48、数字电路设计相关知识解析

数字电路设计相关知识解析

1 状态编码

状态编码，也称为状态分配，是决定如何将各种状态映射到二进制数字向量的过程。一个明显的要求是为每个状态分配一个唯一的位向量。唯一编码 |S| 个状态所需的位数为：
[
w_s \geq \lceil \log_2 |S| \rceil
]
其中，(\lceil x \rceil) 表示不小于 (x) 的最小整数。当上述公式取等号时，我们称之为最小位编码，因为此时双稳态元件的数量最少。

从纯粹的功能角度来看，状态编码并不重要，因为任何唯一的状态分配都必然会导致一个正确的电路，该电路与其他所有映射产生的电路等效。然而，从效率的角度来看，某些状态编码会比其他编码产生更小、更快的电路，能量耗散和可测试性也可能不同。由于设计过程后续步骤（逻辑综合、布局和布线）的影响难以预测，人们可能会倾向于完成设计，并根据最终结果评估不同的方案。

真正不同的状态分配数量 (n_s)（即那些不能通过简单地置换和/或取反状态位从其他分配中导出的分配）自 20 世纪 50 年代末就已为人所知，其计算公式为：
[
n_s = \frac{(2^{w_s} - 1)!}{(2^{w_s} - |S|)! w_s!}
]
从工程角度来看，我们更感兴趣的不是绝对最优解，而是找到一种好的状态分配，以合理的努力实现接近最小的硬件解决方案。为此，人们设计了各种启发式方法，所有这些方法都试图以某种方式进行状态编码，以最小化有限状态机逻辑方程中的文字数量。这些技术的区别在于它们是针对两级逻辑方程还是多级逻辑方程，以及如何解决相互矛盾的要求之间的冲突。

相邻状态分配是一类假设为积之和形式的两级逻辑的启发式方法。所有此类启发式方法的基本思想是，通过为状态表中具有相似条目的状态分配仅相差一位的代码，来减少乘积项的数量和文字的数量。换句话说，它们使相似的状态在卡诺图中相邻。令人惊讶的是，这种方法在多级逻辑实现中也被发现有有益的效果，因此非常受欢迎。

顾名思义，单热状态编码使用长度为 |S| 的二进制向量，并为每个状态分配一个代码，其中只有一位为逻辑 1，其余均为 0。与最小位状态编码相比，单热编码通常会导致更多的双稳态元件，但同时也会减少组合逻辑。这种方法是否值得取决于应用场景，在某些示例中并不适用。在路由资源有限的 FPL 设备中，它有时是实现大型有限状态机的唯一方法。然而，单热编码会带来大量的寄生状态，即 (2^{|S|} - |S|) 个。要使所有这些寄生状态重新收敛到主子图中，通常被证明是很困难的。

2 常见自动机的关键特性

常见自动机的关键特性总结如下。需要注意的是，在正在进行的计算周期内对新输入做出响应（延迟为 0）和无条件稳定性（无直通路径）是相互排斥的。

重新同步	自动机类别	寄存器	Mealy	Moore	Medvedev
否	延迟	0	1	1
	稳定性	可能不稳定	稳定	稳定
	冒险情况	可能有冒险	可能有冒险	无冒险
是	延迟	1	2	2
	稳定性	稳定	稳定	稳定
	冒险情况	无冒险	无冒险	无冒险

3 有限状态机设计步骤

使用有限状态机进行设计涉及以下步骤：
1. 当从经济性或模块化的角度来看有利时，将所需功能划分为一组协作的自动机。
2. 选择合适的自动机类型及其输出类型。
3. 详细规范和验证状态图、状态图或状态表。
4. 状态化简。
5. 决定如何安全地处理寄生输入和状态（如果有的话）。
6. 状态分配。
7. 组合函数的最小化。
8. 根据可用的组件或库单元设计电路逻辑。

