目 錄
第1章 集成電路設計概述
1.1 集成電路的發展
1.2 集成電路設計流程及設計環境
1.3 集成電路制造途徑
1.4 集成電路設計的知識範圍
思考題
第2章 集成電路材料、結構與理論
2.1 集成電路材料
2.1.1 硅
2.1.2 砷化鎵
2.1.3 磷化銦
2.1.4 絕緣材料
2.1.5 金屬材料
2.1.6 多晶硅
2.1.7 材料繫統
2.2 半導體基礎知識
2.2.1 半導體的晶體結構
2.2.2 本征半導體與雜質半導體
2.3 PN結與結型二極管
2.3.1 PN結的擴散與漂移
2.3.2 PN結型二極管
2.3.3 肖特基結二極管
2.3.4 歐姆型接觸
2.4 雙極型晶體管
2.4.1 雙極型晶體管的基本結構
2.4.2 雙極型晶體管的工作原理
2.5 MOS晶體管
2.5.1 MOS晶體管的基本結構
2.5.2 MOS晶體管的工作原理
2.5.3 MOS晶體管的伏安特性
思考題
本章參考文獻
第3章 集成電路基本工藝
3.1 外延生長
3.2 掩模版的制造
3.3 光刻原理與流程
3.3.1 光刻步驟
3.3.2 曝光方式
3.4 氧化
3.5 澱積與刻蝕
3.6 摻雜原理與工藝
思考題
本章參考文獻
第4章 集成電路器件工藝
4.1 雙極型集成電路的基本制造工藝
4.1.1 雙極型硅工藝
4.1.2 HBT工藝
4.2 MESFET和HEMT工藝
4.2.1 MESFET工藝
4.2.2 HEMT工藝
4.3 MOS和相關的VLSI工藝
4.4 BiCMOS工藝
思考題
本章參考文獻
第5章 MOS場效應管的特性
5.1 MOS場效應管
5.1.1 MOS管伏安特性的推導
5.1.2 MOS電容的組成
5.1.3 MOS電容的計算
5.2 MOS FET的閾值電壓VT
5.3 體效應
5.4 MOSFET的溫度特性
5.5 MOSFET的噪聲
5.6 MOSFET尺寸按比例縮小
5.7 MOS器件的二階效應
5.7.1 L和W的變化
5.7.2 遷移率的退化
5.7.3 溝道長度的調制
5.7.4 短溝道效應引起的閾值電壓的變化
5.7.5 狹溝道效應引起的閾值電壓的變化
思考題
本章參考文獻
第6章 集成電路器件及SPICE模型
6.1 無源器件結構及模型
6.1.1 互連線
6.1.2 電阻
6.1.3 電容
6.1.4 電感
6.1.5 分件
6.2 二極管電流方程及SPICE模型
6.2.1 二極管的電路模型
6.2.2 二極管的噪聲模型
6.3 雙極型晶體管電流方程及SPICE模型
6.3.1 雙極型晶體管的EM模型
6.3.2 雙極型晶體管的GP模型
6.4 結型場效應JFET ( NJF/PJF ) 模型
6.5 MESFET（NMF/PMF）模型（SPICE3.x）
6.6 MOS管電流方程及SPICE模型
思考題
本章參考文獻
第7章 SPICE數模混合仿真程序的設計流程及方法
7.1 采用SPICE的電路設計流程
7.2件的SPICE輸入語句格式
7.3 電路特性分析語句
7.4 電路特性控制語句
7.5 HSPICE緩衝驅動器設計實例
7.6 HSPICE跨導放大器設計實例
7.7 PSPICE電路圖編輯器簡介
7.8 PSPICE緩衝驅動器設計實例
7.9 PSPICE跨導放大器設計實例
思考題
本章參考文獻
第8章 集成電路版圖設計與工具
8.1 工藝流程的定義
8.2 版圖幾何設計規則
8.
8.3.1 MOS晶體管
8.3.2 集成電阻
8.3.3 集成電容
8.3.4 寄生二極管與三極管
8.4 版圖設計準則
8.4.1 匹配設計
8.4.2 抗干擾設計
8.4.3 寄生優化設計
8.4.4 可靠性設計
8.5 電學設計規則與布線
8.6 基於Cadence平臺的全定制IC設計
8.6.1 版圖設計的環境
8.6.2 原理圖編輯與仿真
8.6.3 版圖編輯與驗證
8.6.4 CMOS差動放大器版圖設計實例
8.7 芯片的版圖布局
8.8 版圖設計的注意事項
思考題
本章參考文獻
第9章 模擬集成電路
9.1 電流源電路
9.1.1 雙極型鏡像電流源
9.1.2 MOS電流鏡
9.2 基準電壓源設計
9.2.1 雙極型三管能隙基準源
9.2.2 MOS基準電壓源
9.3 單端反相放大器
9.3.1 基本放大電路
9.3.2 改進的CMOS推挽放大器
9.4 差分放大器
9.4.1 BJT差分放大器
9.4.2 MOS差分放大器
9.4.3 CMOS差分放大器設計實例
9.5 運算放大器
9.5.1 性能參數
9.5.2 套筒式共源共柵運放
9.5.3 折疊式共源共柵運放
9.5.4 兩級運放
9.5.5 CMOS運算放大器設計實例
9.6 振蕩器
9.6.1 環形振蕩器
9.6.2 LC振蕩器
思考題
本章參考文獻
第10章 數字集成電路與版圖
10.1 TTL基本電路
10.1.1 TTL反相器
10.1.2 TTL與非門
10.1.3 TTL或非門
10.2 CMOS基本門電路及版圖實現
10.2.1 CMOS反相器
10.2.2 CMOS與非門和或非門
10.2.3 CMOS傳輸門和開關邏輯
