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第1章 集成电路的基本制造工艺 1

1.1 双极集成电路的基本制造工艺 1

1.1.1 典型的双极集成电路工艺 1

1.1.2 双极集成电路中元件的形成过程和元件结构 2

1.2 MOS集成电路的基本制造工艺 5

1.2.1 N沟道硅栅E/DMOS集成电路制造工艺 5

1.2.2 CMOS集成电路制造工艺 7

1.3 Bi-CMOS制造工艺 11

1.3.1 以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS制造工艺 12

1.3.2 以双极工艺为基础的Bi-CMOS制造工艺 13

复习思考题 15

第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应 16

2.1 理想本征集成双极晶体管的埃伯斯-莫尔（EM）模型 16

2.2 集成双极晶体管的有源寄生效应 18

2.2.1 NPN管工作于正向工作区和截止区的情况 18

2.2.2 NPN管工作于反向工作区的情况 18

2.2.3 NPN管工作于饱和区的情况 19

2.3 集成双极晶体管的无源寄生效应 20

2.3.1 集成NPN晶体管中的寄生电阻 21

2.3.2 集成NPN晶体管中的寄生电容 27

2.4 集成电路中的PNP管 29

2.4.1 横向PNP管 29

2.4.2 衬底PNP管 37

2.4.3 自由集电极纵向PNP管 38

2.5 集成二极管 39

2.5.1 一般集成二极管 39

2.5.2 集成齐纳二极管和次表面齐纳管 40

2.6 肖特基势垒二极管SBD）和肖特基钳位晶体管（SCT） 41

2.6.1 肖特基势垒二极管 41

2.6.2 肖特基钳位晶体管 42

2.6.3 SBD和SCT的设计 44

2.7 MOS集成电路中的有源寄生效应 45

2.7.1 场区寄生MOSFET 45

2.7.2 寄生双极型晶体管 46

2.7.3 寄生PNPN效应 47

2.8 集成电路中的MOS晶体管模型 50

2.8.1 MOS1模型 50

2.8.2 MOS2模型 52

2.8.3 MOS3模型 52

复习思考题 53

第3章 集成电路中的无源元件 55

3.1集 成电阻器 55

3.1.1 基区扩散电阻 56

3.1.2 其他常用的集成电阻器 63

3.1.3 MOS集成电路中常用的电阻 69

3.2 集成电容器 69

3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器 70

3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器 71

3.3 互连（内连线） 72

3.3.1 铝连线 72

3.3.2 扩散区连线 73

3.3.3 多晶硅连线 73

3.3.4 铜连线 73

3.3.5 交叉连线 74

复习思考题 75

第4章 晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路 77

4.1 一般的TTL与非门 77

4.1.1 标准TTL与非门（四管单元） 77

4.1.2 54H/74H五管单元与非门 79

4.1.3 六管单元与非门 79

4.2 STTL和LSTTL电路 80

4.2.1 六管单元STTL与非门电路 80

4.2.2 低功耗肖特基TTL（LSTTL）电路 81

4.3 LSTTL门电路的逻辑扩展 82

4.3.1 OC门 82

4.3.2 三态逻辑（TSL）门 84

4.4 ASTTL和ALSTTL电路 85

4.5 中、大规模集成电路中的简化逻辑门 88

4.5.1 简化逻辑门 88

4.5.2 单管逻辑门 88

4.6 LSTTL电路的版图设计 93

复习思考题 93

第5章 发射极藕合逻辑（ECL）电路 100

5.1 ECL门电路的工作原理 100

5.1.1 射极藕合电流开关 101

5.1.2 射极输出器 101

5.1.3 参考电压源 102

5.2 ECL电路的版图设计特点 103

5.2.1 划分隔离区 104

5.2.2 元器件的设计 104

5.2.3 布局布线 105

复习思考题 106

第6章 集成注入逻辑（I2L）电路 109

6.1 I2L电路基本单元的结构 109

6.2 I2L基本单元电路的工作原理 110

6.2.1 当前级的输出为1态时的情况 111

6.2.2 当前级的输出为O态时的情况 111

6.3 I2IL电路的工艺与版图设计 112

6.3.1 I2L电路的工艺设计 112

6.3.2 I2L电路的版图设计 114

复习思考题 118

第7章 MOS反相器 119

7.1 自举反相器 119

7.2 耗尽负载反相器（E/D反相器） 121

7.3 CMOS反相器 122

7.3.1 CMOS反相器的直流特性 122

7.3.2 噪声容限 125

7.3.3 开关特性 127

7.3.4 功耗 129