如今的电子设计自动化软件包通常涵盖步骤 4 和 6 到 8。此外，还有用于编辑状态图以及在行为级别可视化输入、状态转换和输出的软件工具。

4 缩写和数学符号

4.1 缩写

• aka：也称为
• ckt：电路
• iff：当且仅当
• wrt：关于
• SysVer：SystemVerilog

4.2 数学符号

以下是一些常见的数学符号及其含义：
| 符号 | 单位 | 解释 |
| — | — | — |
| (\alpha) | 1 | MOSFET 速度饱和指数 |
| (\alpha) | 1 | 缺陷聚类因子 |
| (\alpha_k) | 1 | 节点活动 |
| (\beta) | 1 | BJT 电流增益 |
| (\beta) | A/V² | MOSFET 增益因子 |
| (\beta_2) | A/V² | 工艺增益因子 |
| (\Delta) | 1 | 每个数据项的周期数 |
| (\delta) | 1 | 占空比 |
| (\epsilon_0) | As/Vm | 真空介电常数，也称为电常数 |
| (\epsilon_r) | 1 | 相对介电常数，曾称为介电常数 |
| (\theta_{a,c,j}) | K 或 °C | 温度（分别为环境空气、外壳和结的温度） |
| (\Phi) | s⁻¹ | 数据吞吐量 |
| (\lambda) | 1 | MOSFET 沟道长度调制因子 |
| (m) | | 虚拟布局网格的间距 |
| (\mu) | m²/Vs | 载流子迁移率 |
| (\mu_0) | Vs/Am | 真空磁导率，也称为磁常数 |
| (\mu_r) | 1 | 相对磁导率 |
| (\varrho) | kg/m³ | 密度 |
| (\rho) | (\Omega m) | 电阻率 |
| (\sigma) | S/m | 电导率 |
| (\sigma_k) | 1 | 交叉能量配额 |
| (\epsilon) | J 或 eV | 功函数 |
| (\Psi) | W/Hz = J | 每个开关速率的耗散功率 |
| (\omega) | 1 | 过驱动因子 |
| (A) | m² | 面积，或作为广义概念，以门等效 [GE] 表示的电路大小 |
| (AT) | m²s | 尺寸 - 时间积，也可以用 [GEs] 表示 |
| (B) | 1 | 位置数系统的基数 |
| (c) | USD | 成本，偶尔用 [EUR] 或 [CHF] 表示 |
| (c) | m/s | 介质中的光速 |
| (c_0) | m/s | 真空中的光速 |
| (c_{ox}) | F/m² | 单位面积的栅极电容 |
| (C) | F | 电容 |
| (d) | 1 | 迭代分解因子 |
| (d) | m | 直径 |
| (D) | m⁻² | 缺陷密度 |
| (E) | m | 一个布局结构围绕另一个布局结构的包围 |
| (E) | J | 能量，偶尔用 [eV] 表示 |
| (E_{ch}) | J | 充电和放电耗散的能量 |
| (E_{cr}) | J | 由于交叉电流耗散的能量 |
| (E_{lk}) | J | 由于泄漏耗散的能量 |
| (E_{rr}) | J | 由电阻负载耗散的能量 |
| (E_{C,V}) | J 或 eV | 电子能量（在导带底部和价带顶部边缘） |
| (E_F) | J | eV | 费米能级 |
| (E_G) | J 或 eV | 带隙 |
| (E_{vac}) | J 或 eV | 自由电子能量（“真空能级”） |
| (E) | V/m | 电场强度 |
| (E_{OT}) | m | 等效氧化物厚度 |
| (f_{clk}) | Hz | 时钟频率 |
| (f_{cp}) | Hz | 计算速率 |
| (f_d) | Hz | 边沿速率 |
| (f_{toff}) | Hz | 触发器翻转速率 |
| (F) | m | 带交错触点的线的最小半间距 |
| (F) | V/m | 电场强度 |
| (G) | 1 | 总门数 |
| (G, g) | S | 电导 |
| (h) | m | 几何高度、厚度 |
| (H) | m | 最小半间距 |
| (H_{fin}) | m | 鳍片高度 |
| (i) | 1 | 指示数据字中比特（或数字）位置的索引 |
| (i) | 1 | 有限状态机的输入符号 |
| (I) | 1 | 有限状态机的输入符号集 |
| (I, i) | A | 电流 |
| (I_d) | A | MOSFET 漏极电流 |
| (I_f) | A | 正向电流 |
| (I_{oup}) | A | 输出电流 |
| (I_r) | A | 反向电流 |
| (I_s) | A | MOSFET 源极电流 |
| (J) | A/m² | 电流密度 |
| (k) | J/K 或 eV/K | 玻尔兹曼常数 |
| (K_{P,\theta,V}) | 1 | 降额因子（分别针对工艺、温度和电压） |
| (K_1) | s | 双稳态元件的亚稳态参数 |
| (K_2) | Hz | 双稳态元件的亚稳态参数 |
| (l) | m | 几何长度 |
| (L) | 1 | 计算周期中的延迟 |
| (L) | H | 电感 |
