一些PDK或者IP和标准代入库的方式来提提供给我们的这个集成电路设计啊给大家可以看一个例子啊那么这个里面的主要的工具呢就是用的是这个器件仿真工具主要是用的DECAT啊，DECAT这工具。

那么t cat这个工具的话也是美国的这个斯坦福大学的这个呃达ton教授啊DTON教授啊我做的这样一个器件仿真工具啊它可以仿真这样一些器件的结构啊尺寸啊掺杂浓度啊还有一些这个里边的这样一些这个器件里面的这个厂的分析。所以可以算出来它的这个电场分布能带分布啊电流电子流空血流和这个电子浓度啊以及它的一些电场和电流的一些分布，所以他的一个这个呃主要是这个可以来做这个相应的一些呃制这个器件房子对吧比如说这个像像这是一个这个我们的这个呃FAFAT对吧类似于FAFAT的一个结构啊。然后呢第二个就是我们的制制造阶段啊，就是集成电路制造阶段的话它主要是根据物理实践啊完成这个完这个设计文件完成以后来进行制造，不满足要返回到我们的开发阶段重新进行一些工工艺平台的调整和优化来生先生成一些器件模型和BDK。然后这里边的话它它的工具的话也是用什么t cat啊也主要是用t card。

它主要是做一些这个呃这期间模型和一些良率的分析呃因为在这个晶圆的offer的不同的一个地方它的这样一个芯片的一个良率是吧是不一样的啊所以这个地方它会有一些良率的一些不同啊这个就是用这个P点呃这个t cat这工具也可以做一些量率的分析和一些啊PDK和IP的一些生成啊然后呢再就是设计啊设计EDA啊设计类的EDA的话它主要也是啊分成这个数字啊就是我们的电路和版图那么前端啊电路的设计话主要是做什么呢就是啊这个功能的分析输入输出啊然后一些架构的设计和它的一些器件连接啊参数和连接关系的一些确定啊然后后面的版图设计的话主要只有一些版图设计完成一些版图的布局布线功能验证和性能验证啊这个是版图的设计啊然后到了这个数字电路啊数字集成电路的话它可以看到它就分成了这么几个具体的啊这个内容啊包括一些啊高层次的一些综合逻辑综合然后还有就是我们的这个功能验证和一些时序验证。

然后到了版图设计主要是做什么呢布局布线啊自动化的布局布线因为这个里面到了数字电路里面它会有很多的这样一些这个器件啊他需要来做一些自动化的一些布局布线然后还有一些这个后方比如说时序和接地挂机的一些仿真啊所以这个是额数字啊。然后呢数字集成电路的话它的一个这个大家可以看到它的一个版图呢大概长这个样子吧啊它的一个主要的考虑的话主要是考虑它的一个呃最小化就是它这个怎么样占用的面积最小啊越越小越好对吧这里面都是一些具体的一些我们的这这样一些数字的一些这个模块啊。

然后呢然后第二个就是考虑它的一个延迟啊就是这个连线怎么样做到一个实验最小然后它的芯片化的一个面积最小啊所以这个是它的一个呃这个考虑的要求啊那么数字的IIC的话它的主要的考虑是考虑什么呢考虑的是一个逻辑综合啊还有一些这个flow plan啊还有一些布局布线啊以及这个最后的这样一些DRC和l vs啊和这个相应的一些持续的检查啊这个是数字的一些IIC额然后到了模拟电路啊模拟射频电路以后他的一个这个要求就不一样了啊那么大家可以看到这个它模拟电路的一个布局呢它就会影响到它的速度和精度呃刚才看到的这个数字电路呢它是一个很杂乱无章的对吧那么它主要是只考虑它的一个匹配延迟和一个面积所以它布局布线啊并没有特别去考虑。但是到了模拟电路以后呢它的这样一个啊需要考虑的内容就非常多啊就要考虑一些对称性匹配啊就说这个做出来的这个电容和电感跟实际加工的时候是不是一致啊是否能一致啊然后呢还有一些寄生效应啊和一些偏移是吧偏移嗯然后还有一些这个优化的一些互联性和艺术性。所以它在这个里面仿真的话主要是仿一些频域跟时域的一些仿真啊。