10.2.4 三態門
10.2.5 驅動電路
10.3 數字電路庫設計
10.3.1 基本原理
10.3.2設計
10.4 焊盤輸入/
10.4.1
10.4.2
10.4.3 輸入/輸出雙向（I/O PAD）
10.5 了解CMOS存儲器
10.5.1 動態隨機存儲器（DRAM）
10.5.2 靜態隨機存儲器（SRAM）
10.5.3 閃存
思考題
本章參考文獻
第11章 集成電路數字繫統設計基礎
11.1 數字繫統硬件描述語言
11.1.1 基於HDL語言的設計流程
11.1.2 Verilog HDL語言介紹
11.1.3 硬件描述語言VHDL
11.2 數字繫統邏輯綜合與物理實現
11.2.1 邏輯綜合的流程
11.2.2 Verilog HDL與邏輯綜合
11.2.3 自動布局布線
11.3 數字繫統的FPGA/CPLD硬件驗證
11.3.1 PLD概述
11.3.2 現場可編程門陣列（FPGA）
11.3.3 基於FPGA的數字繫統硬件驗證
思考題
本章參考文獻
第12章 集成電路的測試和封裝
12.1 集成電路在芯片測試技術
12.2 集成電路封裝形式與工藝流程
12.3 芯片鍵合
12.4 高速芯片封裝
12.5 混合集成與微組裝技術
12.6 數字集成電路測試方法
12.6.1 可測試性的重要性
12.6.2 測試基礎
12.6.3 可測試性設計
思考題
本章參考文獻

  前言
隨著微電子工藝特征尺寸的不斷縮小，集成電路技術的發展呈現部分新的特征。工藝庫與電子CAD軟件不斷更新，集成電路的速度不斷提高，電路復雜度不斷增加，電路結構隨著電源電壓的降低也隨之調整。針對這一情況，我們對2009年6月出版的《集成電路設計》第二版進行了重新修訂，新版在體繫結構上保留原書的特色，基本內容力求符合教育部高等學校電子信息與電氣信息類基礎課程教學分指導委員會制定的“集成電路設計基礎”課程教學基本要求。
本次修訂力求結合當前集成電路技術的發展動態，增加教材的新穎性和實用性。與第二版相比，本版介紹當前最先進的集成電路工藝，以及近年來我國集成電路產業的發展與面臨的新問題，為讀者提供了集成電路設計從前端、版圖、流片到封裝測試的完整流程中的相關知識。結合設計工具進一步強化了設計實例。電路仿真工具選用了Cadence公司的PSPICE和Spectre以及Synopsys公司的HSPICE，版圖設計工具則主要選用了Cadence的Virtuoso。
具體修訂內容如下：
1．第1章在集成電路的發展部分引入了當前45nm和22nm等最先進的CMOS工藝，對繫統芯片SOC進行了比較詳細的介紹。總結了當前集成電路發展呈現的新的趨勢與特征，以及集成電路發展所面臨的機遇和存在的問題。在集成電路制造途徑部分，更新了我國集成電路工藝廠家能夠提供的最新工藝。
2．為增加本書的連貫性，第4章的集成電路器件工藝部分增加了HBT和PHEMT的Π型小信號等效電路模型，為後面第6章SPICE模型部分的內容進行了鋪墊。對幾種器件工藝的電學性能進行了比較。在MOS管的工作原理部分，不僅提供了直觀的剖面圖，同時增加了文字說明，進一步強化了基本概念與基本原理。
3．SPICE是集成電路EDA技術的語言基礎，當前幾乎所有的電路仿真應用軟件都是以SPICE為內核的，或者是在SPICE基礎上的擴充。模擬工具的網表文件輸入形式雖然原理性比較強，在處理大工程時效率高，不易出錯，但是圖形界面比較直觀形像，易於查錯，受到許多高等學校學生和研究人員的廣泛歡迎。因此第7章的SPICE仿真實例部分，在第二版原有的HSPICE網表文件形式仿真實例的基礎上，增加了對PSPICE圖形界面輸入形式的介紹，並對相同的電路介紹了圖形界面的設計流程，也便於讀者進行設計與比較。
4．第8章集成電路版圖設計與工具中更新了部分軟件界面圖。
5．對第11章集成電路數字繫統設計基礎部分進行了改寫。豐富了硬件描述語言VHDL部分的內容，增加了現場可編程門陣列（FPGA）設計實例，使本章的內容更翔實、全面，便於初學者學習，目的是加強本書的基礎性。
為了方便讀者上機練習本書集成電路仿真實例的內容，書後附有Cadence公司提供的PSPICE學生版軟件光盤一張，光盤同時還配有第7章中HSPICE和PSPICE兩種仿真工具的電路實例設計包。
本書提供配套多媒體電子課件，請登錄華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）注冊下載。
本書可作為電子、通信與信息等學科高年級本科生和碩士生的教材，也可作為集成電路設計工程師的參考用書。
本書的修訂大綱與內容由王志功組織並審定，由陳瑩梅主持編寫，Cadence公司中國區AE總監陳春章博士對PSPICE軟件的提供進行了大力支持，東南大學射頻與光電集成電路研究所的研究生宰大偉為PSPICE軟件實例做了部分前期工作。電子工業出版社的王羽佳編輯在組織出版和編輯工作中給以了很大的支持。多年來，廣大讀者和兄弟院校教師對本書提出的批評和建議，對我們有很大的幫助和促進。在此對以上各方人士表示衷心的感謝！並懇請讀者對本書繼續批評和指正。
編 者
2012年12月於東南大學