| (L) | m | MOSFET 栅极长度 |
| (L_{eff}) | m | MOSFET 有效栅极长度 |
| (L_{drawn}) | m | MOSFET 绘制栅极长度 |
| (m) | 1 | MOSFET 体效应系数 |
| (m_{Chem.}) | g/mole | 摩尔质量 |
| (M) | m | 最小特征尺寸 |
| (n_{m,f}) | 1 | 芯片数量（分别为制造的和功能正常的） |
| (n) | 1 | 折射率 |
| (n) | m⁻³ | 电子浓度 |
| (N_{A,D}) | m⁻³ | 掺杂浓度（分别为受主和施主） |
| (N_{Avo}) | mole⁻¹ | 阿伏伽德罗常数 |
| (o) | 1 | 有限状态机的输出符号 |
| (O) | 1 | 有限状态机的输出符号集 |
| (p) | 1 | 流水线因子、循环展开因子 |
| (p) | m⁻³ | 空穴浓度 |
| (P) | 1 | 光刻图案化步骤的数量 |
| (P) | m | 最小线间距 |
| (P) | W | 功率 |
| (q) | 1 | 复制因子 |
| (q_e) | C | 基本电荷 |
| (Q) | C | 电荷 |
| (r_{cap}) | s/F = (\Omega) | 负载因子 |
| (r_{sl}) | V/s | 压摆率 |
| (R) | (\Omega) | 电阻 |
| (R_2) | (\Omega/2 = \Omega) | 薄层电阻 |
| (R_{\theta}) | K/W | 热阻 |
| (s) | 1 | 时间共享因子 |
| (s) | 1 | 有限状态机的状态 |
| (s_0) | 1 | 有限状态机的起始状态 |
| (s_{ra}) | 1 | 斜率灵敏度因子 |
| (S) | 1 | 有限状态机的状态集 |
| (S) | m | 两个布局结构之间的间距 |
| (S) | V/decade = V | MOSFET 亚阈值斜率 |
| (t_{al}) | s | 从亚稳态恢复的允许时间 |
| (t_{cd}) | s | 污染延迟 |
| (t_{di}) | s | 时钟分配延迟 |
| (t_{fa}) | s | 下降时间 |
| (t_{hi}) | s | 高电平时间 |
| (t_{ho}) | s | 保持时间 |
| (t_{id}) | s | 插入延迟 |
| (t_{it}) | s | 本征单元延迟 |
| (t_{jt}) | s | 时钟抖动 |
| (t_{lo}) | s | 低电平时间 |
| (t_{lp}) | s | 最长路径延迟 |
| (t_{mr}) | s | 亚稳态解决时间 |
| (t_{MOSFET}) | s | MOSFET 本征延迟 |
| (t_{MTBE}) | s | 平均错误间隔时间 |
| (t_{ox}) | m | 栅极电介质厚度 |
| (t_{pd}) | s | 传播延迟 |
| (t_{pu}) | s | 脉冲宽度 |
| (t_{ra}) | s | 斜坡宽度 |
| (t_{ri}) | s | 上升时间 |
| (t_{sk}) | s | 时钟偏斜 |
| (t_{sl}) | s | 裕量 |
| (t_{sp}) | s | 最短路径延迟 |
| (t_{su}) | s | 建立时间 |
| (T) | s | 每个数据项的时间、周期 |
| (T_{clk}) | s | 时钟周期 |
| (T_{cp}) | s | 计算周期 |
| (U, u) | V | 电压 |
| (U_{\theta}) | V | 热电压 |
| (U_{bi}) | V | 结内建电压 |
| (U_{bs}) | V | MOSFET 体 - 源极电压 |
| (U_{dd}) | V | 电源电压 |
| (U_{ds}) | V | MOSFET 漏 - 源极电压 |
| (U_{f}) | V | 正向电压 |
| (U_{gs}) | V | MOSFET 栅 - 源极电压 |
| (U_{ih}) | V | 输入高电压 |
| (U_{il}) | V | 输入低电压 |
| (U_{inp}) | V | 输入电压 |
| (U_{inv}) | V | 反相器阈值电压 |
| (U_{nm}) | V | 噪声容限 |
| (U_{oh}) | V | 输出高电压 |
| (U_{ol}) | V | 输出低电压 |
| (U_{oup}) | V | 输出电压 |
| (U_{pn}) | V | 结阳极 - 阴极电压 |
| (U_{r}) | V | 反向电压 |
| (U_{th}) | V | MOSFET 阈值电压 |
| (U_{trip}) | V | 触发电压 |
| (v) | 1 | 电压放大倍数 |
| (V) | m³ | 体积 |
| (w_{i,o,s}) | 1 | 字宽（分别为输入、输出和状态） |
| (w) | m | 几何宽度 |
| (W) | m | MOSFET 栅极或其他布局结构的宽度 |
| (W_{fin}) | m | 鳍片宽度 |
| (X) | m | 一个布局结构超出另一个布局结构的延伸 |
| (y_f) | 1 | 制造良率 |
| #items | 1 | 物品数量 |

