集成電路設計導論（第2版）/微電子與集成電路技術叢書 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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産品特色

集成電路領域相關專業的一本入門教材，主要介紹與集成電路設計相關的基礎知識。內容全麵、重點突齣，敘述深入淺齣、通俗易懂，適閤用於少學時課程教學。

編輯推薦

　　

本書第一版於2010年齣版後，得到瞭廣大讀者的良好反饋。鑒於集成電路設計技術的快速發展，有必要更新集成電路設計發展的新動態，同時根據作者授課過程中的體會，以及讀者的建議，作者對第一版內容進行瞭調整，形成瞭本書的第二版。
　　

作者擁有多年的教學和科研經驗，她針對産業需求，以準確精煉的語言，深入淺齣、重點突齣，為讀者提供瞭通俗易懂的集成電路設計所需的半導體基礎理論、設計全流程以及流片製造、封裝測試等諸多環節的內容。

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內容簡介

　　

本書是集成電路領域相關專業的一本入門教材，主要介紹與集成電路設計相關的基礎知識。全書共分10章，以集成電路設計為核心，全麵介紹現代集成電路技術。內容主要包括半導體材料與器件物理、集成電路製造技術、典型數字模擬集成電路、現代集成電路設計技術與方法學、芯片的封裝與測試等方麵的知識。本書主要涉及采用矽襯底、CMOS工藝製造的集成電路芯片技術，同時，簡單介紹集成電路發展的趨勢。 本書可作為高等院校集成電路、微電子、電子、通信與信息等專業高年級本科生和碩士研究生的教材或相關領域從業人員的參考書籍。

作者簡介

?? 羅萍，分彆於1990年、1993年獲重慶大學自動控製專業工學學士學位、工業自動化工學碩士學位，2004年獲電子科技大學電路與係統專業工學博士學位。1993年—2000年在電子科技大學從事電氣工程及其自動化方麵的教學與科研工作，2001年至今在電子科技大學從事微電子科學與技術方麵的科研與教學工作，主要研究方嚮為功率集成電路的設計與係統應用。其間，2002年8月—2003年2月作為訪問學者赴美國佐治亞理工學院學習，主要學習模擬集成電路的分析與設計；2006年3月—2006年6月赴比利時校際微電子研究中心（IMEC）參加瞭全國模擬集成電路骨乾教師培訓班的學習。先後指導碩士研究生50餘名，主持和參與過包括國傢重大專項/國傢自然科學基金項目/國傢863項目/省、部預研項目、基金項目/與境內外企業的橫嚮閤作項目約30項，在國內外核心期刊和IEEE等學術會議上發錶論文30餘篇，申請中國發明專利11項、實用新型專利3項，已獲授權6項。目前主要從事數字輔助功率集成技術及用於節能係統的功率驅動芯片與係統的設計研究工作。??

精彩書評

　　

王誌華教授要我為《微電子與集成電路技術叢書》寫序，使我聯想起瞭兩件往事。第1件： 20世紀70年代(李誌堅院士為本叢書寫的序言手稿)後期，集成電路由LSI發展到VLSI階段，當時在國際同行間一個討論的熱點是：“把什麼內容和如何把這些內容放到這麼一塊小小的芯片上去？”即今後芯片上應集成哪些電路和怎麼設計集成有如此多電路的芯片？第二件： 在20世紀80年代初，中國電子學會半導體分會（當時叫半導體專業委員會）下成立瞭集成電路設計專業組（這是我國第1個集成電路方麵的學術組織），成立大會暨第1次學術會議在青島召開，中國電子學會理事長孫俊人齣席會議並講瞭話，王守武先生（院士）參加瞭會議，我本人在會上作瞭一個有關集成存儲器的報告，參加會議和作報告的還有黃敞教授、唐璞山教授、夏武穎教授、林雨教授、洪先龍教授、葉以正教授等，記得王守覺先生也在會上作瞭學術報告。總之，會議開得很熱烈、很成功。但參加會議的也就一百人左右，這大概也是當時我國搞集成電路技術的主要隊伍。

迄今，這兩件事已經過去近30年瞭，微電子技術已發展到瞭納米ULSI階段，集成電路産品也早已走齣瞭out of the shelf的階段，即數字電路隻有若乾標準邏輯門係列、存儲器、初級的CPU等，模擬電路隻有運放、VCO和濾波器等少數標準産品的階段，先後經過ASIC、SOC，現今已進入瞭多核CPU、含射頻、模擬與混閤信號處理和各種嵌入式模塊的SOC時代瞭。這不僅錶明集成電路技術的學術內涵已大大擴展，電路設計技術和設計工具的進步已非當日可比，更反映齣微電子技術的強大內在潛力和時代對IC的持續而迫切的需求。同樣，根據中國半導體行業協會企業名冊，我國有規模的IC設計企業已達到一百幾十傢，由此估計從業人員應該以萬計算瞭，技術上我們已能獨立設計齣諸如3G手機核心芯片、嵌入式和高性能的CPU以及高檔的保密芯片等産品，這錶明我國的集成電路設計産業和技術隊伍也有瞭相應的很大進步。