7.4 静态内部反相器的设计 132

7.4.1 有比反相器的设计 132

7.4.2 CMOS反相器的设计 132

7.5 动态反相器 133

7.5.1 动态有比反相器 133

7.5.2 动态无比反相器 134

7.5.3 漏举电路 135

7.6 按比例缩小理论 136

7.6.1 器件和引线按CE理论缩小的规则 136

7.6.2 按比例缩小的CV理论 138

7.6.3 按比例缩小的QCV理论 139

复习思考题 140

第8章 MOS基本逻辑单元 142

8.1 NMOS逻辑结构 142

8.1.1 NMOS或非门电路 142

8.1.2 NMOS与非门电路 144

8.1.3 NMOS组合逻辑电路 146

8.2 CMOS逻辑结构 148

8.2.1 CMOS互补逻辑 148

8.2.2 伪NMOS逻辑 149

8.2.3 动态CMOS逻辑 149

8.2.4 钟控CMOS逻辑 153

8.2.5 CMOS多米诺逻辑 154

8.3 级联级的负载 155

8.4 影响门的电气和物理结构设计的因素 157

8.4.1 MOS管的串联和并联 157

8.4.2 衬偏调制效应 158

8.4.3 源漏电容 158

8.4.4 电荷的再分配 159

8.5 各种逻辑类型的比较 160

8.6 传输门逻辑 161

8.7 RS触发器 162

8.7.1 NMOS SRS触发器 162

8.7.2 CMOS SRS触发器 164

8.8 时钟脉冲控制触发器 166

8.8.1 NMOS结构的时钟脉冲控制触发器 166

8.8.2 CMOS结构的时钟脉冲控制触发器 167

8.9 D触发器 168

8.9.1 NMOS D触发器 168

8.9.2 CMOS D触发器 168

8.10 施密特触发器 170

复习思考题 173

第9章 MOS逻辑功能部件 175

9.1 多路开关 175

9.2 加法器和进位链 176

9.2.1 组合逻辑加法器 177

9.2.2 传输门加法器 179

9.2.3 进位链 180

9.3 算术逻辑单元 182

9.3.1 以E/D NMOS反相器为主体的算术逻辑单元 182

9.3.2 以传输门为主体的算术逻辑单元 184

9.4 寄存器 185

9.4.1 双港寄存器 185

9.4.2 移位寄存器 185

9.4.3 堆栈移位寄存器 187

9.4.4 动态移位寄存器 187

复习思考题 189

第10章 存储器 192

10.1 存储器的结构 193

10.2 掩模编程ROM 194

10.3 现场可编程ROM（PROM） 198

10.4 可擦除可编程ROM（EPROM） 200

10.5 电可擦除可编程ROM（E2PROM） 201

10.5.1 TEE8502的总体结构和工作模式 201

10.5.2 存储单元和存储矩阵 204

10.5.3 外围电路 206

10.6 静态随机存取存储器（SRAM） 218

10.7 动态随机存取存储器（DRAM） 228

10.8 闪存（Flash） 232

10.8.1 闪存的存储单元 233

10.8.2 NOR型闪存 234

10.8.3 NAND型闪存 243

10.8.4 SBC和MLC 246

复习思考题 248

第11章 接口电路 249

11.1 双极逻辑系列间的接口电路 249

11.1.1 ECL和TTL之间的接口电路 249

11.1.2 I2L和TTL之间的接口电路 253

11.2 TTL和MOS逻辑系列间的接口电路 257

11.2.1 TTL到CMOS的接口电路 257

11.2.2 CMOS到TTL的接口电路 258

11.2.3 E/DNMOS与TTL之间的接口电路 259

复习思考题 259

第12章 模拟集成电路中的基本单元电路 260

12.1 单管、复合器件及双管放大级 260

12.1.1 双极晶体管复合器件及双管放大级 260

12.1.2 MOS管放大级 265

12.2 恒流源电路 272

12.2.1 基本恒流源电路 272

12.2.2 双极型比例恒流源电路 274

12.2.3 精密匹配电流镜 275

12.2.4 温度稳定恒流源 275

12.2.5 小电流恒流源 276

12.2.6 威尔逊（Wilson）恒流源 277

12.2.7 PNP恒流源 279

12.2.8 JFET恒流源 281

12.3 偏置电压源和基准电压源电路 282

12.3.1 双极型三管能隙基准源 282

12.3.2 双极型二管能隙基准源 284

12.3.3 E/DNMOS基准电压源 286

12.3.4 CMOS基准电压源 290

12.4 有源负载 293

12.4.1 双极有源负载 293

12.4.2 MOS有源负载 295

复习思考题 296

第13章 集成运算放大器 300

13.1 运算放大器的输入级 300

13.1.1 双极品体管射耦对差分输入级 301

13.1.2 MOS源藕对差分输入级 303

13.2 输出级电路 308

13.2.1 双极型输出级电路 309

13.2.2 MOS输出级电路 313

