内容简介

  《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》在简述了集成电路的基本概念、发展和面临的主要问题后·首先介绍了半导体集成电路的主要制造工艺、基本元器件的结构和工作原理;然后重点讨论了数字集成电路中的组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、逻辑功能部件;最后介绍了模拟集成电路中的关键电路和数-模、模-数转换电路。
  《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》内容系统全面,与实际紧密结合。叙述深入浅出,易于自学。为了方便教师授课,《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》配有课件。
  《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》可作为大专院校电子科学与技术和半导体专业的专业课教材,也可作为相关领域研究生和工程技术人员的参考书。

目录

丛书序

前言

第1章绪论
1.1半导体集成电路的概念
1.1.1半导体集成电路的基本概念
1.1.2半导体集成电路的分类
1.2半导体集成电路的发展过程
1.3半导体集成电路的发展规律
1.4半导体集成电路面临的问题
1.4.1深亚微米集成电路设计面临的问题与挑战
1.4.2深亚微米集成电路性能面临的问题与挑战
1.4.3深亚微米集成电路工艺面临的问题与挑战
技术展望:摩尔定律的扩展
习题

第2章双极集成电路中的元件形成及其寄生效应
2.1双极集成电路的制造工艺
2.1.1双极型晶体管的单管结构和工作原理
2.1.2双极集成晶体管的结构与制造工艺
2.2理想本征双极晶体管的埃伯斯一莫尔(EM)模型
2.2.1一结两层二极管(单结晶体管)的EM模型
2.2.2两结三层三极管(双结晶体管)的EM模型
2.2.3三结四层三极管(多结晶体管)的EM模型
2.3集成双极晶体管的有源寄生效应
2.3.1npn管工作于正向工作区和截止区的情况
2.3.2npn管工作于反向工作区的情况
2.3.3npn管工作于饱和区的情况
2.3.4降低寄生pnp管的方法
技术展望:SiGe异质结双极晶体管
习题

第3章MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应
3.1MOSFET晶体管的制造工艺
3.1.1MOSFET晶体管器件结构与工作原理
3.1.2MOSFET的制造工艺
3.2CMOS集成电路的制造工艺
3.2.1p阱CMOS工艺
3.2.2n阱CMOS工艺
3.2.3双阱CMOS工艺
3.3Bi-CMOS集成电路的制造工艺
3.3.1以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺
3.3.2以双极型工艺为基础的Bi-CMOS工艺
3.4MOS集成电路中的有源寄生效应
3.4.1场区寄生MOSFET
3.4.2寄生双极型晶体管
3.4.3CMOS集成电路中的闩锁效应
技术展望:绝缘体上硅(SOI)技术
习题

第4章集成电路中的无源元件
4.1集成电阻器
4.1.1双极集成电路中的常用电阻
4.1.2MOS集成电路中常用的电阻
4.2集成电容器
4.2.1双极集成电路中常用的集成电容器
4.2.2MOS集成电路中常用的电容器
4.3互连线
4.3.1多晶硅互连线
4.3.2扩散层连线
4.3.3金属互连线
技术展望:铁电电容器
习题

第5章MOS晶体管基本原理与MOS反相器电路
5.1MOS晶体管的电学特性
5.1.1MOS晶体管基本电流方程的导出
5.1.2MOS晶体管I-V特性
5.1.3MOS晶体管的阈值电压和导电特性
5.1.4MOS晶体管的衬底偏压效应
5.1.5MOS晶体管的二级效应
5.1.6MOS晶体管的电容
5.2MOS反相器
5.2.1反相器的基本概念
5.2.2E/R型nMOS反相器(电阻负载型MOS反相器)
5.2.3E/E型nMOS反相器(增强型nMOS负载反相器)
5.2.4E/D型nMOS反相器(耗尽型nMOS负载反相器)
5.2.5CMOS反相器
技术展望:3D晶体管
习题