5 物理和材料常数

5.1 物理常数

一些常见的物理常数如下表所示：
| 常数 | 值 |
| — | — |
| 阿伏伽德罗常数 (N_{Avo}) | (6.022 \times 10^{23} /mole) |
| 玻尔兹曼常数 (k) | (1.381 \times 10^{-23} J/K = 86.17 \times 10^{-6} eV/K) |
| 普朗克常数 (\hbar = \frac{h}{2\pi}) | (0.1055 \times 10^{-33} Js = 0.6582 \times 10^{-15} eVs) |
| 绝对零度 | (0 K = -273.15 °C) |
| 基本电荷 (q_e) | (0.1602 \times 10^{-18} C) |
| 真空介电常数 (\epsilon_0) | (8.854 \times 10^{-12} As/Vm (= F/m)) |
| 真空磁导率 (\mu_0) | (4\pi \times 10^{-7} Vs/Am = 1.257 \times 10^{-6} Vs/Am (= H/m)) |
| 真空中的光速 (c_0) | (299.8 \times 10^{6} m/s) |
| 热电压 (U_q = \frac{kT}{q_e}) | (25.9 mV @ 300 K) 结温度 |

需要注意的是，薄膜的特性可能与块状材料有很大差异，在比较窄带或小点与大片材料时也是如此。介电常数也不是一个常数，它往往会随频率降低，尽管不一定是单调的。

5.2 碳的同素异形体

碳之所以特殊，是因为它有许多同素异形体。钻石形成四面体晶格，碳原子位于角上，通过共价键结合在一起，就像单晶硅一样。这种每个原子核周围有四个强键的空间排列使钻石极其坚硬和耐用。约 5.5 eV 的大带隙使其成为电绝缘体，并且光学透明。

石墨烯是指一层碳原子，每个原子核位于六边形的角上，并与三个相邻原子共价键合，形成类似鸡笼的平面晶格。石墨是一种三维结构，其中许多这样的层通过较弱的范德华力结合在一起，这解释了为什么石墨看起来柔软光滑。其带隙几乎为零，这意味着价带和导带几乎接触。因此，石墨的导电性一般，有时被称为半金属或类金属。