13.3 双极型集成运算放大器 316

13.3.1 741型通用集成运放 316

13.3.2 其他特殊运放 317

13.4 MOS集成运算放大器 318

13.4.1 MOS集成运放的特点 318

13.4.2 CMOS集成运放 324

13.5 集成运算放大器的版图设计 331

13.5.1 双极型集成运放的版图设计 331

13.5.2 MOS集成运放的版图设计 334

复习思考题 338

第14章 MOS模拟开关及开关电容电路 343

14.1 MOS模拟开关 343

14.1.1 单管增强型NMOS模拟开关 344

14.1.2 CMOS模拟开关 347

14.2 开关电容等效电阻电路 347

14.2.1 并联型开关电容等效电阻电路 348

14.2.2 串联型开关电容等效电阻电路 349

14.3 开关电容积分器 350

14.4 开关电容低通滤波器 352

复习思考题 353

第15章 集成稳压器 355

15.1 集成稳压器的基本结构 355

15.2 启动电路 356

15.2.1 JFET启动电路 356

15.2.2 晶体管隔离启动电路 356

15.3 保护电路 357

15.3.1 调整管的过流及安全工作区保护 357

15.3.2 过热保护 359

15.4 三端固定输出电压式稳压电源 360

15.4.1 启动电路 362

15.4.2 保护电路 362

15.4.3 基准电压源和误差放大器 362

15.4.4 取样电阻 363

15.5 集成稳压器的版图设计 363

15.5.1 调整管的版图设计 363

15.5.2 集成稳压器版图设计的热对称考虑 367

复习思考题 368

第16章 D/A，A/D变换器 369

16.1 D/A变换器的基本原理 369

16.2 D/A变换器的基本类型 371

16.2.1 电流定标D/A变换器 372

16.2.2 电压定标D/A变换器 373

16.2.3 电荷定标D/A变换器 374

16.3 A/D变换器的变换原理 376

16.3.1 A/D变换器的方框图 376

16.3.2 主要变换误差 377

16.4 A/D变换器的基本类型 379

16.4.1 积分型A/D变换器 379

16.4.2 逐次逼近式A/D变换器 382

复习思考题 384

第17章 集成电路设计概述 388

复习思考题 393

第18章 集成电路的正向设计 394

18.1 MOS集成电路的正向设计 394

18.1.1 74HC139电路简介 394

18.1.2 电路设计 395

18.1.3 工程估算 402

18.1.4 电路模拟 405

18.1.5 版图设计 408

18.1.6 版图检查 409

18.2 双极型集成电路的正向设计 409

18.2.1 双极型集成电路设计的特点 409

18.2.2 双极型集成电路中元件的图形设计 410

18.2.3 双极型集成电路的版图设计原则 414

18.2.4 双极型集成电路版图设计举例 416

复习思考题 420

第19章 集成电路的芯片解剖 422

19.1 MOS集成电路的芯片解剖 422

19.1.1 74HC193芯片概况 422

19.1.2 芯片解剖过程 423

19.1.3 电路分析 424

19.1.4 逻辑功能的分析 426

19.1.5 版图设计规则的分析 431

19.1.6 抑制Latch-up效应的措施 433

19.1.7 版图的布局布线 435

19.2 双极型集成电路的芯片解剖 435

19.3 版图设计小结 437

复习思考题 445

第20章 集成电路设计方法 449

20.1 全定制设计方法 449

20.2 符号法版图设计 449

20.3 半定制设计方法 452

20.3.1 标准单元设计法 452

20.3.2 门阵列设计方法 453

20.4 可编程逻辑器件（PLD）设计法 457

20.5 现场可编程门阵列（FPGA）设计法 460

复习思考题 462

第21章 集成电路的可靠性设计和可测性设计简介 463

21.1 可靠性设计 463

21.1.1 集成电路的固有可靠性 463

21.1.2 电路设计中提高可靠性的措施 465

21.1.3 版图设计中提高可靠性的措施 469

21.1.4 工艺设计中提高可靠性的措施 471

21.1.5 CMCS电路低功耗设计概述 472

21.2 可测性设计 478

21.2.1 可测性设计的重要性 478

21.2.2 可测性设计简介 479

复习思考题 482

第22章 集成电路的计算机辅助设计简介 483

22.1 概述 483

22.2 集成电路CAD中常用的工具简介 485

22.2.1 器件模拟 485

22.2.2 电路模拟 486

22.2.3 逻辑模拟 488

22.2.4 版图设计阶段 491

22.3 VHDL简介 491

22.3.1 VHDL术语 492

22.3.2 VHDL的主体结构 492

22.3.3 VHDL描述举例 496

复习思考题 500

参考文献 501