通常，电子电路与CPU、RAM、ROM和其他外围设备集成在一个PCBA上。然而，超大规模集成电路技术使集成电路设计者能够将所有这些都集成到一个芯片上。如果我们回顾过去几十年中电子学领域的发展，我们会看到它迅速发展的证据。好处包括增强的功能、改进的小型化和增强的整体性能。然而，需要放置更多的元件，同时增加使用更少的空间，这意味着更低的误差容限。
考虑到这一点，就可以理解为什么在过去的几年里，硅(CMOS)技术现在已经成为具有成本效益和相对高性能的VLSI电路的领先制造工艺。
超大规模集成电路技术
超大规模集成是将数十万个晶体管嵌入或集成到单个硅半导体微芯片中的过程。VLSI技术的概念可以追溯到20世纪70年代末，当时高级处理器(计算机)微芯片也处于开发阶段。两种最常见的VLSI设备是微处理器和微控制器。
VLSI是指在一个芯片上集成多个器件的集成电路技术。当然，这个术语起源于20世纪70年代，基于每个IC的门或晶体管的数量，出现了各种规模的其他集成分类。
电子工业的显著增长主要归功于大规模集成技术的进步。随着VLSI设计的到来，IC在整个控制应用、电信、高性能计算和消费电子产品中的可能性越来越大。
目前，由于VLSI技术，诸如智能电话和蜂窝通信的技术提供了前所未有的便携性、处理能力和应用访问权限。对这一趋势的预测表明，这一需求将随着需求的持续增长而迅速增加。
VLSI技术的优势
以下是VLSI技术的主要优势：
l电路尺寸减小
提高设备的成本效益
提高了L电路在工作速度方面的性能
l比分立元件需要更少的功率。
l更高的设备可靠性
我需要更少的空间，促进小型化
超大规模集成电路的设计过程
一般来说，VLSI IC设计包括两个主要阶段或部分：
1.前端设计：这包括使用硬件描述语言(如Verilog、System Verilog和VHDL)的数字设计。此外，该阶段包括通过模拟和其他验证技术进行的设计验证。整个过程还包括设计，从门开始，延伸到可测性设计。
2.后端设计：这包括特性和CMOS库设计。此外，还涉及到故障模拟和物理设计。
整个设计过程遵循循序渐进的方法，以下是前端设计步骤：
l问题规范：这是对系统的高层解释。我们处理关键参数，如设计技术、功能、性能、制造技术和物理尺寸。最终规格包括VLSI系统的功能、作用、速度和尺寸。
架构定义：这包括基本规范，如浮点单元，以及要使用的系统的高速缓存大小，如RISC或CISC和ALU。
l功能设计：这可以识别系统的重要功能单元，因此可以识别每个单元的物理和电气规格以及互连要求。
l逻辑设计：这一步涉及控制流、布尔表达式、字宽和寄存器分配。
l电路设计：这一步以网表的形式实现电路。由于这是一个软件步骤，它使用模拟来检查结果。
物理设计：在这一步，我们通过将网表转换成几何图形来创建布局。这一步也遵循一些先入为主的静态规则，比如lambda规则，它提供了比例、组件间距和大小的精确细节。
以下是硬件开发的后端设计步骤：
l晶片处理：该步骤使用在1400的坩埚中熔化的纯硅。然后，将含有所需晶体取向的小籽晶注入液化硅中，并以每分钟1毫米的速度逐渐拉出。我们将硅晶体制成圆柱形锭，并在抛光和晶体取向之前将其切割成圆盘或晶片。
平版印刷术：这个过程(平版印刷术)包括使用光刻掩模和照相掩模。接下来，我们在晶片上涂上一层光刻胶膜。然后，光对准器将晶片与掩模对准。最后，我们将晶片暴露在紫外光下，从而通过掩模突出了轨迹。
l蚀刻：在这里，我们从晶片表面选择性地去除材料以产生图案。借助蚀刻掩模来保护材料的基本部分，我们使用额外的等离子体或化学物质来去除残留的光致抗蚀剂。
l离子注入：这里我们用一种方法来实现半导体中所需的电学特性，即添加掺杂剂的过程。该工艺使用高能掺杂离子束瞄准晶片的精确区域。光束的能量水平决定了晶片的穿透深度。
金属化：在这一步，我们在整个晶片上涂上一层薄薄的铝。
l组装封装：每个晶圆包含数百个芯片。因此，我们使用金刚石锯将晶片切割成单独的芯片。之后他们接受了电气测试，我们放弃了故障。相反，那些通过考试的人用显微镜进行了彻底的目视检查。最后，我们对通过目测和复检的芯片进行封装。
VLSI技术非常适合当今电子设备和系统的需求。随着对小型化、便携性、性能、可靠性和功能性的需求日益增加，VLSI技术将继续推动电子技术的发展。
为了在VLSI技术中进行低误差范围的设计，您需要使用PCB设计和分析软件来帮助您正确地完成工作。