第6章CMOS静态门电路
6.1基本CMOS静态门
6.1.1CMOS与非门
6.1.2CMOS或非门
6.2CMOS复合逻辑门
6.2.1异或门
6.2.2其他复合逻辑门
6.3MOS管的串并联特性
6.3.1晶体管串联的情况
6.3.2晶体管并联的情况
6.3.3晶体管尺寸的设计
6.4CMOS静态门电路的功耗
6.4.1CMOS静态逻辑门电路功耗的组成
6.4.2降低电路功耗的方法
6.5CMOS静态门电路的延迟
6.5.1延迟时间的估算方法
6.5.2缓冲器优化设计
6.6功耗和延迟的折中
技术展望:减少短脉冲干扰信号功耗
习题

第7章传输门逻辑和动态逻辑电路
7.1基本的传输门
7.1.1nMOS传输门
7.1.2pMOS传输门
7.1.3CMOS传输门
7.2传输门逻辑电路
7.2.1传输门逻辑电路举例
7.2.2传输门逻辑的特点
7.3基于二叉判决图BDD的传输门逻辑生成方法
7.4基本动态CMOS逻辑电路
7.4.1基本CMOS动态逻辑电路的工作原理
7.4.2动态逻辑电路的优缺点
7.5传输门隔离动态逻辑电路
7.5.1传输门隔离动态逻辑电路工作原理
7.5.2传输门隔离多级动态逻辑电路的时钟信号
7.5.3多米诺逻辑
7.6动态逻辑电路中存在的问题及解决方法
7.6.1电荷泄漏
7.6.2电荷共享
7.6.3时钟馈通
7.6.4体效应
技术展望:如何选择逻辑类型
习题

第8章时序逻辑电路
8.1电荷的存储机理
8.1.1静态存储机理
8.1.2动态存储机理
8.2电平敏感锁存器
8.2.1SR静态锁存器
8.2.2时钟脉冲控制SR静态锁存器
8.2.3CMOS静态逻辑结构D锁存器
8.2.4基于传输门多选器的D锁存器
8.2.5动态锁存器
8.3边沿触发寄存器
8.3.1寄存器的几个重要参数(建立时间、维持时间、传输时间)
8.3.2CMOS静态主从结构寄存器
8.3.3传输门多路开关型寄存器
8.3.4C2MOS寄存器
8.4其他类型寄存器
8.4.1脉冲触发锁存器
8.4.2灵敏放大器型寄存器
8.4.3灵敏放大器型寄存器
8.5带复位及使能信号的D寄存器
8.5.1同步复位D寄存器
8.5.2异步复位D寄存器
8.5.3带使能信号的同步复位D寄存器
8.6寄存器的应用及时序约束
8.6.1计数器
8.6.2时序电路的时序约束
技术展望:异步数字系统
习题

第9章MOS逻辑功能部件
9.1多路开关
9.2加法器和进位链
9.2.1加法器定义
9.2.2全加器电路设计
9.2.3进位链
9.3算术逻辑单元
9.3.1以传输门为主体的算术逻辑单元
9.3.2以静态逻辑门电路为主体的算术逻辑单元
9.4移位器
9.5乘法器
技术展望:片上系统(SOC)技术
习题

第10章半导体存储器
10.1存储器概述
10.1.1存储器的分类
10.1.2存储器的相关性能参数
10.1.3半导体存储器的结构
10.2非挥发性只读存储器
10.2.1ROM的基本存储单元
10.2.2MOSOR和NOR型ROM
10.2.3MOSNAND型ROM
10.2.4预充式ROM
10.2.5一次性可编程ROM
10.3非挥发性读写存储器
10.3.1可擦除可编程ROM
10.3.2电可擦除可编程ROM
10.3.3FLASH存储器
10.4随机存取存储器
10.4.1SRAM
10.4.2DRAM
10.5存储器外围电路
10.5.1地址译码单元
10.5.2灵敏放大器
10.5.3时序和控制电路
技术展望:高密度存储器
习题

