集成电路设计与九天EDA工具应用PDF电子书下载

第1章集成电路设计导论 1

1.1集成电路的发展 1

目 录 1

1.2集成电路的分类 2

1.2.1按器件结构类型分类 2

1.2.2按集成度分类 3

1.2.3按使用的基片材料分类 3

1.2.5按应用领域分类 4

1.3集成电路设计步骤 4

1.2.4按电路的功能分类 4

1.4集成电路设计方法 6

1.4.1 全定制方法（Full-Custom Design Approach） 7

1.4.2 半定制方法（Semi-Custom Design Approach） 7

1.5电子设计自动化技术概论 12

1.5.1 Cadence EDA软件 12

1.5.2 Synopsys EDA软件 13

1.5.3 Mentor EDA软件 13

1.5.4 Zeni EDA软件 13

1.6九天系统综述 13

1.7本书结构 16

思考题与习题 17

参考文献 17

第2章集成电路材料、结构与理论 18

2.1引言 18

2.2集成电路材料 18

2.3半导体基础知识 19

2.3.1半导体的晶体结构 19

2.3.2本征半导体与杂质半导体 19

2.3.3半导体的特性 20

2.4 PN结与结型二极管 21

2.4.1 PN结的形成 21

2.4.2 PN结型二极管特性 22

2.4.3肖特基结二极管 23

2.4.4欧姆型接触 23

2.5双极型晶体管 24

2.5.1双极型晶体管的基本结构 24

2.5.2双极型晶体管的工作原理 24

2.6金属半导体场效应晶体管MESFET 25

2.7 MOS晶体管的基本结构与工作原理 26

2.7.1 MOS晶体管的基本结构 26

2.7.2 MOS晶体管的基本工作原理 28

2.7.3 MOS晶体管性能分析 28

2.7.4 MOS器件电压－电流特性 31

2.8本章小结 32

思考题与习题 33

参考文献 33

第3章集成电路工艺简介 34

3.1引言 34

3.2 外延生长 34

3.2.1气相外延生长 35

3.2.2金属有机物气相外延生长 35

3.2.3分子束外延生长 35

3.3掩膜的制版工艺 35

3.3.1掩膜制造 36

3.3.3 X射线制版 37

3.3.2图案发生器PG（Pattern Generator）方法 37

3.3.4电子束扫描（E-Beam Scanning）法 38

3.4光刻 38

3.4.1对光刻的基本要求 39

3.4.2光刻步骤简介 39

3.5掺杂 41

3.5.1热扩散法掺杂 41

3.5.2 离子注入法掺杂 42

3.6绝缘层形成 43

3.7金属层形成 45

思考题与习题 46

3.8本章小结 46

参考文献 46

第4章集成电路特定工艺 48

4.1 引言 48

4.2双极型集成电路的基本制造工艺 48

4.3 MESFET工艺与HEMT工艺 51

4.3.1 MESFET工艺 52

4.3.2 HEMT工艺 53

4.4 CMOS集成电路的基本制造工艺 54

4.4.1 P阱CMOS工艺 54

4.4.3双阱CMOS工艺 55

4.4.2 N阱CMOS工艺 55

4.4.4 MOS工艺的自对准结构 57

4.5 BiCMOS集成电路的基本制造工艺 58

4.5.1 以P阱CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺 58

4.5.2以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺 59

4.5.3以双极工艺为基础的BiCMOS工艺 60

4.6本章小结 62

参考文献 62

思考题与习题 62

5.1 引言 63

第5章集成电路版图设计 63

5.2版图几何设计规则 64

5.2.1层次 64

5.2.2版图几何设计规则 65

5.3电学设计规则 70

5.4布线规则 72

5.5版图设计及版图验证 73

5.5.1版图设计 73

5.5.2版图设计中提高可靠性的措施 75

5.5.3版图验证 77

5.6 CMOS电路中的闩锁效应 79

5.7本章小结 81

参考文献 81

思考题与习题 81

第6章集成无源器件及SPICE模型 83

6.1 引言 83

6.2薄层集成电阻器 84

6.2.1合金薄膜电阻 84

6.2.2多晶硅薄膜电阻 84

6.2.3掺杂半导体电阻 85

6.2.4薄膜电阻的几何图形设计 86

6.2.5薄膜电阻图形尺寸的计算 87

6.2.6电阻温度系数 89

6.2.7薄层电阻射频等效电路 89

6.2.8衬底电位与分布电容 90

6.3有源电阻 91

6.4集成电容器 93

6.4.1平板电容 93

6.4.2金属叉指结构电容 94

6.4.3 PN结电容 95

6.4.4 MOS结构电容 96

