HJ CMOS集成电路设计手册(第3版 基础篇) 9787115337726 人民邮电出 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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R. Jacob Baker 著

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• 电路设计
• 人民邮电出版社
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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115337726

商品编码：29291248048

包装：平装

出版时间：2014-02-01

基本信息

书名：CMOS集成电路设计手册(第3版 基础篇)

定价：69.00元

作者：R. Jacob Baker

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-02-01

ISBN：9787115337726

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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CMOS集成电路设计手册(第3版 基础篇)荣获美国工程教育协会奖
CMOS集成电路设计手册(第3版 基础篇)是CMOS集成电路设计领域的书籍，有着以下的优点
1. 专门讨论了CMOS集成电路设计的基础知识。
2. 详细讨论了CMOS集成电路的结构、工艺以及相关的电参数知识。
3. 理论知识的讨论深入浅出，有利于读者理解。
4. 对书中涵盖的内容，作者做了较为详细的描述，细致入微，有助于读者打下坚实的理论的基础。

内容提要

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《CMOS集成电路设计手册》讨论了CMOS电路设计的工艺、设计流程、EDA工具手段以及数字、模拟集成电路设计，并给出了一些相关设计实例，内容介绍由浅入深。该著作涵盖了从模型到器件，从电路到系统的全面内容，是一本、综合的CMOS电路设计的工具书及参考书。
《CMOS集成电路设计手册》英文原版书是作者近30年教学、科研经验的结晶，是CMOS集成电路设计领域的一本力作。《CMOS集成电路设计手册》已经过两次修订，目前为第3版，内容较第2版有了改进，补充了CMOS电路设计领域的一些新知识，使得本书较前一版内容更加详实。
为了方便读者有选择性地学习，此次将《CMOS集成电路设计手册》分成3册出版，分别为基础篇、数字电路篇和模拟电路篇。本书作为基础篇，介绍了CMOS电路设计的工艺及基本电参数知识。本书可以作为CMOS基础知识的重要参考书，对工程师、科研人员及高校师生都有着较为重要的参考意义。

目录

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章 CMOS设计概述
1.1 CMOS集成电路的设计流程
制造
1.2 CMOS背景
1.3 SPICE概述

第2章 阱
2.1 图形转移
n阱的图形转移
2.2 n阱版图设计
n阱的设计规则
2.3 电阻值计算
n阱电阻
2.4 n阱/衬底二极管
2.4.1 PN结物理学简介
2.4.2 耗尽层电容
2.4.3 存储或扩散电容
2.4.4 SPICE建模
2.5 n阱的RC延迟
2.6 双阱工艺

第3章 金属层
3.1 焊盘
焊盘版图设计
3.2 金属层的版图设计
3.2.1 metal1和via1
3.2.2 金属层的寄生效应
3.2.3 载流极限
3.2.4 金属层设计规则
3.2.5 触点电阻
3.3 串扰和地弹
3.3.1 串扰
3.3.2 地弹
3.4 版图举例
3.4.1 焊盘版图II
3.4.2 金属层测试结构版图设计

第4章 有源层和多晶硅层
4.1 使用有源层和多晶硅层进行版图设计
工艺流程
4.2 导线与多晶硅层和有源层的连接
4.3 静电放电(ESD)保护

第5章 电阻、电容、MOSFET
5.1 电阻
5.2 电容
5.3 MOSFET
5.4 版图实例

第6章 MOSFET工作原理
6.1 MOSFET的电容回顾
6.2 阈值电压
6.3 MOSFET的IV特性
6.3.1 工作在线性区的MOSFET
6.3.2 饱和区
6.4 MOSFET的SPICE模型
6.4.1 SPICE仿真实例
6.4.2 亚阈值电流
6.5 短沟道MOSFET
6.5.1 MOSFET缩比
6.5.2 短沟道效应
6.5.3 短沟道CMOS工艺的SPICE模型

第7章 CMOS制备
7.1 CMOS单元工艺步骤
7.1.1 晶圆的制造
7.1.2 热氧化
7.1.3 掺杂工艺
7.1.4 光刻
7.1.5 薄膜去除
7.1.6 薄膜沉积
7.2 CMOS工艺集成
7.2.1 前道工艺集成
7.2.2 后道工艺集成
7.3 后端工艺
7.4 总结

第8章 电噪声概述
8.1 信号
8.1.1 功率和能量
8.1.2 功率谱密度
8.2 电路噪声
8.2.1 电路噪声的计算和建模
8.2.2 热噪声
8.2.3 信噪比
8.2.4 散粒噪声
8.2.5 闪烁噪声
8.2.6 其他噪声源
8.3 讨论
8.3.1 相关性
8.3.2 噪声与反馈
8.3.3 有关符号的一些后说明