第11章模拟集成电路基础
11.1模拟集成电路中的特殊元件
11.1.1MOS可变电容
11.1.2集成双极型晶体管
11.1.3集成MOS管
11.2MOS晶体管及双极晶体管的小信号模型
11.2.1MOS晶体管的小信号模型
11.2.2双极晶体管的小信号模型
11.3恒流源电路
11.3.1电流源
11.3.2电流基准电路
11.4基准电压源电路
11.4.1基准电压源的主要性能指标
11.4.2带隙基准电压源的基本原理
11.5单级放大器
11.5.1MOS集成电路中的单级放大器
11.5.2双极集成电路中的单级放大器
11.6差动放大器
11.6.1MOS差动放大器
11.6.2双极晶体管差动放大器
技术展望:低压低功耗模拟集成电路技术
习题

第12章D/A及A/D变换器
12.1D/A变换器基本概念
12.1.1D/A变换器基本原理
12.1.2D/A变换器的分类
12.1.3D/A变换器的技术指标
12.2D/A变换器的基本类型
12.2.1电流定标D/A变换器
12.2.2电压定标D/A变换器
12.2.3电荷定标D/A变换器
12.3A/D变换器的基本概念
12.3.1A/D变换器基本原理
12.3.2A/D变换器的分类
12.3.3A/D变换器的主要技术指标
12.4A/D变换器的常用类型
12.4.1积分型A/D变换器
12.4.2逐次逼近式(SAR)A/D变换器
12.4.3∑-△A/D变换器
12.4.4全并行ADC
12.4.5流水线A/D变换器
技术展望:A/D变换器的发展方向
习题

参考文献

前言/序言

  半导体集成电路作为微电子学的核心,是电子科学与技术相关专业的重要专业基础课程。半导体集成电路课程有其鲜明的特点:一是内容涉及的知识面宽,是多种知识结构的“集成物”;二是技术更新换代极快,新原理、新工艺、新产品层出不穷。课程的集成性决定了相关知识点的重复性、关联性及延伸性;技术的快速更新,对课程内容提出了不断扩展、补充的要求。
  在教学过程中,相关学科知识点的简单重复,会占用大量课时,极易使学生产生“审美疲劳”,丧失学习兴趣,降低知识汲取能力,最终影响课程教学效果。如果完全抛开相关知识点的重复性,单纯讲述延伸性,又会使学生难以理解各知识点的关联性,“如坠云雾”,同样不能达到理想的效果。因此,把握知识点的重复性、关联性及延伸性三者之间的权重尺度,从半导体集成电路的视角去理解、分析相关知识内容是课程教学中需要注意的问题。
  根据课程特点,结合技术发展现状,总结笔者多年课程讲义,《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》将CMOS集成电路相关技术作为课程的主要内容,同时对双极集成电路在模拟电路中的运用进行了简单介绍。在每一章的开始,概括与本章内容相关的关键知识点,简要说明知识点之间的内在关联,重点讲述从集成电路的角度考虑,需要关注的课程内容、原理、特性等理论知识,力求结合实际,通俗易懂,深入浅出。为了帮助读者了解知识发展、追踪技术前沿,每章的最后给出了技术展望,并附习题。
  《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》可以作为教材,也可以作为科研参考书。建议教学时数为64学时,教师也可根据专业需求,适当选取内容进行安排。《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》共12章,第1、5、8、10章和第7章后半部分由余宁梅编写,第2、3、4、6、9、12章和第7章前半部分由杨嫒编写,第11章由潘银松编写。北京大学微电子学院的张兴教授在百忙之中为《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》作序;西安理工大学的高勇教授抽出宝贵时间对《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》进行了仔细审阅,并提出有益的修改意见。
  在《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》编写过程中,笔者参考了大量国内外相关教材、书籍资料,主要文献已列于书后,但难免会有遗漏,在此一并表示衷心感谢。
  在书稿的制图、审阅、排版等工作中,得到西安理工大学电子工程系多位研究生的大力支持,由于篇幅有限,不能一一列举,在此,对所有为《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》出版提供了帮助的人们表示诚挚的谢意!
  《半导体集成电路/普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材·国家精品课程主干教材》编写力求正确无误,但由于时间有限,不妥之处在所难免,恳请读者批评指正!

其他推荐