第1章 ASIC概述

随着科学技术的发展，电子信息技术领域中的微电子技术越来越受到人们的重视，其中以集成电路（Integrated Circuit，IC）为重中之重，其日渐成为现代信息社会的基石。从1906年第一个电子管诞生到现在，集成电路已经在各行各业发挥了非常重要的作用。

集成电路是一种采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能结构的微型电子器件或部件。集成电路的特点表现为所有元件在结构上已组成一个整体，这显著提高了电子元件在微小型化、低功耗、低成本和高可靠性等方面的性能，并在此基础上不断优化。

集成电路从无到有，再到发展日趋成熟，经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路四个阶段。其发展中的标志性事件如表1-1所示。

表1-1　集成电路发展标志性事件时间表

1965年，戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律：芯片的晶体管集成密度每年增长一倍，并且芯片的集成度每隔两年翻一倍，如图1-1所示。以处理器为例，表现为两个规律：①同等价位的微处理器速度变得越来越快，②同等速度的微处理器变得越来越便宜。

图1-1　摩尔定律

集成电路的通用性和大批量生产，使电子产品的成本大幅度下降，推进了计算机通信和电子产品的普及，同时也产生了通用与专用的矛盾，以及系统设计与电路制作脱节的问题。而且集成电路规模越大，组建系统时就越难以针对特殊要求加以改变。为解决这些问题，出现了以用户参与设计为特征的专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）。

随着集成电路方法学和微细加工技术的持续成熟，集成电路得到不断发展，集成电路的应用领域不断扩大，集成电路朝着微小型化、系统集成化和更加具有关联性的趋势发展。集成电路的发展趋势可以概括为以下几点。

（1）特征尺寸越来越小。

（2）芯片尺寸越来越大。

（3）单片上的晶体管数越来越多。

（4）时钟速度越来越快。

（5）电源电压越来越低。

（6）布线层数越来越多。

（7）输入/输出（I/O）引脚越来越多。

在集成电路应用方面，除众所周知的计算机、通信、网络、消费类产品，集成电路正在不断开拓新的领域。例如微机电系统、微光机电系统、生物芯片、超导等应用领域正在形成新的产业增长点。