集成电路设计基础

集成电路设计基础
作 者: 王志功 沈永朝
出版社: 水利电力出版社
丛编项: 21世纪高等学校电子信息类教材
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标 签: 电路设计
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暂缺《集成电路设计基础》作者简介

内容简介

本书分为两大部分。第一部分介绍集成电路的制造材料、基本制造工艺、无源和有源器件相关的工艺流程、MOSFET特性、采用SPICE的集成电路模拟、集成电路版图设计、集成电路的测试与封装。第二部分介绍CMOS基本电路、静态恢复逻辑电路、静态传输逻辑电路、动态恢复逻辑时序电路、模拟集成电路与模数混合电路。本书可以作为电子科学和通信与信息等学科高年级本科生和硕士生的教材,也可作为集成电路设计,工程师的参考书。人类已进入信息化社会,硅器时代!过去十多年来,我国信息产业迅猛发展,但作为支撑的集成电路产业却相对落后。我国目前生产的集成电路只能满足国内市场需求的2%,更重要的是,关系我国信息安全和信息产业需求的关键集成电路如计算机的核心芯片CPU,光纤通信系统中的高速电路,Internet的网关网卡电路,多媒体中的信息处理电路等大多都是从外国进口的。这无疑极大地威胁着我国信息网络乃至整个国家的安全,制约着我国微电子工业乃至整个信息行业的发展,限制着我国微电子产品在国内外市场上的竞争力。在这样的形势下,我国的集成电路的技术发展和产业面临着巨大的挑战和机遇。其挑战来自于以下几个方面:.世界范围内信息技术和集成电路技术的高速发展;.我国加入WTO后,信息产业市场开放带来的外国信息产品的强力推销.国外信息技术和集成电路技术的继续垄断;.我国集成电路工艺和技术的相对落后;.我国集成电路设计人才的绝对缺少。事实上,集成电路设计和制造水平的高低已成为衡量一个国家技术水平的一个重要标准,同时成为一个国家经济实力和国防实力的一个重要标志。可以预料,在21世纪的前半叶,集成电路技术将会更加迅猛地发展。在我国,发展集成电路技术以加速社会信息化进程、加强国防力量和保证国家安全已经刻不容缓。面临挑战的同时,我国集成电路设计和制造技术的发展面临着一个关键的机遇。这种机遇表现在以下几方面:.国家的高度重视。集成电路设计与制造已被列为电子信息领域高技术创新的第一位,大规模集成电路设计已作为国家"十五863计划"重大专项全面实施,系统芯片基础研究已被列为"国家自然科学基金"、"十五"计划的优先资助领域,微电子电路设计已被信息产业部列为我国"十五"规划的重点发展方向。一场集成电路设计与制造的大战役已经在我国打响。.国防和国家信息安全对集成电路的迫切需求。.国家信息产业的高速发展对集成电路的巨大需求:2年预计我国Ic市场为5亿元,25年将超过2亿元。.国内外半...

图书目录

第1章 集成电路设计概述

1.1 集成电路(1C)的发展

1.2 当前国际集成,电路技术发展趋势

1.3 无生产线集成电路设计技术

1.4 代工工艺

1.5 芯片工程与多项目晶圆计划

1.6 集成电路设计需要的知识范围

1.7 集成电路设计相关的参考书、期刊和学术会议

第2章 1C制造材料

2.1 概述

2.2 硅(Si)

2.3 砷化镓(GaAs)

2.4 磷化铟(inP)

2.5 绝缘材料

2.6金属材料

2.7 多晶硅

2.8 材料系统

2.8.1 半导体材料系统

2.8.2 半导体/绝缘体材料系统

参考文献

第3章 1C制造工艺

3.1 外延生长(Epitaxy)

3.2 掩膜(Mask)的制版工艺

3.3 光刻(Lithography)

3.3.1 光刻步骤

3.3.2 曝光方式

3.4 刻蚀(Etching)

3.5 掺杂

3.6 绝缘层的形成

3.7 金属层的形成

参考文献

第4章 无源元件

4.1 互连线

4.2 电阻

4.3 电容

4.4 电感

4.4.1 集总电感

4.4.2 传输线电感

4.5 分布参数元件

4.5.1 集总元件和分布元件

4.5.2 微带线

4.5.3 共面波导(CPW)