碳纳米管可以看作是卷起的石墨烯片。需要注意的是，卷起是在特定的离散角度进行的。碳纳米管有多层和单层的空心圆柱体，有直的或扭曲的。单层纳米管的直径略大于 1 nm，多层纳米管的直径可达 50 nm。根据直径和卷绕角度，碳纳米管的带隙可以低至零（如金属），高至硅的带隙，并且几乎可以在两者之间的任何值。富勒烯是类似足球的球形大分子。碳纳米管和富勒烯具有非凡的强度和稳定性。

当有机燃料在氧气不足的情况下燃烧时形成的灯黑沉积物，主要由没有长程原子位置模式的无定形碳组成。

5.3 材料特性

一些材料的关键特性如下表所示：
| 材料 | 晶体结构 | 300 K 时的带隙 (E_G) [eV] | 0 Hz 时的相对介电常数 (\epsilon_r) | 近似击穿场 [kV/mm] | 300 K 时的电子迁移率 (\mu_e) [cm²/Vs] | 300 K 时的空穴迁移率 (\mu_h) [cm²/Vs] | 饱和电子速度 [10⁶ cm/s] | 摩尔质量 (m) [g/mole] | 密度 (\varrho) [g/cm³] | 晶格间距 [nm] | 熔点 [°C] | 热导率 [W/cm K] |
| — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| C（石墨烯） | G | ≈0 | 16.8 | 40 | 77000 | 850 | 10 | 12.01 | 5.77 | 0.6479 | 527 | ≈50 |
| InSb | Z | 0.17 | 15.15 | 10 | 40000 | 500 | 10 | 236.58 | 5.68 | 0.60583 | 942 | 0.18 |
| InAs | Z | 0.354 | 16.2 | 200 | 3900 | 1900 | 10 | 189.74 | 5.323 | 0.56461 | 937 | 0.27 |
| Ge | D | 0.661 | 13.9 | 30 | 8450 | 300 | 10 | 72.64 | 5.504 | 0.58687 | ≈1100 | 0.58 |
| In₀.₅₃Ga₀.₄₇As | Z | 0.74…0.75 | 11.7 | | 1400 | 450 | 10 | 168.54 | 2.329 | | 1412 | 0.05 |
| Si | D | 1.12 | | | | | | 28.09 | | 0.54309 | | 1.3 |
| InP | Z | 1.344 | 12.5 | 50 | 4600 | 200 | 10 | 145.79 | 4.787 | 0.58687 | 1060 | 0.68 |
| GaAs | Z | 1.424 | 12.9 | 40 | 8500 | 400 | 13 | 144.63 | 5.320 | 0.56525 | 1240 | 0.55 |
| SiC（6H） | 6H | 3.03 | 9.66 | ≈300 | 700 | 1800 | 20 | 40.10 | 3.21 | 0.308 | 2830 | 4.9 |
| GaN（4H） | 4H | 3.26 | 9.7 | 220 | < 2000 | | 20 | 40.10 | 3.21 | 0.307 | 2830 | 4.56 |
| C（金刚石） | W | 3.49 | 9.0 | 300 | 2200 | | 13 | 83.73 | 6.1 | 0.35668 | 600 | 20 |
| SiO₂（非晶） | 非晶 | ≈5.5 | 5.7 | 1000 | | | 27 | 60.08 | 2.27 | | 4030 | 0.014 |

5.4 导体材料

一些导体材料的特性如下表所示：
| 材料 | 300 K 时的电阻率 (\rho) [10⁻⁹ Ωm] | 300 K 时的热导率 [W/cm K] | 熔点 [°C] | 用途 |
| — | — | — | — | — |
| Cu | 17.25 | 4.01 | 1085 | 用于互连线 |
| Al 0.5% Cu | ≈30 | | | 用于接触/过孔插头 |
| W | 54.4 | 1.74 | 3422 | |
| Al | 27.33 | 2.37 | 660 | 用于金属栅极 |
| TiN | 300…700 | 0.291 | 2930 | |
| Ag | 16.3 | 4.29 | 962 | 用于比较 |
| Au | 22.7 | 3.17 | 1064 | 用于比较 |
| Mo | 55.2 | 1.38 | 2623 | 用于比较 |
| Fe | 99.8 | 0.802 | 1538 | 用于比较 |
| Ta | 135 | 0.575 | 3017 | 用于比较 |
| Ti | 390 | 0.219 | 1668 | 用于比较 |
| ITO | ≈1000 | 1800…2200 | | 用于 LCD |