微電子和集成電路是現代信息技術發展的基石，集成電路産業關係到國傢的經濟命脈、人民生活品質和國防與國傢安全。作為現代主要高科技之一，集成電路技術方麵的國際競爭十分激烈： 誰的産品功能強、質量優、推齣早、成本低，誰就占領主要市場，為勝者； 誰落後一步，往往會被無情淘汰。誇大一些說，這一競爭往往是“隻有第1，沒有第二”。微電子和集成電路技術要求的基礎知識十分廣博，又與眾多的高新技術相互交叉。集成電路産品更新換代極其迅速，産品從研製到投産周期日益縮短。這一切都決定瞭從業人員必須要有極高的業務素質，其中技術人員的基礎知識、專業水平，特彆是技術團隊的創新能力更有決定性的作用。技術人員的知識基礎，特彆是新知識的補充，越來越重要； 不僅在學校學習很重要，在工作中不斷學習、不斷充實更有必要。我想，國傢集成電路人纔培養基地專傢委員會支持這套“微電子與集成電路技術叢書”的齣版，除瞭要達到提高在校學生專業課程教學質量的目的外，更有這方麵的深層意義。

叢書各分冊的內容涵蓋瞭微電子、數字和模擬集成電路的基本原理和技術知識，還包括瞭RF和數模混閤信號處理、嵌入式和高性能處理器、低功耗芯片設計、SOC設計方法學、EDA工具及應用等廣泛的現代專門課題內容。選題廣闊、全麵，符閤與時俱進的精神。本叢書由清華大學王誌華教授領銜的編委員會組織編寫，各冊編寫者主要是工作在第1綫具有一定教學和實際工作經驗的年輕學術骨乾，同時聘請瞭一批國內同行中的資深專傢為審稿人嚴格把關。我相信在這樣老、中、青三代業內人士的共同努力下，本叢書的內容和質量是有保證的，它的齣版一定會對我國集成電路人纔培養和現有科技人員素質的提升起到促進作用。我更希望本叢書的編審一定要十分重視學術上的嚴謹性，並期盼，經過不斷完善，至少有部分分冊今後能成為教學的精品。
　　
　　

——李誌堅

2010年1月10日

　　
　　我曾經說過，每當我拿起筆為年輕學者齣版一套叢書或一本書寫序的時候，心中總是懷有特彆的喜悅，因為這意味著辛勤耕耘後的豐碩收獲，也意味著年輕的學者在進步與發展的道路上又邁齣瞭新的一步，所以我總是樂意而為之。

自1958年TI公司的Jack S. Kilby和1959年仙童公司的Robert Noyce發明集成電路和矽平麵集成電路以來，50年間，微電子和集成電路技術可謂發展神速，如同摩爾規律（Moore Law）所描述與預期的那樣，按存儲器算，集成度每18個月翻一番； 就微處理器而言，集成度每兩年翻一番； 相應特徵尺寸則縮小為上一技術節點的0.7。當前集成電路的集成度已從發明時的12個元件（2個晶體管、2個電容和8個電阻）發展到今天的數十億個元件。集成電路功能日新月異，而成本迅速降低，微處理器上晶體管的價格每年平均下降約26%。2006年，Intel曾發錶瞭一個很有意味的廣告詞：“現在一個晶體管的價格大約與報紙上一個印刷字母的價格相當”。這就是說，人們隻要買得起報紙，就消費得起集成電路。正因為如此，集成電路已廣泛滲透到國民經濟、國傢安全建設和人民生活的各個領域，其應用的深度和廣度遠遠超過瞭其他技術，是當代信息社會發展的基石。信息是人類社會三大資源之一，而且是目前利用得很不充分的資源。信息的本質是物質運動過程中的特徵，信息技術包括信息的獲取、傳輸、處理、存儲、顯示和隨動執行等一係列的環節，而集成電路從狹義上講則集信息處理、傳輸、存儲等於一個小小的芯片中； 從廣義上講，集成係統芯片（System on Chip，SOC）則集成瞭上述諸方麵功能於一個芯片上或一個封裝內的若乾芯片（SiP）中，而這種可靠性高、功耗低的芯片又可以大批量、低成本地生産齣來，因而勢必大大地提高人們處理信息和應用信息的能力，大大地提高社會信息化的程度。它已如同細胞組成人體一樣成為現代工農業、國防裝備和傢庭耐用消費品不可分割的組成部分。集成電路科學技術的水平和它的産業規模也就理所當然地成為衡量一個國傢或地區綜閤實力的重要標誌之一，成為一個具有戰略性的基礎産業和高新科學技術領域。在過去的50年，在人類科學技術發展的滄海橫流中，集成電路已經並正在不斷顯示其英雄本色。在人類社會步入信息化時代後，特彆是在我國走“工業化帶動信息化、信息化促進工業化”的具有中國特色的新型工業化道路中，在市場需求和國傢中長期科學規劃重大專項投入的雙重促進下，我國集成電路科技和産業必將得到更多的發展機遇，帶來更多的創新。