第9章 模拟设计模型
9.1 长沟道MOSFET
9.1.1 平方律方程
9.1.2 小信号模型
9.1.3 温度效应
9.2 短沟道MOSFET
9.2.1 通用设计(起始点)
9.2.2 专用设计(讨论)
9.3 MOSFET噪声模型

0章 数字设计模型
10.1 数字MOSFET模型
10.1.1 电容效应
10.1.2 工艺特征时间常数
10.1.3 延迟时间与跃迁时间
10.1.4 通用数字设计
10.2 MOSFET单管传输门电路
10.2.1 单管传输门的延迟时间
10.2.2 级联的单管传输门的延迟时间
10.3 关于测量的后说明
附录

作者介绍

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R. Jacob (Jake) Baker是一位工程师、教育家以及发明家。他有超过20年的工程经验并在集成电路设计领域拥有超过200项的（包括正在申请中的）。Jake也是多本电路设计图书的作者。

文摘

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序言

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《现代半导体器件与集成电路原理》 引言 在信息技术飞速发展的今天，半导体器件和集成电路（IC）无疑是支撑起整个数字世界的基石。从智能手机、高性能计算机到通信基站、自动驾驶汽车，每一个尖端科技的背后，都离不开精密设计的半导体芯片。理解半导体器件的基本原理，掌握集成电路的设计流程，是每一位电子工程、微电子学领域从业者和学习者必须掌握的核心知识。本书旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的现代半导体器件和集成电路设计基础框架，帮助读者建立扎实的理论根基，为进一步的学习和实际应用打下坚实的基础。 第一部分：半导体物理基础与器件模型 本部分将带领读者从最基础的半导体物理知识出发，逐步构建对各类半导体器件工作原理的认知。 晶体结构与能带理论： 我们将从原子层面开始，介绍半导体材料（如硅、锗）的晶体结构，理解原子键合方式及其对电子行为的影响。 深入探讨能带理论，包括价带、导带、禁带宽度以及费米能级。通过理解能带结构，读者可以清晰地认识到导体、绝缘体和半导体的本质区别，以及掺杂如何改变半导体的导电性能。 重点讲解不同温度下载流子的行为，以及载流子的产生与复合机制。 PN结的形成与特性： PN结是所有半导体二极管和三极管的基础。我们将详细阐述PN结的形成过程，包括扩散电流和迁移电流的平衡，以及内建电场的形成。 深入分析PN结在不同偏置下的特性：正向偏置下的电流导通机制、反向偏置下的漏电流产生以及击穿现象。 介绍PN结的电容效应，包括扩散电容和结电容，这对于理解高频器件特性至关重要。 双极型晶体管（BJT）原理： BJT的结构（NPN和PNP）及其工作原理是模拟电路设计的基础。我们将详细解析BJT在放大区、饱和区和截止区的工作状态。 重点讲解BJT的电流放大系数（β）和跨导（gm）等关键参数，以及它们如何影响电路的性能。 分析BJT的输入输出特性曲线，并介绍不同工作点下的等效电路模型。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）原理： MOSFET是现代集成电路中最核心的器件之一。我们将详细介绍MOSFET的结构（NMOS和PMOS），并深入剖析其阈值电压（Vt）、导通电阻（Ron）以及跨导（gm）等关键参数。 讲解MOSFET在增强型和耗尽型模式下的工作原理，以及沟道电流的形成与控制机制。 详细阐述MOSFET的电容模型，包括栅氧化层电容、结电容等，理解这些电容对器件高频性能的影响。 对比BJT和MOSFET的优缺点，以及它们在不同应用场景下的选择依据。 其他重要半导体器件简介： 简要介绍其他重要的半导体器件，如肖特基二极管、齐纳二极管、光电器件（光二极管、LED）、功率器件（IGBT、DMOS）等，为读者提供更广阔的视野。 第二部分：集成电路设计基础 在理解了半导体器件的基本原理后，本部分将引导读者进入集成电路的设计领域，掌握IC设计的核心概念和流程。 集成电路的分类与发展： 介绍数字集成电路、模拟集成电路和混合信号集成电路的区别与联系。 简要回顾集成电路的发展历程，包括摩尔定律以及不同工艺节点的演进。 数字集成电路设计入门： 逻辑门与基本逻辑功能： 讲解AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR等基本逻辑门的原理和实现方式。 