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第一章 概论1

1.1 集成电路的发展历程1

1.1.1 半导体集成电路的出现与发展1

1.1.2 集成电路发展的特点1

1.2 专用集成电路设计要求3

1.2.1 关于“速度”3

1.2.2 关于“功耗”4

1.2.3 关于“价格”5

1.3 集成电路的分类6

1.3.1 按功能分类6

1.3.2 按结构形式和材料分类6

1.3.3 按有源器件及工艺类型分类6

1.3.4 按集成电路的规模分类7

1.3.5 按生产目的和实现方法分类7

1.4 集成电路设计方法10

1.4.1 设计方法学的重大变革11

1.4.2 ASIC设计步骤12

1.4.4 ASIC设计特点和技巧13

1.4.3 EDA设计工具的选择13

第二章 集成电路工艺基础及版图设计15

2.1 引言15

2.2 集成电路制造工艺简介16

2.2.1 氧化工艺16

2.2.2 掺杂工艺18

2.2.3 光刻工艺21

2.3.1 硅栅MOS工艺简介23

2.3 版图设计技术23

2.3.2 P阱CMOS工艺简介24

2.3.3 双阱工艺及SOI CMOS工艺简介27

2.3.4 版图设计规则28

2.4 电参数设计规则32

2.4.1 电阻值的估算32

2.4.2 MOS电容35

3.1.1 NMOS管的简化结构40

3.1.2 N阱及PMOS40

3.1 MOS场效应管(MOSFET)的结构及符号40

第三章 MOS集成电路器件基础40

3.1.3 MOS管符号41

3.2 MOS管的电流电压特性42

3.2.1 MOS管的转移特性42

3.2.2 MOS管的输出特性42

3.2.3 MOS管的电流方程43

3.2.4 MOS管的输出电阻45

3.2.5 MOS管的跨导gm46

3.2.6 体效应及背栅跨导gmb47

3.2.7 场效应管亚阈区特性47

3.2.8 沟道尺寸W、L对阈值电压UTH和特征频率fT的影响47

3.3 MOS电容49

3.3.1 用作单片电容器的MOS器件特性49

3.3.2 MOS管的极间电容和寄生电容50

3.4 MOS管的Spice模型参数51

3.5.1 低频小信号模型53

3.5.2 MOS管的高频小信号等效电路53

3.5 MOS管小信号等效电路53

第四章 数字集成电路设计基础55

4.1 MOS开关及CMOS传输门55

4.1.1 单管MOS开关55

4.1.2 CMOS传输门57

4.2 CMOS反相器58

4.2.1 反相器电路58

4.2.2 CMOS反相器功耗59

4.2.3 CMOS反相器的直流传输特性61

4.2.4 CMOS反相器的噪声容限63

4.2.5 CMOS反相器的门延迟，级联及互连线产生的延迟64

4.3 全互补CMOS集成门电路70

4.3.1 CMOS与非门设计70

4.3.2 CMOS或非门设计72

4.3.3 CMOS与或非门和或与非门设计74

4.3.4 CMOS三态门和钟控CMOS逻辑电路76

4.3.5 CMOS异或门设计76

4.3.6 CMOS同或门设计77

4.3.7 CMOS数据选择器78

4.3.8 布尔函数逻辑——传输门的又一应用78

4.3.9 CMOS全加器79

4.4 改进的CMOS逻辑电路81

4.4.1 伪NMOS逻辑(Pseudo-NMOS Logic)电路81

4.4.2 动态CMOS逻辑电路(预充电CMOS电路)83

4.4.3 多米诺逻辑(Domino Logic)86

4.4.4 流水线逻辑和无竞争技术88

4.5 移位寄存器、锁存器、触发器、I/O单元91

4.5.1 移位寄存器91

4.5.2 锁存器91

4.5.3 触发器(Flip-flops)93

4.5.4 通用I/O单元95

第五章 数字集成电路系统设计97

5.1 二进制加法器(Adder)97

5.1.1 一位加法器——半加器(Half Adder)与全加器(Full Adder)97

5.1.2 n位并行加法器98

5.1.3 浮点数加法器(Floating Point Adder)102

5.2 二进制乘法器(Multiplier)104

5.2.1 二进制乘法运算104

5.2.2 数字乘法器的电路结构105

5.3 桶型移位器(Barrel Shifter)110

5.4 可编程逻辑器件111

5.4.1 可编程逻辑器件的基本构成112

5.4.2 几种典型的可编程逻辑器件116

5.5 半导体存储器122

5.5.1 随机存取存储器RAM123

5.5.2 只读存储器ROM125

6.1 引言127

第六章 模拟集成电路设计基础127

6.2 MOS电流源及CMOS运算放大器128

6.2.1 MOS电流源128

6.2.2 CMOS运算放大器130

6.3 D/A转换器141

6.3.1 D/A转换器原理及技术指标141

6.3.2 D/A转换器电路举例143

6.4 A/D转换器153

6.4.1 A/D转换器的原理、指标及特性153

6.4.2 A/D转换器的分类及应用154

6.4.3 A/D转换器电路举例155

7.1 VHDL语言简介163

7.1.1 VHDL概述163

第七章 硬件描述语言简介163

7.1.2 VHDL语言程序的基本结构166

7.1.3 VHDL语言的数据类型及运算操作符171

7.1.4 VHDL语言构造体的描述方式176

7.1.5 VHDL语言的主要描述语句178

7.1.6 基本逻辑电路设计与逻辑综合185

7.2.1 Verilog HDL概述189

7.2 Verilog HDL语言简介189

7.2.2 Verilog HDL中的模块及描述方式191

7.2.3 Verilog HDL的数据类型及运算符193

7.2.4 Verilog HDL的主要描述语句198

7.2.5 基本逻辑电路设计213

7.2.6 Verilog HDL仿真与综合214

第八章 常用EDA软件介绍216

8.1 eProduct Designer软件介绍216

8.1.1 子系统设计216

8.1.2 从原理图生成符号231

8.1.3 设计仿真234

8.1.4 VHDL仿真247

8.1.5 EDIF Interface介绍254

8.2 Tanner使用指南256

8.2.1 概述256

8.2.2 原理图输入工具S-Edit257

8.2.3 版图设计工具L-Edit269

8.3 Cadence EDA软件的使用282

8.3.1 启动Cadence EDA软件283

8.3.2 建立设计库284

8.3.3 使用Composer软件包绘制电路原理图285

8.3.4 生成电路符号图(Symbol)288

8.3.5 使用Hspice软件包对设计进行前仿真——Pre Simulation290

8.3.6 使用Virtuoso软件包进行全定制版图设计293

8.3.7 设计规则检查DRC(Design Rule Check)296

8.3.8 版图参数的提取及版图与原理图的对比(LVS)297

8.3.9 布局/布线后仿真(Post Layout Simulation)300

8.3.10 生成CIF格式的版图数据并提交生产厂家(MOSIS)300