現代社會的科技競爭，包括微電子與集成電路技術的競爭，歸根到底是人纔的競爭。得人纔者得天下，集人心者集大成，希望在人纔。培育人纔很重要的工作在於教育，隻要人類社會存在，教育就是永恒的主題； 隻要人的生命存在，學習就是不竭的任務。不管是學校教育還是在實踐基礎上的自學進修都需要教材或稱之為教本，所謂“教本、教本，乃教學之本”。

集成電路不是直接與消費者見麵的最終産品，因而係統應用是使集成電路産生巨大增值的關鍵環節，而設計是微電子技術和集成電路産業鏈中接近應用，也就是接近市場的領域，具有巨大的創新與市場空間。50年來集成電路的發展史是需求牽引和科學發現、技術發明推動相結閤的曆史，是一部技術創新和機製創新的曆史。需求牽引往往由市場和係統應用提齣，而設計首先就需要麵對這種新的需求。一個好的算法、標準和設計往往可以引導市場的發展，為微電子和集成電路開拓一個嶄新的領域。因此，《微電子與集成電路技術叢書》首批啓動就將重點放在與設計相關的專業課程是十分恰當的。

《微電子與集成電路技術叢書》由國傢集成電路人纔培養基地專傢委員會主持編寫，第1批啓動16冊，第二批將再啓動10餘冊，其內容涵蓋瞭微電子及集成電路領域的主要範疇，尤以設計為主體。由年輕的學科帶頭人、清華大學王誌華教授領銜叢書編委會，參加編寫的有30多位年輕的學科帶頭人和學術骨乾，這反映瞭我國年輕一代學者正在茁壯成長。同時，叢書還邀請瞭一批治學嚴謹的年長一代科學傢和學者擔任審稿工作，在這些學者的名單中我看到瞭在20世紀80年代就曾共事過的洪先龍教授、吉利久教授、張建人教授等老朋友。我堅信，由年輕學者執筆，由年長一代科學傢把關，叢書學術內容的新穎性和嚴謹性就一定能得到可靠的保證。

這套叢書特彆適閤於微電子與集成電路專業高年級本科生、研究生閱讀，也適閤相關領域的工程技術人員作為參考書。我相信，閱讀本叢書的學生和科技人員必將受益匪淺。

——王陽元
　　2010年1月5日於北京大學

　　

有一個古老的中國寓言，說的是一個年輕的讀書人看到一位仙翁用手指點一下石頭，石頭就能變成金磚，這是成語“點石成金”的來源。多年後的今天，人們常常隻關注到那腐朽化神奇的“一點”而忘瞭故事寓意中重要的一環，即練得此法術的方法和為此所需要付齣的數十年的功德和修為。自1995年我從業以來，就一直驚嘆微電子及集成電路是一個多麼像“點石成金”的行業，而同時又是一個多麼講究方法，多麼需要付齣艱苦努力的領域！

多年來我和我在Synopsys公司的同事們一起在國內推廣基於邏輯綜閤的自頂嚮下的集成電路設計方法，經曆瞭逆嚮設計解剖版圖的初始階段，那時全國設計業産值不過上億元人民幣，設計企業不過數十傢，從業人員以百十計，而現在，中國大陸已是全球特大的集成電路市場，全國設計業産值超過300億（依然是方興未艾），設計企業超過500傢，從業人員數以萬計； 從那時開設集成電路設計課程並裝備集成電路設計工具環境的寥寥幾所高校，到目前19所院校建有集成電路工程特色專業、20個（含在建）集成電路人纔培養基地，約40個大學招收集成電路工程碩士，近50所大學（所、係）配置瞭我公司的IC設計工具的大學計劃包。這真是個天翻地覆的變化。IC設計是個智力密集型、創新密集型的行業。沒有高素質、實踐型的人纔和人纔培養支撐體係，就沒有持續發展的可能。人纔依然是我們發展過程中遇到的瓶頸之一，我們仍然感到缺少一套係統化的、覆蓋該領域新技術的微電子及集成電路教材。公司總部有一個教材指導委員會（Curriculum Advisory Board），他們基於多年的研究積纍，針對本科生和研究生主持開發瞭一套微電子及集成電路課程體係，當我瞭解到相應的教學課程內容後，便立即想到如果以此為參考幫助國內開發一套微電子及集成電路領域的教材和參考書，應該是非常有意義的。此想法得到瞭時任國傢集成電路人纔培養基地專傢委員會主任委員浙江大學嚴曉浪教授和委員會副主任委員清華大學王誌華教授的贊同，也得到瞭Synopsys公司全球總裁陳誌寬博士的積極支持。一年多後的今天，我們終於見到瞭這套叢書第1批16本的麵世！這是主編王誌華教授和30多位編審者們辛勤勞動的成果，也要感謝李誌堅院士、王陽元院士這樣德高望重的多位業界前輩對叢書編著選題的把握、對方嚮的關注、對內容的裁奪等。我也非常高興我的同事和我的公司在這件事情上所做的微薄貢獻。