然后呢在做一些这个后防的时候要做一些呃参数提取和后仿真然后把这样一个电路的一些寄生效应给抽取出来啊所以这个是它的这整个的一个过程的话啊整个设计过程的话跟数字IC的一个不同啊。
所以大家要把我们的之前的所学到的这些课程呢跟我们的这个呃这个呃设计的电路设计流程联系在一起啊然后呢现在的话数字的啊数字集成电路的话整个流程呢是这样的吧首先设计指标啊系统设计HDL的一些编码啊就是用一些VLOG或者HDL来编码然后仿真验证逻辑综合啊生成这样一个门级的一些网表啊然后形形式验证是吧形式验证以及静态的一些时序分析那么这次主流的一些工具大家可以看到是吧这是主流的一些工具啊这是前端啊当然后端的话主要是做一些可视可测性的一些设计啊布局直中线的一些生成和布线和一些不利版图的一些验证以及机身参数提取和后后保真。那么这一块的话这个主流的工具仍然是国外的一些工具吧啊这所以这个数这个整个的一个数字电路它非常的一个完善是吧大家可以看到整个的一个数字的电路它流程非常完善它的一个主流的IIC呢呃工具呢DEDA工具呢都是一些SYLOSIS和cadence的一些工具啊。

嗯然后到了模拟射频了以后呢他那个工具就没有那么完善了啊大家可以看到啊整个的一个嗯整个那个设计的电路设计主要是用的spice吧Uh synopsy spice uh uh spice和kk dance spectr来做这样一些器件的一些模型和晶体管集的一些仿真器啊进行一些人工设计啊所以这个整个的一个设计还是以人人工设计为主吧然后版图的话啊到了这个后端设计版图设计主要是这个CANNAS的呃这个ICABIFB或者是KITTENSVTUAL啊来做这样一些布局布线然后来做这个DRC跟LVNS的时候大家可能主要是用的是呃CALIBRARY啊CALIBRARY啊然后还有一些基层参数的一些提取来做用这个BTAL的CALIBRARY对吧呃这个呃以及这个synopsis的这个star啊RCXT啊然后最后呢就把这样一些生成的这些机制参数的反标回网表来做这个晶体管集的一些仿真啊然后来做这个hh spice跟SPECTR的一些仿真来做一些这个后保。

所以整个的一个流程是这样啊所以呢我们的整个的一个啊这个EEDA工具的话，它的一个其实是底层是什么东西了大家一定要搞清楚啊还是要用一些数学模型啊来描述这样一些这个我们的这样一个物理啊实际的这样一些物理的一些这个特性啊比如说电电学特性啊或者是一些声光力热啊等等特性用数学模型来描述然后呢考虑它的各种的一些机身参数和环境的影响来设计一个电电路的一个最优设计然后这里面的最底层的一些东西的话是一些算法啊算法和一些建模啊一些模型所以这个是我们的呃整个的一个流呃这个设计工具的一个呃概况啊所以大家要以后做哪一块是吧以为要做数字前端啊是吧数字前端还是做数字的一些后端啊大家要知道啊然后做模拟电路做呃设品做射频电路模拟电路的时候做模拟射频前端还有这个这个后端啊都要做对吧都要做啊所以这个就是它的一个整个的一个基本的一个流程好额然后呢我们现在就把这个话题呢转移到啊射频上面啊射频上面然后呢我们现在IIC设计呢他的一个挑战呢主要有这这么四大挑战啊哦我们总结了一下啊就是说对于我们的这个IIC设计来说呢呃这个第一个呢就是射频和混合IIC的一个这个高频呃这IIC的一个高频设计啊啊就是射频和写好IC的一个高频设计。那么因为到了高频以后我们的这个整个的一个额这个数据的一个容量啊就是这个信号的一个容量还有一个速度都是要求非常高啊。

比如说大家做这个用到这个5G啊5G的一些网络啊还有一些这种呃高速的这种光电芯片啊它都需要一个很大的一个容量和一个速度非常大的一个快速的一个速度。那么这个容量一大以后频率就会升上去或者说是它的一个这个呃这个呃数字是数数字电路里面的这个0101的这个信号它的这个呃翻转的速度啊就会变快。那么翻转的这个频率升上去和这个翻转的速度变快以后都需要对吧用到我们的高频的一个设计方法就要用到电子厂的一个仿真啊到了高频以后来到了高频以后啊整个的这样一个电路呢他都需要啊都需要用到了我们的高频的方法啊。

因为高速呃大家也知道了这个灵异类灵异的信号通过傅立叶级数展开它可以展开成很多的这样一些高频啊和低频的这样一些信号的一些叠加啊所以这个地方呢它也是这个呃需要啊需要用到这个高频的一些方法啊然后第二个就是互联线效应。互联线呢大家就可以看到就是我们前面给大家演示当中都会有一些这个连线这个连线呢到了这个我们的这样一个0.18微米后啊互连线的延迟啊已经超过了这个管子的啊晶体管的没延迟啊所以这样的话我们这个互联线的这个效应呢也是不可避免的需要啊那么它所需要的就是我们的这个数字电路里面的这个信号完整性的一些问题啊，比如说这个信号呢通过我们的互联线啊传过去的时候是吧那么这边呢会产生一定的这样一个这个串扰啊这两根线之间会产生一定的这个电磁场的效应串扰啊这个信号的过去以后可能就会产生一个形变或者实验啊。

