半導體集成電路

前言

　　本教材按“1996-2000年全國電子信息類專業(yè)教材編審出版規(guī)劃”，由“全國高校微電子技術(shù)專業(yè)教學指導委員會”編審推薦出版。責任編委為陳建新教授。　　清華大學微電子學研究所張建人與賈松良教授于1987年分別出版了《MOS集成電路分析與設(shè)計基礎(chǔ)》（張建人編著，電子丁業(yè)出版社出版）和《雙極集成電路分析與設(shè)計基礎(chǔ)》（賈松良編著，電子工業(yè)出版社巾版）兩本書，作為清華大學微電子學專業(yè)本科生MOS集成電路和雙極集成電路兩門課程的教材。1992年開始，為適應教學改革的需要，我們決定把這兩門課程合并為一門，以精簡學吋，減少不必要的重復，我們在這兩本教材的基礎(chǔ)上于1995年改編為“集成電路分析與設(shè)計”講義，同時在體系和內(nèi)容上作了較大的變動，并對元器件和單元電路的版圖結(jié)構(gòu)、集成電路的版圖設(shè)計以及可靠性設(shè)計和可測性設(shè)計方面作了較多的補充。以反映微電子技術(shù)近年來的飛速發(fā)展。　　本書是在上述講義的基礎(chǔ)土改編而成的。改編時結(jié)合本所多年來在教學、科研和科技開發(fā)中的一些成果，增加了部分新內(nèi)容，使教材內(nèi)容更實用、具體和生動?！　”拘喙卜?部分，第l部分（第1-3章）為基礎(chǔ)知識，主要介紹雙極集成電路、MOS集成電路和Bi-CMOS電路的典型制造下藝，各制造下藝生成的集成電路元器件的結(jié)構(gòu)，集成電路元器件的形成過程，元器件的特性及其寄生效應等，作為了解后續(xù)部分章節(jié)的基礎(chǔ)。第2部分（第4-11章）介紹雙極和MOS數(shù)字集成電路（包括雙極TTL、ECI，和I2L電路，各種MOS和CMOS數(shù)字電路）的特性以及分析方法，各種邏輯系列之間的電乎轉(zhuǎn)換電路，使讀者對各種電路的特點及適用的場合有一個基本的了解，以便在實際工作中能選用合適的電路。第3部分（第12-16章）介紹模擬集成電路。首先介紹模擬集成電路中的基本單元電路，如各種放大電路、有源負載、恒流源電路、電壓源電路、電子位移電路、雙端輸出變單端輸出電路、輸出級及其保護電路等。這些常用的單元電路是分析各種模擬集成電路的基礎(chǔ)。接著介紹集成運算放大器、集成穩(wěn)壓電源電路及開關(guān)電容電路、A／D、D／A變換電路等幾種常用的模擬集成電路。第4部分（第17-22章）專門介紹集成電路設(shè)計，即如何實現(xiàn)設(shè)計目標。首先介紹了集成電路的版圖設(shè)計規(guī)則，給出了雙極集成電路和MOS集成電路版圖設(shè)計規(guī)則的部分圖例。接著，以74HCl39MOS集成電路和5JZl2雙極集成電路為例，詳細介紹集成電路正向設(shè)汁的全過程。然后，以74HCl93MOS集成電路為例，介紹如何進行MOS集成電路的芯片解剖。此外，還介紹如何識別雙極集成電路的版圖。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了半導體集成電路的分析與設(shè)計方法。全書共分為4個部分，第1部分（第1～3章）介紹了集成電路的典型工藝、集成電路中元器件的結(jié)構(gòu)、特性及寄生效應； 第2部分（第4～11章）為數(shù)字集成電路，討論了常用的雙極和MOS集成電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和版圖形式； 第3部分（第12～16章）為模擬集成電路，介紹了模擬集成電路中的基本單元電路及常用的模擬集成電路，如集成運算放大器、集成穩(wěn)壓電源電路及開關(guān)電容電路、A/D、D/A變換電路等； 第4部分（第17～22章）為集成電路設(shè)計，舉例介紹了集成電路的設(shè)計方法和集成電路的計算機輔助設(shè)計，其中重點論述了集成電路的版圖設(shè)計以及集成電路的可靠性設(shè)計和可測性設(shè)計。每章后面都附有習題。    本書可作為高等院校微電子學和電子科學與技術(shù)專業(yè)本科生的教材，也可供有關(guān)專業(yè)的本科生、研究生以及工程技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章 集成電路的基本制造工藝第2章 集成電路中的晶體管及其寄生效應第3章 集成電路中的無源元件第4章 晶體管?晶體管邏輯（TTL）電路第5章 發(fā)射極耦合邏輯（ECL）電路第6章 集成注入邏輯（I2L）電路第7章 MOS反相器第8章 MOS基本邏輯單元第9章 MOS邏輯功能部件第10章 存儲器第11章 接口電路第12章 模擬集成電路中的基本單元電路第13章 集成運算放大器第14章 MOS模擬開關(guān)及開關(guān)電容電路第15章 集成穩(wěn)壓器第16章 D/A,A/D變換器第17章 集成電路設(shè)計概述第18章 集成電路的正向設(shè)計第19章 集成電路的芯片解剖第20章 集成電路設(shè)計方法第21章 集成電路的可靠性設(shè)計和可測性設(shè)計簡介第22章 集成電路的計算機輔助設(shè)計簡介參考文獻