5.5 互连电介质

一些互连电介质的特性如下表所示：
| 材料 | 相对介电常数 (\epsilon_r) | 介电强度 (E_{max}) [kV/mm] | 用途 |
| — | — | — | — |
| 氧化铝 (Al_2O_3) | 9.3…11.5 | 13.4 | 用于封装 |
| 陶瓷基板 | 7…8 | | |
| 环氧树脂 | ≈4.2 | | 用于 PCB |
| 环氧层压板 FR4 | ≈4 | ≈38 | 用于 PCB |
| 硅酸盐玻璃 (SiO_2) | 1.8…3.9 | 470…670 | 无机 ILD |
| 氟化硅酸盐玻璃 (FSG) (SiOF) | 3.0…3.7 | | |
| 氢倍半硅氧烷 (HSQ) | 3.0…2.7 | > 400 | |
| 碳掺杂氧化物 (CDO) (SiOC) | ≈2.4…3.3 | | |
| 有机硅酸盐玻璃 (SiCOH) | ≈1.8…2.9 | | |
| 聚酰亚胺 | 3.0…3.6 | | 有机 ILD |
| 聚对二甲苯 | 2.6 | | |
| 苯并环丁烯 | 2.6 | | |
| 聚芳醚 | 2.3 | | |
| 聚四氟乙烯 (特氟龙 TM) | 2.1 | 87…173 | |
| 干燥空气 | 1.00 | ≈1 | 用于比较 |

5.6 栅极电介质

一些栅极电介质的特性如下表所示：
| 材料 | 相对介电常数 (\epsilon_r) | 说明 |
| — | — | — |
| 二氧化硅 (SiO_2) | 3.9 | 传统材料 |
| 氮化氧化硅（氮氧化物） (SiO_xN_y) | ≈5.1 | |
| 氮化硅 (Si_3N_4) | 7.5 | |
| 氧化铝 (Al_2O_3) | 8…11.5 | |
| 铪硅氧氮化物 (HfSiON) | ≈9…11 | |
| 铪（IV）硅酸盐 (HfSiO_4) | ≈11 | |
| 铪硅酸盐 ((HfO_2) x(SiO_2) {1 - x}) | ≈12（x = 0.6…0.7） | |
| 铪铝酸盐 (HfAlO) | ≈15 | |
| 铪铝氧氮化物 (HfAlON) | ≈18 | |
| 锶铪氧化物 (SrHfO_3) | ≈19 | IBM |
| 铪氧化物 (HfO_2) | ≈21…25 | Intel HKMG @ 45 nm |
| 锆氧化物 (ZrO_2) | 22…28 | Intel “TeraHertz” |
| 镧铝酸盐 (LaAlO_3) | 25.1 | |
| 五氧化二钽 (Ta_2O_5) | 27 | |
| 二氧化钛（金红石） (TiO_2) | > 25 | |
| 硝酸钡锶 (Ba|Sr(NO_3) 2) | > 25 | |
| 钠 β - 氧化铝 (SBA) (NaAl {11}O_{17}) | 170…30 @ 50 Hz 和 1 MHz | |
| 钛酸锶 (SrTiO_3) | ≈200 | 陶瓷电容器、DRAM |

