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1.1　集成电路的发展1

第1章　集成电路设计概述1

1.2　集成电路设计流程及设计环境4

1.3　集成电路制造途径5

1.4　集成电路设计的知识范围6

思考题8

第2章　集成电路材料、结构与理论9

2.1 了解集成电路材料9

2.1.1　硅10

2.1.2　砷化镓10

2.1.4　绝缘材料11

2.1.3　磷化铟11

2.1.5　金属材料12

2.1.6　多晶硅13

2.1.7　材料系统14

2.2　半导体基础知识15

2.2.1　半导体的晶体结构15

2.2.2　本征半导体与杂质半导体15

2.3　PN结与结型二极管16

2.3.1　PN结的扩散与漂移16

2.3.2　PN结型二极管17

2.4.1　双极型晶体管的基本结构18

2.4　双极型晶体管基本结构与工作原理18

2.3.4　欧姆型接触18

2.3.3 肖特基结二极管18

2.4.2　双极型晶体管的工作原理19

2.5　MOS晶体管的基本结构与工作原理20

2.5.1　MOS晶体管的基本结构20

2.5.2　MOS晶体管的工作原理21

2.5.3　MOS晶体管的伏安特性21

思考题25

本章参考文献25

第3章　集成电路基本工艺27

3.1 外延生长27

3.2　掩膜版的制造28

3.3　光刻原理与流程31

3.3.1　光刻步骤31

3.3.2　曝光方式32

3.4　氧化34

3.5　淀积与刻蚀34

3.6　掺杂原理与工艺35

思考题37

本章参考文献37

第4章　集成电路器件工艺39

4.1　双极型集成电路的基本制造工艺40

4.1.1　双极型硅工艺40

4.1.2　HBT工艺41

4.2.1 MESFET工艺43

4.2 MESFET和HEMT工艺43

4.2.2　HEMT工艺44

4.3　MOS和相关的VLSI工艺46

4.3.1 PMOS工艺47

4.3.2　NMOS工艺49

4.3.3 CMOS工艺52

4.4　BiCMOS工艺54

思考题57

本章参考文献57

5.1　MOS场效应管59

5.1.1　MOS管伏安特性的推导59

第5章　MOS场效应管的特性59

5.1.2　MOS电容的组成60

5.1.3　MOS电容的计算62

5.2　MOS管的阈值电压VT63

5.3　体效应66

5.4　MOSFET的温度特性66

5.5 MOSFET的噪声67

5.6　MOSFET尺寸按比例缩小67

5.7　MOS器件的二阶效应70

5.7.1　L和W的变化70

5.7.2　迁移率的退化72

5.7.3　沟道长度的调制73

5.7.5　狭沟道效应引起的门限电压的变化74

5.7.4　短沟道效应引起的门限电压的变化74

思考题75

本章参考文献75

第6章　集成电路器件及SPICE模型76

6.1　无源器件结构及模型76

6.1.1 互连线76

6.1.2　电阻76

6.1.3 电容79

6.1.4　电感80

6.1.5　分布参数元件82

6.2　二极管电流方程及SPICE模型85

6.2.1 二极管的电路模型85

6.2.2　二极管的噪声模型86

6.3　双极型晶体管电流方程及SPICE模型87

6.3.1 双极型晶体管的EM模型87

6.3.2 双极型晶体管的GP模型90

6.4　结型场效应JFET（N.JF/PJF）模型90

6.5　MESFET（NMF/PMF）模型（SPICE3.x）91

6.6　MOS管电流方程及SPICE模型92

6.7　SPICE数模混合仿真程序的设计流程及方法95

6.7.1　采用SPICE的电路设计流程95

6.7.2　电路元件的SPICE输入语句格式96

6.7.3 电路特性分析语句102

6.7.4　电路特性控制语句104

6.7.5　SPICE电路输入文件举例106

思考题107

本章参考文献108

7.1　工艺流程的定义109

第7章　集成电路版图设计109

7.2　版图几何设计规则110

7.3　图元113

7.4　电学设计规则118

7.5　布线规则119

7.6　版图设计120

7.7　版图验证123

7.8　版图数据提交124

思考题124

本章参考文献125

8.1.1　双极型镜像电流源126

第8章　模拟集成电路基本单元126

8.1 电流源电路设计126

8.1.2　MOS电流镜128

8.2　基准电压源设计129

8.2.1　双极型三管能隙基准源130

8.2.2　MOS基准电压源131

8.3　单端反相放大器电路设计132

8.3.1　基本放大电路132

8.3.2　改进的CMOS推挽放大器136

8.4　差分放大器电路设计137

8.4.1　BJT差分放大器137

8.4.2　MOS差分放大器138

8.5　运算放大器电路139

8.5.1 性能参数140

8.5.2　套筒式共源共栅运放141

8.5.3　折叠式共源共栅运放143

8.5.4　两级运放146

8.6　振荡器147

8.6.1　多谐振荡器147

8.6.2　环形振荡器148

8.7　D/A与A/D转换149

8.7.1　数模转换（D/A）149

8.7.2　模数转换（A/D）151

思考题152

本章参考文献153

第9章　数字集成电路基本单元与版图154

9.1　TTL基本电路154

9.1.1　TTL反相器154

9.1.2　TTL与非门155

9.1.3　TTL或非门156

9.2　CMOS基本门电路及版图实现157

9.2.1　CMOS反相器157

9.2.2　CMOS与非门和或非门166

9.2.3　CMOS传输门和开关逻辑168

9.2.4　三态门170

9.2.5　驱动电路171

9.3.1　基本原理172

9.3　数字电路标准单元库设计172

9.3.2　库单元设计173

9.4　焊盘输入/输出单元174

9.4.1　输入单元174

9.4.2　输出单元175

9.4.3　输入/输出双向三态单元（I/O PAD）182

9.5　了解CMOS存储器183

9.5.1　动态随机存储器（DRAM）185

9.5.2　静态随机存储器（SRAM）190

9.5.3　闪存193

本章参考文献195

思考题195

第10章　数字VLSI系统设计基础196

10.1　HDL语言简介196

10.1.1 VerilogHDL语言介绍196

10.1.2　硬件描述语言VHDL205

10.2　数字系统结构设计211

10.2.1　主要设计方法212

10.2.2　设计流程中的重点问题212

10.3 逻辑综合214

10.3.1　逻辑综合的流程216

10.3.2　Verilog HDL与逻辑综合219

10.4　数字系统的FPGA/CPLD硬件验证222

10.4.1　GA概述223

10.4.2　PLD概述224

10.4.3　现场可编程门阵列（FPGA）225

10.4.4　PLD的开发230

10.5　自动布局布线231

思考题235

本章参考文献235

第11章　集成电路的测试和封装236

11.1　集成电路在芯片测试技术236

11.2　集成电路封装形式与工艺流程238

11.3　芯片键合240

11.4　高速芯片封装242

11.6　数字集成电路测试方法243

11.6.1　可测试性的重要性243

11.5　混合集成与微组装技术243

11.6.2　测试基础244

11.6.3　可测试性设计245

思考题247

本章参考文献247

第12章　集成电路发展展望249

12.1　先进集成电路工艺展望249

12.2　SoC、SoPC、IP和嵌入式系统概念252

12.2.1　SoC、SoPC和IP的概念252

12.2.2　嵌入式系统概念257

12.3　SoC发展的新增长点：生物芯片和微机电系统262

思考题263

本章参考文献263