本书分为两大部分。第一部分介绍集成电路的制造材料、基本制造工艺、无源和有源器件相关的工艺流程、MOSFET特性、采用SPICE的集成电路模拟、集成电路版图设计、集成电路的测试与封装。第二部分介绍CMOS基本电路、静态恢复逻辑电路、静态传输逻辑电路、动态恢复逻辑时序电路、模拟集成电路与模数混合电路。本书可以作为电子科学和通信与信息等学科高年级本科生和硕士生的教材,也可作为集成电路设计,工程师的参考书。人类已进入信息化社会,硅器时代!过去十多年来,我国信息产业迅猛发展,但作为支撑的集成电路产业却相对落后。我国目前生产的集成电路只能满足国内市场需求的2%,更重要的是,关系我国信息安全和信息产业需求的关键集成电路如计算机的核心芯片CPU,光纤通信系统中的高速电路,Internet的网关网卡电路,多媒体中的信息处理电路等大多都是从外国进口的。这无疑极大地威胁着我国信息网络乃至整个国家的安全,制约着我国微电子工业乃至整个信息行业的发展,限制着我国微电子产品在国内外市场上的竞争力。在这样的形势下,我国的集成电路的技术发展和产业面临着巨大的挑战和机遇。其挑战来自于以下几个方面:.世界范围内信息技术和集成电路技术的高速发展;.我国加入WTO后,信息产业市场开放带来的外国信息产品的强力推销.国外信息技术和集成电路技术的继续垄断;.我国集成电路工艺和技术的相对落后;.我国集成电路设计人才的绝对缺少。事实上,集成电路设计和制造水平的高低已成为衡量一个国家技术水平的一个重要标准,同时成为一个国家经济实力和国防实力的一个重要标志。可以预料,在21世纪的前半叶,集成电路技术将会更加迅猛地发展。在我国,发展集成电路技术以加速社会信息化进程、加强国防力量和保证国家安全已经刻不容缓。面临挑战的同时,我国集成电路设计和制造技术的发展面临着一个关键的机遇。这种机遇表现在以下几方面:.国家的高度重视。集成电路设计与制造已被列为电子信息领域高技术创新的第一位,大规模集成电路设计已作为国家"十五863计划"重大专项全面实施,系统芯片基础研究已被列为"国家自然科学基金"、"十五"计划的优先资助领域,微电子电路设计已被信息产业部列为我国"十五"规划的重点发展方向。一场集成电路设计与制造的大战役已经在我国打响。.国防和国家信息安全对集成电路的迫切需求。.国家信息产业的高速发展对集成电路的巨大需求:2年预计我国Ic市场为5亿元,25年将超过2亿元。.国内外半导体制造现代化工艺线的不断建设和扩展,很大程厦上已经形成等米下"寺木广锅"(等待高技术含量的电路投入大批制造)或"找米下锅"的局面。.我国99工程的成功实施和数条先进(~.我国有数量庞大、可再塑或尽快培育的、支付费用低的集成电路设计与制造技术队伍和智力资源。我国重点大学大多都设有电子、通信、计算机、自动化等学科,每个学科每年都招收上百名学生,这些学生有很大一部分(全国超过数万名)可以通过课程调整和技术实践培养成为集成电路设计人才。.最近,教育部和科技部正在全国约1所大学内筹建集成电路设计人才培养基地。在这种形势下,集成电路设计人才的培养任务艰巨,为培养集成电路设计人才所需要的、这本《集成电路设计基础》教材的基础内容来自本书第二作者沈永朝教授1987-1997年为东南大学无线电系硕士研究生授课用的手稿,称之为{VLSl分析与设计》。自1998年始,本书第一作者接任该课程教学,修改和补充了一系列内容,特别是补充了概论、集成电路工艺、VHDL语言、逻辑综合和FPGA、模拟集成电路设计等内容,形成了{VLSI设计》讲义。已按照该讲义为1997-2四届研究生进行了讲授。讲课过程中发现:①研究生大多在本科阶段没有系统学习过集成电路设计;②当前更多需要模拟和模数混合集成电路设计人才;③在一个学期内难以兼顾集成电路后端设计和VLSI前端设计两方面的内容。所以,我们将原来的{VLSI设计》讲义分成两门课程。一门称之为《集成电路设计基础》的本教材,但又由第一作者增加了第2-5章和第7-9章的内容。另一门沿用《VLSI设计》,但内容集中在前端(或称顶层)设计。《集成电路设计基础》作为{VLSI设计》的先修课程。《集成电路设计基础》共分15章,大体可分为两大部分,第1-9章为第一部分,主要讨论集成电路设计的一系列基本知识。第1章追溯了集成电路发展的历史,讨论了当前集成电路设计和制造的技术发展趋势,讨论了无生产线集成电路设计的有关问题。第2章介绍了集成电路制造相关的材料,包括硅、锗硅、砷化镓、磷化铟和SOI等半导体材料与材料系统,以及绝缘体和金属导体等。第3章介绍了集成电路制造的基本工艺。第4章介绍了集成电路相关的无源器件,包括电阻、电容、电感、传输线等。第5章介绍了以双极性硅、HBT、MESFET、HEMT、PMOS、NMOS、CMOS等各种有源元件为代表的集成电路工艺。第6章介绍了当前主流工艺器件MOSFET的阈值电压、体效应、温度、噪声等基本特性和尺寸按比例缩小后产生的一系列二阶效应。第7章介绍了采用SPICE进行集成电路模拟的基本技术,对各种输入语句格式进行了详细描述。第8章介绍了集成电路版图设计的基本过程和知识。第9章简要叙述了集成电路测试和封装方面的有关问题。通过这9章的学习,可以使读者能够基本了解集成电路设计和制造的全过程,掌握集成电路设计的基本技术。因此,这9章可以作为集成电路设计的基础知识单独形成一个教学单元。本书第二部分包括第1~15章共6章内容,主要讨论的是CMOS电路设计的基本技术。其中,第1章介绍了MOS基本电路,主要是讨论MOS传输门和反相器电路。第11章讨论了CMOS静态传输逻辑电路,主要内容是常规CMOS传输门逻辑和差动开关晶体管逻辑两种电路。第12章讨论了以全互补标准CMOS、伪NMOS、级联电压开关和差动错层CMOS4种CMOS静态恢复逻辑电路。第13章讨论了C2MOS、预充电-放电和多米诺等CMOS动态恢复逻辑电路。第14章讨论了静态与动态移位寄存器和锁存器等多种时序电路。第15章讨论了放大器、振荡器''''、数模和模数转换器等几种典型的模拟电路和模拟数字混合信号集成电路。通过这6章基本电路技术的学习,使读者可在前9章了解集成电路设计工艺和掌握设计工具的基础上,基本掌握CMOS集成电路的基本单元设计,为更复杂、规模更大电路和系统的设计奠定基础。本书可以作为电子科学和通信与信息等学科高年级本科生和硕士生的教材,也可作为集成电路设计工程师的参考书。东南大学射频与光电集成电路研究所的许多老师和研究生也为两本教材做出了不同程度的贡献,在此表示衷心的感谢。鉴于集成电路技术一方面发展迅速,另一方面涉及到众多技术领域,使得编写一本既能覆盖基础技术,又能跟踪前沿技术的教材变得十分困难。我们虽然尽了力,但仍难以达到预定的目标。对于书中的遗漏和错误,恳望读者批评指正。