《超大规模集成电路设计基础 系统与电路》

目录1

第一章　微电子学回顾及MOS技术概况1

1.1　集成电路技术简介1

1.2　集成电路时代1

1.3　MOS技术和VLSI2

1.4　基本MOS晶体管5

1.5　增强型晶体管原理8

1.6　耗尽型晶体管原理9

1.7 nMOS制造工艺9

1.8　CMOS工艺流程13

1.9　工艺过程中的高温加工19

1.10　电子束掩模的制作20

1.11 小结21

2.1 源-漏电流Ids与电压Vds的关系22

第二章　MOS电路的基本电学特性22

2.2　阈值电压Vt26

2.3　晶体管跨导gm28

2.4　品质因数ω029

2.5　传输晶体管30

2.6　nMOS反相器30

2.7 nMOS反相器驱动的nMOS反相器，其上拉管与下拉管电阻比率（Zp.u./Zp.d．）的确定33

2.8 通过一个或一个以上传输晶体管驱动的nMOS反相器，其上拉管与下拉管的电阻比率35

2.9 上拉管的其它形式38

2.10 CMOS反相器38

2.11 MOS晶体管电路模型43

2.12 CMOS电路中的闩锁效应44

2.13 练习47

第三章 MOS电路设计过程48

3.1 MOS器件的各层版图48

3.2 棍图48

3.3 设计规则和版图54

3.4 关于设计规则的总说明62

3.5 AWA OXCMOS工艺介绍65

3.6 双层金属、单层多晶硅、2μm CMOS工艺67

3.7 版图68

3.8 练习69

3.9 辅导练习169

第四章 基本的集成电路概念71

4.1 薄层电阻71

4.2 MOS晶体管和反相器中的薄层电阻72

4.3 导电层的电容75

4.4 电容的标准单位□Cg76

4.5 某些层电容的计算方法76

4.6 延迟单位τ78

4.7 反相器的延迟80

4.8 超级缓冲器、HMOS和天然晶体管83

4.9 驱动大电容负载88

4.10 传输延迟90

4.11 连线的电容92

4.12 导电层的选用94

4.13 练习96

第五章 子系统的线路设计和版图设计99

5.1 系统设计方面的一些问题99

5.2 开关逻辑100

5.3 （可恢复完整信号的）逻辑门102

5.4 结构式设计方法举例（关于组合逻辑线路的部分）115

5.5 某些钟控时序电路128

5.6 关于系统设计的其它问题134

5.7 辅导练习2138

第六章 MOS电路尺寸按比例缩小141

6.1 比例因子α141

6.2 电路功能对电路尺寸按比例缩小的限制143

6.3 关于连线和接触孔按比例缩小的问题146

6.4 CMOS电路按比例缩小后的闩锁效应148

6.5 有关电路制造的一些问题148

第七章 可编程逻辑阵列和有限状态机150

7.1 关于组合逻辑电路的一些观念150

7.2 简单组合逻辑电路的一些设计方案的比较150

7.3 可编程逻辑阵列154

7.4 有限状态机158

7.5 辅导练习3167

第八章 系统设计169

8.1 总体考虑169

8.2 举例说明设计过程171

8.3 关于设计过程的总结181

9.1 关于设计过程的评述182

9.2 规整性（regularity）182

第九章 继续举例说明设计过程182

9.3 ALU子系统的设计183

9.4 超前进位加法器197

9.5 并行乘法器198

9.6 练习202

9.7 辅导练习4202

第十章 存储器、寄存器和系统时序204

10.1 关于系统的时序204

10.2 常用的存储记忆单元205

10.3 构造存储单元阵列226

10.4 练习236

10.5 辅导练习5236

第十一章 设计中的实际问题及设计的基本规则240

11.1 电路性能上的问题240

11.2 再谈版图规划及版图设计249

11.4 输入／输出（I/O）压焊块252

11.3 四位处理器的版图设计252

11.5 芯片面积256

11.6 系统延迟的进一步分析258

11.7 成功的设计应遵守的基本规则263

11.8 关于设计流程的最后附言274

11.9 本章的专门参考文献274

第十二章 与VLSI设计有关的其它问题275

12.1 设计方式和设计原则276

12.2 与制造厂的接口278

12.3 用于设计和模拟的CAD工具281

12.4 生产前的设计验证301

12.5 测试和可测性304

12.6 结论313

13.1 设计实例介绍314

13.2 CMOS设计实例1——增／减量器314

第十三章 CMOS设计实例314

13.3 CMOS设计实例2——左／右、串／并移位寄存器321

13.4 CMOS设计实例3——两个n位数比较器328

13.5 总结338

第十四章 未来的高速VLSI电路和系统340

14.1 亚微米CMOS工艺340

14.2 砷化镓VLSI技术341

14.3 砷化镓电路的设计方法356

14.4 GaAs MESFET以微米为单位的设计规则360

14.5 器件模型与性能评估363

14.6 GaAs门逻辑电路系列368

14.7 超高速逻辑（VHSL）电路的设计371

14.8 VLSI设计——决定性的因素372

附录A AWA设计规则374

附录B Orbit半导体公司设计规则381

参考书目398