然后这个就是信号完整性的一些问题然后纳米尺度的效应呢就是一些这个呃这个你们所学到的一些这个短报道的一些效应啊或者是一些碎穿的一些效应。那么这个就是跟我们的这样一个这个呃这个我们的这个量子啊量子理论有关啊效应的一个量子理论有关的这样一个纳米尺度的效应啊这块的话我们倒是不涉及了那么最后就是D勾号啊我们递勾号的话也是需要啊需要这样一个呃比较准确的一些电池和电池的一些设计才能够实现啊谁用我们的这样一个射频呃或者是我们的这个电子厂的基础对于大家来说是非常重要啊再加一些高频高速还有一些低功耗的一些这个互联线的一些设计上面都需要啊都需要电池的一个设计。

那么我们来看一下射频的一个定义啊那么射频的第一个定义呢它是指的是一个频段吧某一个特定频段一些电磁波那么这个广义的射频呢可以这个比较啊比较这个从比较低频比如说300兆啊一直到这样一个三百三千G啊就是T赫兹啊太赫兹然后呢这个狭义的射频呢可能就是比较窄一点啊他这个射频的话主要是可以做一些什么呢可以做一些无线啊无线的透析然后另外还有一个射频的话这个频段叫微波啊射频和微波的话它会有一定的重叠得不这是它的一个整个的一个设射频的一个范围。

那么这个射频的范围呢它的波长呢对应该是一个什么米波长和一个什么毫米波波长是吧啊之类啊就是这个微波啊微波毫米波的一个一个波长之内啊所以这个是它的一个对整个的一个啊范围啊它所对应的这样一个频段呢主要有这么一些吧比如说一些这个常见的一些频段啊这个PRLS啊C波段或者是X波段等等它都对应在相应的一些这个通讯的一些频段上啊特别是一些这个军用军工上边啊军工上面他们都会用一些呃这些频段的一些代号来替代它所对应的波长呢都是一些什么厘米级或者是这个毫米级或者厘米级的这样一个波长啊那么这个波长的话是正好是跟人体是可以比拟的啊就是这个射频或者微波的一些波段它都跟人体的这个这个尺寸啊是可以比拟的啊，所以这个是我们常用的这样一些音段。

然后呢我们来看一下这样一些电磁场与电磁波啊，大家可能之前会学过一点啊，就是电子厂呢它是等于我们的电场和磁场，但是电磁波呢它不等于电磁场和磁场波啊就是说这个里面它会有一个呃时变和这个空变的一些电场和我们的实变和空变的磁场的一个相互转换啊也就是说这个电场和磁场还是这个时间和空间的，都是时间和空间的一个函数啊，所以这个是我们需要啊需要用一些比较抽象的啊抽象的思维来思考这个问题。

然后呢到了电路里面，实际上它是吧，所以说这个我们的这个可能大家之前可能学到电磁场与电磁波这个播可能主要是一个是吧是类似于天线发射这种电磁波的一个支持，但是呢到了电路里面呢其实我们把它看作是一个导形电磁波啊，就是那个波啊在我们的电路里面，电路里面的，它其实是这个这个这种电子上有电磁波是一种导形的形式啊，是一种导形波啊，所以呢我们产生了这个特定的这个电磁场与电磁波结构的就称为一个电路啊电磁波的一个路啊。

那么它是存在于一个有限的一个空间当中啊那么射频频段的这个电路呢就叫做射频电路啊，因为我们之前所学到的电路呢都往往是一些直流啊或者低频的啊这个也这个高频的电路啊当然也是这个电磁电磁波的一些电路啊。那么光啊光本身也是一种这个电磁波啊所以它也是属于这个电磁波的电路啊啊所以这个地方呢我们看一看它一些区别啊。

那么对于我们的这样一个这个高频和低频啊也就是到了这个射频阶段以后和我们的低频电路的一个区别是什么样呢就说它会分成一个分布参数电路和一个基座参数电路。

所谓的分布参数电路是什么东西呢，就是它的一个这个呃大家可以看到右边这个图是吧啊就是它的尺寸和我们的这个频率啊，这个工作的频率所对应的波长是可以比例的时候，也就是它就是一个分布参数电路，也就是说它这个里边它的这个每一个点它的电压和电流啊不仅是时间的函数，而且是空间的函数啊。