6 不同材料特性对比总结

为了更清晰地对比各类材料的特性，我们将上述材料的关键特性进行整合，得到以下总结表格：

材料类型	具体材料	晶体结构	带隙 (E_G) [eV]	相对介电常数 (\epsilon_r)	击穿场 [kV/mm]	电子迁移率 (\mu_e) [cm²/Vs]	空穴迁移率 (\mu_h) [cm²/Vs]	饱和电子速度 [10⁶ cm/s]	摩尔质量 (m) [g/mole]	密度 (\varrho) [g/cm³]	晶格间距 [nm]	熔点 [°C]	热导率 [W/cm K]	用途
半导体	C（石墨烯）	G	≈0	16.8	40	77000	850	10	12.01	5.77	0.6479	527	≈50
	InSb	Z	0.17	15.15	10	40000	500	10	236.58	5.68	0.60583	942	0.18
	InAs	Z	0.354	16.2	200	3900	1900	10	189.74	5.323	0.56461	937	0.27
	Ge	D	0.661	13.9	30	8450	300	10	72.64	5.504	0.58687	≈1100	0.58
	In₀.₅₃Ga₀.₄₇As	Z	0.74…0.75	11.7		1400	450	10	168.54	2.329		1412	0.05
	Si	D	1.12						28.09		0.54309		1.3
	InP	Z	1.344	12.5	50	4600	200	10	145.79	4.787	0.58687	1060	0.68
	GaAs	Z	1.424	12.9	40	8500	400	13	144.63	5.320	0.56525	1240	0.55
	SiC（6H）	6H	3.03	9.66	≈300	700	1800	20	40.10	3.21	0.308	2830	4.9
	GaN（4H）	4H	3.26	9.7	220	< 2000		20	40.10	3.21	0.307	2830	4.56
	C（金刚石）	W	3.49	9.0	300	2200		13	83.73	6.1	0.35668	600	20
	SiO₂（非晶）	非晶	≈5.5	5.7	1000			27	60.08	2.27		4030	0.014
导体	Cu								63.55	8.96		1085	4.01	用于互连线
	Al 0.5% Cu													用于接触/过孔插头
	W								183.84	19.25		3422	1.74
	Al								26.98	2.7		660	2.37	用于金属栅极
	TiN											2930	0.291
	Ag								107.87	10.49		962	4.29	用于比较
	Au								196.97	19.32		1064	3.17	用于比较
	Mo								95.96	10.22		2623	1.38	用于比较
	Fe								55.85	7.87		1538	0.802	用于比较
	Ta								180.95	16.65		3017	0.575	用于比较
	Ti								47.87	4.51		1668	0.219	用于比较
	ITO											1800…2200		用于 LCD
互连电介质	氧化铝 (Al_2O_3)			9.3…11.5	13.4									用于封装
	陶瓷基板			7…8
	环氧树脂			≈4.2										用于 PCB
	环氧层压板 FR4			≈4	≈38									用于 PCB
	硅酸盐玻璃 (SiO_2)			1.8…3.9	470…670									无机 ILD
	氟化硅酸盐玻璃 (FSG) (SiOF)			3.0…3.7
	氢倍半硅氧烷 (HSQ)			3.0…2.7	> 400
	碳掺杂氧化物 (CDO) (SiOC)			≈2.4…3.3
	有机硅酸盐玻璃 (SiCOH)			≈1.8…2.9
	聚酰亚胺			3.0…3.6										有机 ILD
	聚对二甲苯			2.6
	苯并环丁烯			2.6
	聚芳醚			2.3
	聚四氟乙烯 (特氟龙 TM)			2.1	87…173
	干燥空气			1.00	≈1									用于比较
栅极电介质	二氧化硅 (SiO_2)			3.9										传统材料
	氮化氧化硅（氮氧化物） (SiO_xN_y)			≈5.1
	氮化硅 (Si_3N_4)			7.5
	氧化铝 (Al_2O_3)			8…11.5
	铪硅氧氮化物 (HfSiON)			≈9…11
	铪（IV）硅酸盐 (HfSiO_4)			≈11
	铪硅酸盐 ((HfO_2) x(SiO_2) {1 - x})			≈12（x = 0.6…0.7）
	铪铝酸盐 (HfAlO)			≈15
	铪铝氧氮化物 (HfAlON)			≈18
	锶铪氧化物 (SrHfO_3)			≈19										IBM
	铪氧化物 (HfO_2)			≈21…25										Intel HKMG @ 45 nm
	锆氧化物 (ZrO_2)			22…28										Intel “TeraHertz”
	镧铝酸盐 (LaAlO_3)			25.1