组合逻辑电路设计： 介绍如何使用逻辑门构建更复杂的组合逻辑电路，如加法器、译码器、多路选择器等。 时序逻辑电路设计： 讲解触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器）的原理和应用，以及如何构建寄存器、计数器等时序逻辑电路。 有限状态机（FSM）设计： 介绍Mealy型和Moore型状态机的设计方法，以及如何将其应用于控制逻辑的设计。 硬件描述语言（HDL）简介： 简要介绍Verilog或VHDL等HDL语言的基本语法和用途，理解它们在IC设计中的重要性，以及如何用HDL描述数字电路。 模拟集成电路设计基础： 基本模拟电路模块： 介绍差分放大器、共源放大器、共栅放大器、共集电极放大器等基本放大电路的原理和设计考量。 运算放大器（Op-Amp）的理想模型与实际特性： 讲解理想运放的特性，以及实际运放中的输入失调电压、输入偏置电流、输出电压范围、频率响应等参数对电路性能的影响。 滤波器设计基础： 介绍低通、高通、带通、带阻滤波器的基本概念，以及Butterworth、Chebyshev等几种典型滤波器特性。 振荡器与锁相环（PLL）基础： 简要介绍振荡器产生特定频率信号的原理，以及PLL在频率合成和时钟管理中的作用。 集成电路设计流程概述： 需求分析与规格定义： 明确芯片的功能和性能要求。 系统级设计： 将整个芯片的功能分解为不同的模块，并进行接口定义。 前端设计（RTL设计）： 使用HDL语言描述电路的逻辑功能。 逻辑综合： 将RTL代码转换为门级网表。 布局布线（Physical Design）： 将门级网表映射到实际的芯片版图上，包括放置元器件和连接导线。 物理验证： 检查版图是否符合设计规则（DRC）和连接性（LVS）。 时序分析： 验证芯片在目标时钟频率下的时序是否满足要求。 流片与测试： 将设计提交给晶圆厂制造，并在生产后进行功能和性能测试。 CMOS工艺基础与设计规则： 简要介绍CMOS制造工艺的几个关键步骤，如光刻、刻蚀、掺杂、金属沉积等。 介绍设计规则（Design Rule）的重要性，以及它们如何影响芯片的性能、成本和可靠性。理解设计规则是实现可制造性的关键。 第三部分：高级主题与应用展望 本部分将对一些更高级的主题进行介绍，并展望集成电路设计的未来发展方向。 混合信号集成电路设计要点： ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的基本原理和不同类型（如逐次逼近型、Δ-Σ型）。 混合信号系统中数字和模拟部分的相互影响以及隔离技术。 低功耗设计技术： 介绍动态功耗和静态功耗的产生原因。 讲解时钟门控、电源门控、动态电压频率调整（DVFS）等低功耗设计策略。 可测试性设计（DFT）基础： 理解可测试性对于确保芯片质量的重要性。 简要介绍扫描链、内建自测试（BIST）等DFT技术。 现代集成电路面临的挑战与趋势： 摩尔定律的瓶颈与后摩尔时代： 介绍工艺节点的缩小带来的挑战，如量子效应、功耗墙、互连瓶颈等，以及未来可能的技术方向，如三维集成、新材料、新器件架构等。 人工智能与机器学习在IC设计中的应用： 探讨AI如何加速设计流程、优化电路性能。 物联网（IoT）与边缘计算对IC设计的影响： 分析这些新兴应用对低功耗、高集成度、高性价比IC的需求。 结论 本书力求为读者构建一个清晰、系统且全面的集成电路设计知识体系。从基础的半导体物理原理，到核心的器件模型，再到数字和模拟集成电路的设计流程与方法，每一个环节都力求深入浅出，易于理解。我们相信，通过对本书内容的学习，读者能够对集成电路设计有一个扎实的认识，并为未来深入探索这一日新月异的领域打下坚实的基础。集成电路设计是一个充满挑战与机遇的领域，其发展不仅推动着科技的进步，也深刻地影响着我们的生活。希望本书能成为您探索这一精彩世界的一盏明灯。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书的初衷是想找一些关于模拟集成电路设计的实操经验，这本书恰好满足了我的需求。我一直觉得理论知识很重要，但没有实践的理论就像空中楼阁。这本书在这方面做得相当出色，它不仅仅停留在概念层面，而是深入到电路设计的具体实现。比如，书中关于运放的设计部分，从差分对的偏置、多级放大器的增益实现，到频率响应的补偿，都有非常详细的讲解和设计实例。我特别喜欢它对各种设计权衡的讨论，例如在设计一个低功耗运放时，如何在增益、带宽、噪声和功耗之间找到最佳平衡点。