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第一章 MOS器件按比例缩小及其影响 1

1.1 CMOS器件和电路的基本知识 2

1.1.1 MOS器件的结构和原理 2

1.1.2 CMOS逻辑电路基础 9

1.2 按比例缩小理论 23

1.2.1 CE规则按比例缩小理论 23

1.2.2 CV规则按比例缩小理论 27

1.2.3 优化的按比例缩小规则 28

1.2.4 CMOS按比例缩小的趋势 30

1.3 高场效应对小尺寸器件性能的影响 33

1.3.1 栅氧化层减薄的限制 34

1.3.2 热电子效应 43

1.3.3 迁移率退化和速度饱和 56

1.3.4 源-漏穿通和击穿 66

1.4 器件参数涨落的影响 76

1.4.1 杂质随机分布的影响 76

1.4.2 栅线条边沿粗糙的影响 87

1.4.3 其他工艺因素的影响以及各种因素的比较 96

1.5 寄生效应的影响 99

1.5.1 MOS晶体管中的寄生效应 99

1.5.2 互连线的寄生效应 111

参考文献 136

第二章 VLSI存储器 144

2.1 VLSI存储器概述 144

2.1.1 存储器的分类 144

2.1.2 存储器的发展现状与趋势 145

2.1.3 存储器的总体结构 146

2.2 DRAM存储器设计 148

2.2.1 DRAM单元设计 148

2.2.2 DRAM单元结构的发展 150

2.2.3 DRAM单元阵列设计 161

2.2.4 DRAM的刷新 178

2.3 SRAM存储器设计 181

2.3.1 SRAM单元设计 182

2.3.2 SRAM单元的稳定性 188

2.3.3 改进的SRAM单元 192

2.3.4 SRAM阵列设计 196

2.4 不挥发性存储器 199

2.4.1 掩膜式ROM 200

2.4.2 多晶硅电阻编程ROM 203

2.4.3 EPROM/E2PROM 204

2.4.4 快闪存储器（Flash Memory） 206

2.4.5 电荷俘获存储器（CTM） 214

2.5 新型存储器 217

2.5.1 铁电随机存储器（FeRAM） 217

2.5.2 磁阻随机存储器（MRAM） 219

2.5.3 相变随机存储器（PRAM） 224

2.5.4 阻变随机存储器（RRAM） 227

2.5.5 新型存储器小结 232

2.6 存储器外围电路设计 233

2.6.1 译码器 233

2.6.2 地址缓冲器 236

2.6.3 输出缓冲器 239

2.6.4 时钟发生器 240

2.6.5 参考电压 242

2.6.6 外围电路的减小亚阈值电流技术 244

参考文献 246

第三章 运算器 255

3.1 加法器 255

3.1.1 全加器 256

3.1.2 多位加法器结构 265

3.1.3 加法器电路结构 268

3.1.4 基于加法器的算术逻辑单元 276

3.2 乘法器 284

3.2.1 乘法算法 284

3.2.2 乘法器结构 286

3.2.3 波茨算法 291

3.3 移位器 294

3.3.1 简单移位器 294

3.3.2 对数移位器 295

3.3.3 筒式移位器 295

3.4 运算器的其他部分 296

3.4.1 寄存器堆 296

3.4.2 堆栈 298

3.4.3 总线 300

参考文献 301

第四章 控制器 303

4.1 有限状态时序机 303

4.2 存储程序控制 304

4.3 控制器的电路实现 307

4.3.1 PROM的逻辑特点 308

4.3.2 可编程逻辑阵列（PLA） 310

4.3.3 用PLA实现时序逻辑 311

4.3.4 PLA电路的优化 312

4.4 微程序控制 321

4.4.1 微程序控制简介 321

4.4.2 微程序控制原理 322

4.4.3 微程序控制器的设计 324

4.4.4 微程序控制器的设计实例 326

4.5 控制器的低功耗优化技术 332

参考文献 333

第五章 集成电路设计方法 334

5.1 集成电路设计方法概述 334

5.2 全定制设计方法 338

5.2.1 全定制设计流程 339

5.2.2 全定制的版图设计 341

5.2.3 版图设计规则 344

5.3 半定制设计方法 349

5.3.1 半定制设计流程 349

5.3.2 基于门阵列的设计方法 351

5.3.3 基于标准单元的设计方法 357

5.3.4 基于PLD的设计方法 373

5.3.5 基于IP核的SoC设计方法 380

参考文献 387

第六章 SOI、BiCMOS和纳米CMOS技术 388

6.1 SOI技术 388

6.1.1 SOI CMOS的工艺与器件特性 389

6.1.2 SOI CMOS电路 394

6.2 BiCMOS技术 407

6.2.1 BiCMOS基本结构和工艺 408

6.2.2 基本的BiCMOS逻辑门 409

6.2.3 BiCMOS在VLSI中的应用 418

6.3 新型纳米CMOS器件技术 423

6.3.1 纳米CMOS器件与电路的挑战 424

6.3.2 纳米CMOS器件的新技术 427

6.3.3 纳米CMOS新器件与后摩尔时代的展望 432

参考文献 436

附录1 集成电路发展历史的大事记 440

参考文献 441

附录2 主要物理常数 445

附录3 Si、SiO2、Si3N4在300k的主要特牲 445

附录4 常用单位词头 446

符号表 447