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