4.5.4 传输线元件

参考文献

第5章 IC有源元件与工艺流程

5.1 概述

5.2 双极性硅工艺

5.3 HBT工艺

5,4 MESFET和HEMT工艺

5.4.1 MESFETs

5.4.2 HEMT

5.5 MOS和相关的VLSI工艺

5.6 PMOS工艺

5.6.1 早期的铝栅工艺

5.6.2 铝栅重叠设计

5.6.3 自对准技术与标准硅工艺

5.7 NMOS工艺

5.7.1 了解NMOS工艺的意义

5.7.2 增强型和耗尽型MOSFET

5.7.3 E-NMOS工作原理图

5.7.4 NMOS工艺流程

5.8 CMOS工艺

5.8.1 一层多晶硅P阱CMOS工艺流程

5.8.2 一层多晶硅两层金属N阱CMOS工艺主要步骤

5.9 BiCMOS工艺

参考文献

第6章 MOS场效应管特性

6.1 MOS场效应管

6.1.1 MOS的基本结构

6.1.2 MOS电容的组成

6.1.3 MOS电容的计算

6.2 MOS管的阈值电压VT

6.3 影响VT值的四大因素

6.3.1 材料的功函数之差

6.3.2 Si02层中可移动的正离子的影响

6.3.3 氧化层中固定电荷的影响

6.3.4 界面势阱的影响

6.3.5 综合以上四大因素后的MOS器件阈值电压VT

6.4 体效应

6.5 MOSFET的温度特性

6.6 MOSFET的噪声

6.7 MOSFET尺寸按比例缩小(Scsling-down)

6.8 MOS器件的二阶效应

6.8.1 L和W的变化

6.8.2 迁移率的退化

6.8.3 沟道长度的调制

6.8.4 短沟道效应引起的门限电压的变化

6.8.5 狭沟道引起的门限电压的变化

6.8.6 第二栅现象

6.8.7 电离化

参考文献

第7章 采用SPlCE的集成电路模拟

7.1 集成电路计算机辅助电路模拟程序SPICE

7.2 采用SPICE的电路设计流程

7.3 电路元件的SPICE输入语句格式

7.3.1 标题、结束和注释语句

7.3.2 基本元件语句

7.3.3 半导体器件

7.3.4 模型语句

7.3.5 子电路描述语句

7.4 电路特性分析指令与控制语句

7.4.1 分析语句—

7.4.2 分析控制语句

7.5 SPIC正电路输入文件举例

7.6 SPICE格式的电路图(Schemeic)编辑

7.7 SPICE应用经验

参考文献

第8章 1C版图设计

8.1 工艺流程的定义

8.2 版图设计规则

8.3 图元(1nstances)

8.4 版图设计

8.5 版图检查

8.6 版图数据的提交

参考文献

第9章 集成电路的测试和封装

9.1 芯片在晶圆上的测试

9.2 芯片载体

9.3 芯片绑定

9.4 高速芯片封装

9.5 混合集成与微组装技术

参考文献

第10章 MOS基本电路

10.1 传输门

10.I.1 NMOS传输门

10.1.2 PMOS传输门

10.1.3 CMOS传输门

10.2 传输门的连接

10.2.1 串联

10.2.2 并联

10.2.3 串并联

10.3 NMOS反相器

10.4 NMOS反相器负载电阻的选择

10.4.1 纯电阻负载兄

10.4.2 饱和增强型负载

10.4.3 耗尽型负载

10.5 CMOS反相器

10.5.1 电路图

10.5.2 转移特性

10.5.3 CMOS反相器的瞬态特性

10.6 反相器的时延-功耗乘积

参考文献

第11章 CMOS静态传输逻辑电路

11.1 常规CMOS传输门逻辑电路

11.2 CMOS差动开关晶体管逻辑(DPTL)电路

第12章 CMOS静态,咴复逻辑电路

12.1 引言

12.2 全互补标准CMOS逻辑电路

12.3 伪NMOS逻辑电路

12.4 级联电压开关逻辑(CVSL)电路

12.5 差动错层CMOS逻辑(DSL)电路

12.5.1 DSL电路的工作原理

12.5.2 DSL电路的实用化

第13章 CMOS动态,恢复逻辑电路

13.1 CMOS电路

13.2 预充电—放电逻辑

13.2.1 贝尔实验室对动态电路的研究

13.2.2 预充电—放电逻辑

13.3 预充电技术的改进,多米诺逻辑(DominoLogic)电路

13.4 多米诺逻辑(DominoLogic)电路的发展

13.5 逻辑树中的寄生现象

13.6 多输出多米诺逻辑电路

第14章 时序电路

14.1 记忆元件

14.1.1 静态记忆元件

14.1.2 动态记忆元件

14.2 移位寄存器和锁存器

14.2.1 静态主从式移位寄存器

t4.2.2 动态移位寄存器

14.2.3 DFF

14.2.4 C2MOS移位寄存器

14.2.5 精简的DFF

14.2.6 小结

14.3 半静态锁存器(Latch)和DFF

14.3.1 锁存机理

14.3.2 各种形式的半静态锁存器

14.4 动态锁存器

14.4.1 反馈与锁存

14.4.2 刷新与锁存

14.4.3 动态锁存器

14.4.4 各种变形

14.4.5 与半静态锁存器比较

14.5 静态触发器

14.6 半静态触发器

14.6.1 具有置位、复位功能的半静态触发器

14.6.2 链式半动态锁存器

14.7 RS网络

14.8 单相动态边沿触发寄存器

14.8.1 UCLA开发的单相动态触发器

14.9 流水线逻辑结构’

14.10 真单相时钟电路——TSPC

14.10.1 主要出现在C2MOS电路中

14.10.2 TPSC-1电路

14.11 通用处理系统

第15章 模拟集成电路与模数混合集成电路

15.1 放大器

15.1.1 小信号放大器

15.1.2 限幅放大器

15.1.3 运算放大器

15.2 振荡器(OscUlator)

15.2.1 多谐振荡器(Muldvibrator)

15.2.2环形振荡器(RingOscillator)

15.3 数模转换器(DAC)

15.4 模数转换器(ADC)

参考文献

附录A

附录B

附录C

附录D