5、利用MATLAB设计计算模型以改善现代芯片参数与成本

利用MATLAB设计计算模型以改善现代芯片参数与成本

1. 引言

自1949年德国工程师Werner Jacobi为类似集成电路的半导体放大装置申请第一项专利，以及1958年Jack Kilby成功展示首个可工作的集成电路以来，集成电路设计方法和技术取得了巨大进步。早期集成电路由少量晶体管组成，功能有限，且需手动设计，缺乏有效计算工具，开发周期长，设计错误难发现，一旦在物理原型测试中发现错误，整个过程就得重新开始，进一步增加了开发时间。

1971年4月生产的首款微处理器Intel 4004是集成电路设计的一个重要里程碑，它开启了微处理器生产与设计方法之间的相互联系。人们很快发现，微处理器的高计算能力可直接用于设计过程，以改进未来的微处理器。高性能微处理器开始用于计算未来原型的估计行为及其参数，简单模型逐渐转变为更接近现实的复杂模型。更精确的模型增加了在设计早期发现错误的机会，并加速了错误的纠正。设计方法和工具的不断升级发展为计算机辅助设计（CAD）软件平台，这些平台能够自动执行许多过去需要手动完成的任务。

英特尔联合创始人Gordon E. Moore在1965年的论文中描述了集成电路组件数量的增长趋势，即从1958年集成电路发明到1965年，集成电路中的组件数量每年翻一番，他预测这一趋势将至少持续十年。事实证明，他的预测异常准确，现在这一趋势被半导体行业用于长期规划和设定研发目标，即摩尔定律。

数字设计过程使用高度自动化的CAD工具，当设计由完整的参数集明确指定时，可显著减少设计原型所需的时间。但原始规格通常较为笼统，许多参数需要在后期确定。确定缺失参数的过程是可行性研究或初始设计阶段不可或缺的一部分，因为合适的参数决定了最终的原型。更复杂的集成电路需要定义