6.5.1集总电感 98

6.5电感 98

6.5.2传输线电感 100

6.6互连线 101

6.7传输线 102

6.7.1集总元件和分布元件 102

6.7.2微带线 102

6.7.3共面波导 103

6.8本章小结 105

参考文献 106

思考题与习题 106

7.2二极管及其SPICE模型 108

7.1引言 108

第7章晶体管的SPICE模型 108

7.2.1 二极管的电路模型 109

7.2.2二极管的噪声模型 110

7.3双极型晶体管及其SPICE模型 110

7.3.1双极型晶体管的EM模型 111

7.3.2 GP模型 114

7.4 MOS场效应晶体管及其SPICE模型 114

7.4.1 MOS1模型 115

7.4.2 MOS2模型 116

7.4.3 MOS3模型 118

7.4.4 MOS电容模型 120

7.4.5串联电阻的影响 121

7.5短沟道MOS场效应管BSIM3模型 123

7.5.1阈值电压 123

7.5.2迁移率 124

7.5.3载流子漂移速度 125

7.5.4体电荷效应 125

7.5.5强反型时的漏源电流 125

7.5.6弱反型时的漏源电流 126

7.6模型参数提取技术 127

7.6.1模型参数提取方法 127

7.6.2参数提取的基本原理 128

7.7本章小结 129

参考文献 130

思考题与习题 130

第8章集成电路设计模拟程序SPICE 132

8.1电路模拟与SPICE 132

8.2电路描述语句 133

8.2.1输入文件的一般规定 133

8.2.2元件描述语句 135

8.2.3半导体元器件描述语句 136

8.2.4电源描述语句 138

8.2.5模型、子电路和文件包含语句 142

8.3电路特性分析和控制语句 144

8.3.1分析语句 144

8.3.2控制语句 146

8.4基于SPICE核的工具软件 148

8.4.1 HSPICE 148

8.4.2 Pspice 149

8.5本章小结 149

参考文献 149

思考题与习题 149

9.1.1双极型晶体管版图设计 151

第9章 晶体管与模拟集成电路基本单元设计 151

9.1晶体管的版图设计 151

9.1.2 MOS晶体管的版图设计 158

9.1.3模拟集成电路版图设计的其他方面 163

9.2电流源电路设计 165

9.2.1双极型镜像电流源 165

9.2.2 MOS电流镜 167

9.3基准电压源设计 170

9.3.1双极型三管能隙基准源 170

9.3.2 MOS基准电压源 171

9.4差分放大器电路设计 172

9.4.1双极型差分放大电路 173

9.4.2 MOS差分放大电路 175

9.5本章小结 180

参考文献 181

思考题与习题 181

第10章数字集成电路基本单元与版图 182

10.1引言 182

10.2 TTL基本电路及版图实现 183

10.2.1 TTL基本电路 183

10.2.2 TTL与非门的版图设计 185

10.3.1 CMOS反相器 190

10.3 CMOS基本门电路及版图实现 190

10.3.2与非门和或非门电路 197

10.3.3 CMOS传输门和开关逻辑 198

10.3.4驱动电路的结构 201

10.3.5三态门 203

10.4数字电路标准单元库设计简介 204

10.4.1基本原理 204

10.4.2库单元设计 205

10.5焊盘输入／输出单元（I/OPAD） 207

10.5.1输入单元 207

10.5.2输出单元 208

10.5.3输入／输出双向三态单元（I/O PAD） 216

10.6本章小结 217

参考文献 217

思考题与习题 217

第11章Verilog HDL简介 218

11.1 Verilog HDL概述 218

11.1.1 Verilog HDL特点 218

11.1.2 Veri1og HDL程序基本结构 219

11.2 Verilog语言要素 220

11.2.1标识符 220

11.2.4系统任务和函数 221

11.2.2注释 221

11.2.3格式 221

11.2.5编译指令 224

11.2.6值集合 225

11.2.7数据类型 227

11.2.8参数 229

11.3表达式中的运算符 229

11.3.1算术运算符 230

11.3.2位运算符 230

11.3.5相等关系运算符 231

11.3.4关系运算符 231

11.3.3逻辑运算符 231

11.3.6移位运算符 232

11.3.7连接和复制操作 232

11.3.8归约运算符 232

11.3.9条件运算符 232

11.3.10优先级别 233

11.4门级结构描述 233

11.4.1 Verilog HDL内置基本门 233