章節(jié)摘錄

　　（12）把信號線與信號線之間的距離拉大，可以減小信號之間的相互串擾?！　。?3）盡可能避免在一條長信號線下平行走過另一條長信號線。因為長距離平行走線的兩條信號線之間存在著較大的分布電容，一條信號線會在另一條上產(chǎn)生較大的噪聲，使電路不能正常工作?！　。?4）在大多數(shù)的混合信號電路中，至少要有一個“模擬地”和“數(shù)字地”，以避免數(shù)字模塊產(chǎn)生的大的瞬態(tài)噪聲干擾模擬模塊的正常工作?！　。?5）由于現(xiàn)在大多數(shù)的ADC芯片屬于數(shù)?；旌想娐?，故應注意減小數(shù)字電路對模擬電路的干擾，提高整個ADC芯片的抗噪聲性能。解決方法是將兩種電路盡量遠離，以及在敏感的模擬電路周圍加上保護環(huán)。在模擬電路版圖的繪制時，更要仔細考慮元件在電路中的作用，以及元件間的匹配性問題，在走線的時候也要減少信號線之間的串擾。對于匹配性要求高的元件，應采用共中心的版圖畫法，盡量減少器件失調(diào)。　?。?6）I／O端口設(shè)計要特別重視電路的可靠性問題，其中電路的抗靜電擊穿能力、抗Latch-up能力和驅(qū)動能力、電子兼容問題都和端口設(shè)計有關(guān)。設(shè)計中應注意以下兩點：即采用的方法和技術(shù)是經(jīng)過實踐驗證過的；還有應考慮各種因素，具有合適的保險系數(shù)。　?。?7）為了減少設(shè)計錯誤、縮短設(shè)計周期，可以根據(jù)電路特點和需要、事先設(shè)計好若干個版圖單元，存入庫中。在以后的設(shè)計過程中，只要從單元庫中將設(shè)計好的并已經(jīng)通過版圖驗證的單元調(diào)出來，利用CAD系統(tǒng)的圖形編輯功能.通過重復、翻轉(zhuǎn)、平移等方式即可組成各種新的電路單元。

編輯推薦

　　本書可作為高等院校微電子學和電子科學與技術(shù)專業(yè)本科生的教材，也可供有關(guān)專業(yè)的本科生、研究生以及工程技術(shù)人員閱讀參考。

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