书中的SPICE仿真案例也很实用，我尝试着自己去搭建电路并进行仿真，对比书中的结果，受益匪浅。它让我明白，集成电路设计并非一蹴而就，需要反复的迭代和优化。此外，书中关于版图设计的一些基本原则和注意事项也让我大开眼界，这部分内容通常在很多理论书籍中会被忽略，但对于实际的芯片制造至关重要。整体来说，这本书的实践性非常强，适合想要从理论走向实践的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书我真的买来很久了，一直想深入学习CMOS集成电路设计，所以毫不犹豫地入手了这本《HJ CMOS集成电路设计手册(第3版 基础篇)》。拿到手后，它的厚重感和精美的排版就让我眼前一亮，纸质也很好，拿在手里很有分量。我尤其喜欢它从最基础的概念讲起，比如MOSFET的工作原理、SPICE模型等等，这些都是理解后续复杂电路设计的基础。书中的插图非常清晰，有些甚至是动态模拟图的静态展示，对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。它并没有直接跳到那些让人望而生畏的复杂设计，而是循序渐进，一步一步地带领读者构建扎实的理论基础。我记得其中有一个章节详细介绍了各种衬底类型和它们的特性，以及不同的工艺流程对器件性能的影响，这让我对CMOS器件的制造有了更深刻的认识。而且，书中举的例子都非常贴合实际，不仅仅是理论的堆砌，还能看到实际应用中的考量。虽然是基础篇，但它所涵盖的内容深度和广度都超出了我的预期，让我觉得这笔投资非常值得。每次翻开都能学到新的东西，感觉自己的知识体系正在一点点地被搭建起来。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性梳理数字集成电路设计流程的书籍，而这本书给我带来了惊喜。它将整个数字IC设计的流程，从前端的逻辑设计到后端的物理实现，都进行了非常详尽的阐述。我尤其欣赏它对Verilog HDL语言的讲解，不仅仅是语法层面，更侧重于如何利用HDL进行高效的RTL设计，以及如何编写可综合的代码。书中的时序分析部分也让我印象深刻，它详细解释了建立时间和保持时间的概念，以及如何进行时序约束和时序收敛。这些都是数字IC设计中至关重要的环节。让我觉得非常有价值的是，书中还讨论了常见的陷阱和优化技巧，比如如何避免亚稳态，如何优化门级网表以提高性能和降低功耗。它还涉及了一些关于FPGA和ASIC设计的区别和适用场景，这对于我选择合适的设计平台非常有帮助。读完这本书，我对数字IC设计的整体概念和关键技术有了更清晰的认识，感觉自己离掌握一门实用的设计技能又近了一步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常全面，它不仅仅关注于具体的电路设计，更将目光投向了整个集成电路设计和制造的生态系统。我从这本书中了解到，除了基础的器件原理和电路设计，还有很多其他关键的环节，比如工艺流程、测试验证、封装以及可靠性工程等等。它让我认识到，一个成功的芯片不仅仅是电路设计的胜利，更是整个链条协同工作的成果。我尤其对书中关于版图设计和布局布线的讲解印象深刻，它解释了如何将电路图转化为物理版图，以及如何考虑寄生效应、串扰和设计规则检查（DRC）。这部分内容通常在其他基础教材中很少提及，但对于实际的流片成功至关重要。此外，书中还讨论了EDA工具在IC设计中的作用，以及一些行业发展趋势，这让我对这个领域有了更宏观的认识。总的来说，这本书提供了一个非常完整的视角，帮助我理解集成电路设计是一个多么复杂而精密的工程。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我这样初涉模拟IC设计领域的新手来说，简直是一盏指路明灯。我之前对很多模拟电路的原理只是略知一二，但具体到如何设计一个高性能的放大器、滤波器或者ADC，就感到束手无策。这本书的讲解非常有条理，它首先从MOS晶体管的二级管连接、共源、共漏、共栅等基本电路结构入手，然后逐步过渡到更复杂的放大器电路。我特别喜欢它对各种性能指标的推导和分析，比如增益带宽积、相位裕度、输出阻抗等等，这些分析都非常透彻。书中的例子非常贴切，讲解了如何根据具体的设计指标来选择合适的电路拓扑和器件参数。我尝试着去理解书中介绍的各种补偿技术，比如密勒补偿和极点-零点补偿，这让我对稳定性的重要性有了更深刻的理解。它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题思路的引导，让我学会如何从需求出发，一步步推导出满足要求的电路设计。