11.4.2用户定义的原语 234

11.6.1过程结构 235

11.6行为建模语句 235

11.5连续赋值语句 235

11.6.2时序控制 237

11.6.3语句块 238

11.6.4过程性赋值 239

11.6.5条件语句 239

11.6.6循环语句 240

11.7本章小结 242

参考文献 242

思考题与习题 242

12.1.1集成电路封装的作用 244

12.1集成电路封装技术基础 244

第12章集成电路封装与测试 244

12.1.2集成电路封装的内容和工艺流程 245

12.1.3常用集成电路封装形式 246

12.1.4集成电路设计中的封装考虑 252

12.2集成电路多芯片组件（MCM）封装技术 255

12.2.1 MCM的基本概念 255

12.2.2 MCM的应用领域 256

12.2.3 MCM的基板 256

12.2.4MCM设计过程 257

12.3.1芯片在晶圆测试的连接方法 258

12.3集成电路测试信号连接方法 258

12.3.2芯片成品测试的连接方法 261

12.4数字集成电路测试方法概述 261

12.4.1数字集成电路测试的基本概念 262

12.4.2数字集成电路测试实例 267

12.5本章小结 269

参考文献 270

思考题与习题 270

第13章安装九天软件包 271

13.1操作系统与硬件环境选择 271

13.2软件安装步骤 273

13.3用户环境设置 276

13.4软件的启动 277

第14章九天数字系统设计工具ZeniVDE 278

14.1 ZeniVDE概述 278

14.1.1 ZeniVDE的主要功能 279

14.1.2 ZeniVDE的运行环境配置 280

14.2设计管理器 280

14.2.1 引言 280

14.2.2基本概念 282

14.3基本编辑操作 283

14.2.3菜单命令及基本操作 283

14.3.1选择 284

14.3.2状态查询 284

14.3.3创建 285

14.3.4保存 285

14.3.5删除 285

14.3.6撤消和反撤消 286

14.3.7属性设置 286

14.3.9拆分 287

14.3.10剪切、复制和粘贴 287

14.3.8移动 287

14.3.11大小调整 288

14.3.12旋转 288

14.3.13对齐 288

14.3.14陈列 289

14.3.15 Z轴顺序调整 289

14.3.16文本锚 289

14.3.17视图调整 290

14.3.18打印 291

14.3.19 ZeniVDE的命名规则 296

14.3.20数字、字串及其他 296

14.4.2流程图输入法 297

14.4.1框图输入法 297

14.4设计输入法 297

14.4.3状态图输入法 299

14.4.4真值表输入法 299

14.4.5 HDL文本输入法 299

14.5编译及模拟 301

14.5.1简介 301

14.5.2编译设计单元 301

14.5.3编译命令区别 302

14.5.4模拟步骤 302

14.6混合信号波形浏览器 304

第15章九天版图编辑器及版图验证环境 306

15.1 ZeniPDT特点 306

15.1.1操作命令集 306

15.1.2层次式设计方法 307

15.1.3多窗口多单元同时编辑 307

15.1.4调色板（Palette） 307

15.1.5在线设计规则检查 307

. 15.1.6与版图验证系统紧密连接 307

15.1.7方便有效的数据管理 308

15.2 ZeniPDT版图编辑 308

15.2.1版图设计前的准备 309

15.2.2单元的基本概念 311

15.2.3版图编辑 312

15.2.4数据及工具接口 312

15.3 ZeniVERI版图验证环境概述 316

15.4九天版图验证 318

15.4.1基于LDC工具的版图验证 319

15.4.2 Slognet网表转换工具 320

15.4.3LDX查错工具 324

15.5验证文件编写举例 331

15.5.1系统描述及通用性命令（DescriptionCommands） 331

15.5.2输入层定义命令（Input-layerCommands） 333

15.5.3工艺命令（Technology Commands） 334

15.5.4操作命令（OperationCommands） 335

15.5.5 DRC命令文件 341

15.5.6 ERC命令文件 343

15.5.7 LVS命令文件 346

15.6深亚微米级版图验证 347

第16章九天系统使用实例 348

16.1用九天数字系统模拟工具设计数字系统 348

16.2用九天版图编辑器进行全手工集成电路版图设计 356

16.3用九天版图验证工具验证标准格式版图数据 362