所以它是一个这个分布参数电路。那么对于这种啊几种参数电路呢大家反过来哦，那就是它可以看作是一个点啊，比如说对于我们的电视机或者空调，它所对应的这个工作频率是50HZ啊50HZ所对应的这个波长是6000km，那么它可以它所器件尺寸呢对于这个6000km的看作是一个点，所以呢它上面的这个电压和电流呢仅仅是时间的函数。不再是空间的函数啊。所以这个地方就是它的一个区别。那么对于这种低频电路啊或者是几种参数电路，它所采用的方法呢是用了什么方法呢使用的基尔霍夫定律好吧基尔霍夫定律啊啊然后呢但是到了我们的这样一个高频的时候这个基尔霍夫定律就不再成立。那么就需要用到的是什么呢用传输线理论由麦克斯韦方程组用传输线理论来考虑这个问题啊所以大家注意这两者的一个区别。

然后呢这个地方呢大家可以看到到了高频以后呢那也就是到了这个频率变高以后呢会产生一个什么问题呢就这些金属啊和这些导线呢都不再是一个呃透明的一些结构啊比如说这个在低频的时候啊我们连接电路的时候这些导线呢都是一个什么都是看作是一个节点啊就说这个导线无论你怎么连是吧在低频的时候导线里无论怎么样去走线它都是一个节点啊它不再是一这个呃这个呃不再是空间的一个函数它是一个节点啊但是到了这个高频以后我们的这个导线呢它就不再是一个什么一个节点了啊它就需要有一个等效的一些模型考虑进去有一些寄生的一些电阻电容电感要考虑进去啊这个就需要我们的这个他的一些区别所在啊这是全线理论啊传数线理论。

然后呢到了这个比如说在我们的芯片当中是吧在我们的芯片当中当然要加一个封装啊就是这个芯片上要加一个封装的这样一个引线啊这个引线呢它就等效成为这个一个电感对吧一个电感。那么这个电感对于我们的这个射频的一一个影响是非常大。不又没了咳咳就是这个大家就可以看到我的这个导线或者基础结构啊到了高频以后，它就跟低频的时候完全不一样啊这个就是我们射频的一个特点。然后呢我们来回顾一下电磁场理论那么电磁场理论里面呢大家可以看到我们的这个主要的啊就说大家因为是学这个我们的这个学电子啊学电子的那么学电子的比较重要的几个方向呢就是啊就是一个就是一个我们的电磁场的一个方法啊第二个就是啊电磁场理论啊。那么电磁场理论的话他的这个麦克斯韦方程组的话有四个主要方程啊，这个有它的积分形式和微分形式啊那么它的这个微分形式的方程呢有这个啊四个旋度方程和散度方程。

那么这个里面呢就是包括包括有这种高斯定律啊还有这个法拉第定律和这个安培麦克斯韦方程组啊呃方程。那么大家可以看到这里面的方程组的一些含义啊那么第一个方程是这个高斯定律啊也就是说这个地方电荷会产生一个电通密度啊电通密度。那么就是大家可以看到这个这种图像物理图像比如说我们这地方如果有有一个电荷会产生一个加一个额电场啊产生一个电场，那么通过介质以后就等下成为一个电通密度那么这个电通密度它是一个相当于是一个点还这个是一个我们的这个拉布拉点乘啊它是一个点源是吧就是一个散度圆啊这个散度源所谓的散度源是什么意思呢就是说它所发射发射的这个电场是一个发散的，是一个发散的。

是一个散度源啊，啊类似于我们的这个太阳吧类似于我们的太阳啊发出发出的这个引力波啊它是一个散度源然后呢第二个方程是高斯这个定律啊对于磁场啊那么这个地方它由于没有磁荷，没有磁荷的存在，所以它这个地方等于零啊，它也是一个这个散度源啊散度源啊所以大家注意这个散度的定义然后后面的是一个法拉第定律和这个安培麦克斯韦定律它都是这个呃旋度方程。而成交就强调了这个Laplace拉普拉斯基本函数都是非常重要的这个“部分可以得到的数据”可以合成部分，然后大家可以看到到上面这两种图分别对应的样子。在这上面有一个周围的耦合，整个的顺面都非常好，非常好，大家可以看到这个周围耦合有40个调节，大家看是不是换那个屏幕
这俩，这俩都可以墙总能收的整个可碎八脚都可以收的哦。