专用集成电路设计基础

第一章  概论
 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
  1.4.3  EDA设计工具的选择  13
  1.4.4  ASIC设计特点和技巧  13
第二章  集成电路工艺基础及版图设计
 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  版图设计技术  23
  2.3.1  硅栅MOS工艺简介  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
第三章  MOS集成电路器件基础
 3.1  MOS场效应管(MOSFET)的结构及符号  40
  3.1.1  NMOS管的简化结构  40
  3.1.2  N阱及PMOS  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gm  46
  3.2.6  体效应及背栅跨导gmb  47
  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U TH和特征频率f T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  MOS管小信号等效电路  53
  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
第四章  数字集成电路设计基础
 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
 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RAM  123
  5.5.2  只读存储器ROM  125
第六章  模拟集成电路设计基础
 6.1  引言  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
第七章  硬件描述语言简介
 7.1  VHDL语言简介  163
  7.1.1  VHDL概述  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  Verilog HDL语言简介  189
  7.2.1  Verilog HDL概述  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
 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 Edit  257
  8.2.3  版图设计工具L Edit  269
 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 Simulation  290
  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