一直以來，參與並推動中國集成電路産業的騰飛是我們的夢想。迴望過去，中國每一天都在進步，中國集成電路産業每一年都在成長。世界範圍內産業的大遷移、國內市場需求的強勁拉動、有利的産業政策和創業環境，正帶給中國集成電路産業發展頗佳的契機。而人纔培養是重要的環節和基礎，是漫長的付齣和努力，是艱辛的孕育和耕耘，是由量變到質變的積纍，直到騰飛前的化蛹成蝶。在老中青幾代人的共同努力下，相信在不久的將來我們的行業一定會創造齣一座座的金山，一定會擁有一大批“點石成金”的手！“長風破浪會有時，直掛雲帆濟滄海”。我由衷地希望這套叢書的齣版可以幫助實現我們共同的心願，並殷切期待叢書下一批十多本著作的盡早麵世！

——潘建嶽
　　2009年12月於北京

　　

目錄

第1章緒論

1.1集成電路的基本概念

1.1.1集成電路的定義

1.1.2集成電路的發展史

1.1.3集成電路的分類

1.2集成電路的設計與製造流程

1.2.1集成電路的設計流程

1.2.2集成電路製造的基本步驟

1.2.3集成電路工藝技術水平衡量指標

1.3集成電路的發展趨勢

1.3.1國際集成電路的發展趨勢

1.3.2我國集成電路的發展

復習題

參考文獻

第2章集成電路製造

2.1集成電路製造的基本要素

2.1.1集成電路製造的基本要求

2.1.2標準生産綫的幾大要素

2.2主要製造工藝

2.2.1集成電路製造的基本流程

2.2.2製造集成電路的材料

2.2.3矽片製備

2.2.4氧化

2.2.5澱積

2.2.6光刻

2.2.7刻蝕

2.2.8離子注入

2.3CMOS工藝流程

2.3.1基本工藝流程

2.3.2閂鎖效應及其預防措施

復習題

參考文獻

第3章MOSFET

3.1MOSFET的結構與特性

3.1.1MOSFET結構

3.1.2MOSFET電流�駁繆固匭�

3.1.3MOSFET開關特性

3.2短溝道效應

3.2.1載流子速率飽和及其影響

3.2.2閾值電壓的短溝道效應

3.2.3遷移率退化效應

3.3按比例縮小理論

3.4MOSFET電容

3.5MOS器件小信號模型

3.6MOS器件SPICE模型

3.6.1LEVEL 1模型

3.6.2LEVEL 2模型

3.6.3LEVEL 3模型

復習題

參考文獻

第4章基本數字集成電路

4.1CMOS反相器

4.1.1CMOS反相器結構與工作原理

4.1.2靜態特性

4.1.3動態特性

4.1.4功耗

4.1.5CMOS環形振蕩電路

4.2典型組閤邏輯電路

4.2.1帶耗盡型NMOS負載的MOS邏輯電路

4.2.2CMOS邏輯電路

4.2.3CMOS傳輸門

4.3典型CMOS時序邏輯電路

4.3.1RS鎖存器

4.3.2D鎖存器和邊沿觸發器

4.3.3施密特觸發器

4.4扇入扇齣

4.5互聯綫電容與延遲

4.6存儲器

4.6.1存儲器的結構與ROM陣列

4.6.2靜態存儲器SRAM

4.6.3動態存儲器DRAM

復習題

參考文獻

第5章模擬集成電路基礎

5.1模擬集成電路種類及應用

5.1.1運算放大器

5.1.2A/D、D/A轉換器

5.1.3RF集成電路

5.1.4功率集成電路

5.2單管放大電路

5.2.1共源極放大器

5.2.2共射極放大器

5.2.3共漏極放大器(源隨器)

5.2.4共集電極放大器(射隨器)

5.2.5共柵極放大器

5.2.6共基極放大器

5.3多管放大電路

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