大规模集成电路原理与设计PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　集成电路的发展历史 1

1.2　集成电路的发展规律 3

1.3　集成电路的分类 5

1.4　集成电路的发展趋势 7

参考文献 12

习题 14

第2章 CMOS集成电路中的基本元件 15

2.1　硅材料的基本特性 15

2.1.1　载流子和费米能级 15

2.1.2　pn结 17

2.1.3　MIS（MOS）结构 20

2.2　MOSFET器件 23

2.2.1　MOSFET器件结构 24

2.2.2　MOSFET器件特性 26

2.2.3 MOSFET按比例缩小理论 34

2.2.4　小尺寸MOSFET的二级效应 36

2.2.5　MOSFET的SPICE器件模型 40

2.3　CMOS集成电路中的无源元件 46

2.3.1 电容器 46

2.3.2 电阻器 48

2.3.3　互连线 51

参考文献 55

习题 55

第3章 CMOS反相器的分析与设计 57

3.1 CMOS反相器的结构和基本特性 57

3.2　CMOS反相器的直流特性 58

3.2.1 CMOS反相器的直流电压传输特性 58

3.2.2　CMOS反相器的直流转移特性 61

3.2.3　CMOS反相器的直流噪声容限 62

3.3　CMOS反相器的瞬态特性 63

3.3.1　CMOS反相器的负载电容 63

3.3.2　CMOS反相器输出电压的上升时间和下降时间 64

3.3.3　反相器传输延迟时间的计算 66

3.3.4　电路的最高工作频率 68

3.4　CMOS反相器的设计 69

参考文献 70

习题 71

第4章 基本单元电路 72

4.1　静态CMOS逻辑电路 72

4.1.1　静态CMOS逻辑门的结构特点 72

4.1.2　静态CMOS逻辑门的分析方法 75

4.1.3 静态CMOS逻辑门的设计 80

4.1.4　用静态CMOS逻辑门实现组合逻辑 81

4.2　MOS传输门逻辑电路 86

4.2.1　传输门的基本特性 86

4.2.2　用传输门实现组合逻辑 90

4.2.3　传输门阵列逻辑 92

4.3　动态CMOS逻辑电路 94

4.3.1 预充-求值的动态CMOS电路 94

4.3.2　多米诺CMOS电路 97

4.3.3 时钟同步CMOS电路 99

4.4　锁存器和触发器 100

4.4.1　双稳态电路和RS锁存器 100

4.4.2 D锁存器和D触发器 102

4.4.3 其他功能的时序逻辑单元 103

4.4.4　动态时序逻辑单元 104

4.4.5　多位时序逻辑电路 104

4.5　CMOS逻辑电路的功耗 105

4.5.1 CMOS电路的功耗来源 105

4.5.2　低功耗技术 108

参考文献 109

习题 110

第5章 数字集成电路子系统设计 112

5.1　控制器的设计 112

5.1.1 有限状态机 112

5.1.2　存储程序控制器 114

5.2　运算器的设计 115

5.2.1　加法器的结构设计 115

5.2.2　加法器的电路设计 117

5.2.3 以加法器为基础构建算术逻辑单元 118

5.3　VLSI存储器 120

5.3.1　存储器的总体结构 120

5.3.2　存储器的单元结构 121

5.3.3　存储器外围电路 126

5.4　输入／输出缓冲器 127

5.4.1　输入缓冲器单元 127

5.4.2　输出缓冲器单元 129

5.4.3　三态输出和双向缓冲器单元 130

参考文献 131

习题 131

第6章 CMOS集成电路制造工艺 133

6.1　CMOS工艺 133

6.1.1　基本工艺步骤 133

6.1.2 n阱CMOS工艺流程 136

6.1.3　硅基CMOS中的闩锁效应 139

6.1.4 先进的CMOS工艺 140

6.2　CMOS版图设计 143

6.3　封装技术 148

6.3.1　封装工艺流程 148

6.3.2　封装工艺分类 149

6.3.3　先进的封装技术 150

参考文献 152

习题 153

第7章 集成电路的设计方法与实现 154

7.1　集成电路设计流程 154

7.1.1　层次化的方法 155

7.1.2　结构化的方法 155

7.2　集成电路的设计方法分类 156

7.3　全定制设计方法 157

7.3.1 全定制方法的设计输入与分析 158

7.3.2　全定制的版图设计 160

7.4　半定制设计方法 162

7.4.1　半定制设计流程 162

7.4.2　硬件描述语言 163

7.4.3　基于标准单元的ASIC方法 163

7.4.4　基于IP的SoC方法 168

7.5　设计实例 170

7.5.1　系统定义 171

7.5.2　设计过程 173

参考文献 179

习题 180

附录A　SPICE仿真基础 181

附录B Verilog HDL基础知识 194

附录C CMOS集成电路常用参数表 202

附录D 集成电路发展历史的大事记 204