VLSI设计基础

第1章 VLSI设计概述

1.1 系统及系统集成

1.1.1 信息链

1.1.2 模块与硬件

1.1.3 系统集成

1.2 VLSI设计方法与管理

1.2.1 设计层次与设计方法

1.2.2 复杂性管理

1.2.3 版图设计理念

1.3 VLSI设计技术基础与主流制造技术

1.4 新技术对VLSI的贡献

1.5 设计问题与设计工具

1.6 一些术语与概念

1.7 本书主要内容与学习方法指导

练习与思考一

第2章 MOS器件与工艺基础

2.1 MOS晶体管基础

2.1.1 MOS晶体管结构及基本工作原理

2.1.2 MOS晶体管的阈值电压VT

2.1.3 MOS晶体管的电流—电压方程

2.1.4 MOS器件的平方律转移特性

2.1.5 MOS晶体管的跨导gm

2.1.6 MOS器件的直流导通电阻

2.1.7 MOS器件的交流电阻

2.1.8 MOS器件的最高工作频率

2.1.9 MOS器件的衬底偏置效应

2.1.1 0 CMOS结构

2.2 CMOS逻辑部件

2.2.1 CMOS倒相器设计

2.2.2 CMOS与非门和或非门的结构及其等效倒相器设计方法

2.2.3 其他CMOS逻辑门

2.2.4 D触发器

2.2.5 内部信号的分布式驱动结构

2.3 MOS集成电路工艺基础

2.3.1 基本的集成电路加工工艺

2.3.2 CMOS工艺简化流程

2.3.3 Bi-CMOS工艺技术

2.4 版图设计

2.4.1 简单MOSFET版图

2.4.2 大尺寸MOSFET的版图设计

2.4.3 失配与匹配设计

2.5 发展的MOS器件技术

2.5.1 物理效应对器件特性的影响

2.5.2 材料技术

2.5.3 器件结构

练习与思考二

第3章 设计与工艺接口

3.1 设计与工艺接口问题

3.1.1 基本问题——工艺线选择

3.1.2 设计的困惑

3.1.3 设计与工艺接口

3.2 工艺抽象

3.2.1 工艺对设计的制约

3.2.2 工艺抽象

3.3 电学设计规则

3.3.1 电学规则的一般描述

3.3.2 器件模型参数

3.3.3 模型参数的离散及仿真方法

3.4 几何设计规则

3.4.1 几何设计规则描述

3.4.2 一个版图设计的例子

3.5 工艺检查与监控

3.5.1 PCM（Process Control Monitor）

3.5.2 测试图形及参数测量

本章结束语

练习与思考三

第4章 晶体管规则阵列设计技术

4.1 晶体管阵列及其逻辑设计应用

4.1.1 全NMOS结构ROM

4.1.2 ROM版图

4.2 MOS晶体管开关逻辑

4.3 PLA及其拓展结构

4.3.1 “与非—与非”阵列结构

4.3.2 “或非—或非”阵列结构

4.3.3 多级门阵列（MGA）

4.4 门阵列

4.4.1 门阵列单元

4.4.2 整体结构设计准则

4.4.3 门阵列在VLSI设计中的应用形式

4.5 晶体管规则阵列设计技术应用示例

练习与思考四

第5章 单元库设计技术

5.1 单元库概念

5.2 标准单元设计技术

5.2.1 标准单元描述

5.2.2 标准单元库设计

5.2.3 输入／输出单元（I/O PAD）

5.3 积木块设计技术

5.4 单元库技术的拓展

本章结束语

练习与思考五

第6章 微处理器

6.1 系统结构概述

6.2 微处理器单元设计

6.2.1 控制器单元

6.2.2 算术逻辑单元ALU

6.2.3 乘法器

6.2.4 移位器

6.2.5 寄存器

6.2.6 堆栈

6.3 存储器组织

6.3.1 存储器组织结构

6.3.2 行译码器结构

6.3.3 列选择电路结构

6.4 微处理器的输入/输出单元

6.4.1 P0口单元结构

6.4.2 P1口单元结构

6.4.3 P2口单元结构

6.4.4 P3口单元结构

本章结束语

练习与思考六

第7章 测试技术和可测试性设计

7.1 VLSI可测试性的重要性

7.2 测试基础

7.2.1 内部节点测试方法的测试思想

7.2.2 故障模型

7.2.3 可测试性分析

7.2.4 测试矢量生成

7.3 可测试性设计

7.3.1 分块测试

7.3.2 可测试性的改善设计

7.3.3 内建自测试技术

7.3.4 扫描测试技术

本章结束语

练习与思考七

第8章 模拟单元与变换电路

8.1 模拟集成单元中的基本元件

8.1.1 电阻

8.1.2 电容

8.2 基本偏置电路

8.2.1 电流偏置电路

8.2.2 电压偏置电路

8.3 放大电路

8.3.1 单级倒相放大器

8.3.2 差分放大器

8.3.3 源极跟随器

8.3.4 MOS输出放大器

8.4 运算放大器

8.4.1 普通两级CMOS运放

8.4.2 采用共源—共栅（cascode）输出级的CMOS运放

8.4.3 采用推挽输出级的CMOS运放

8.4.4 采用衬底NPN管输出级的CMOS运放

8.4.5 采用共源—共栅输入级的CMOS运放

8.5 电压比较器

8.5.1 电压比较器的电压传输特性

8.5.2 差分电压比较器

8.5.3 两级电压比较器

8.6 D/A、A/D变换电路

8.6.1 D/A变换电路

8.6.2 A/D变换电路

本章结束语

练习与思考八

第9章 微机电系统（MEMS）

9.1 MEMS器件概念

9.1.1 几种简单的MEMS结构

9.1.2 集成微系统

9.1.3 多能域问题和复杂性设计问题

9.2 CMOS MEMS

9.2.1 材料的复用性

9.2.2 工艺的兼容性

9.3 MEMS器件描述与分析

9.3.1 简单梁受力与运动分析

9.3.2 Pullin现象

9.4 MEMS器件建模与仿真

9.4.1 等效电路建模基础：类比

9.4.2 MEMS器件等效电路宏模型

9.4.3 器件特性与仿真

本章结束语

练习与思考九

第10章 设计系统与设计技术

10.1 设计系统的组织

10.1.1 管理和支持软件模块

10.1.2 数据库

10.1.3 应用软件

10.2 设计流程与软件的应用

10.2.1 高度自动化的设计

10.2.2 计算机辅助版图设计

10.2.3 单元库设计

10.3 设计综合技术

10.3.1 硬件描述语言HDL

10.3.2 设计优化

10.4 可制造性设计（DFM）

10.4.1 一些特殊的问题

10.4.2 DFM技术示例

结束语

参考文献

《普通高等教育“十一五”国家规划教材·电子科学与技术专业精品教材：VLSI设计基础（第2版）》共有10章。第1～3章重点介绍了VLSI设计的大基础，包括三个主要部分：信息接收、传输、处理体系结构及与相关硬件的关系。第4～6章介绍了数字VLSI设计的技术与方法。第7章介绍了数字系统的测试问题和可测试性设计技术。第8章介绍了VLSI中的模拟单元和变换电路的设计技术。第9章介绍了微机电系统（MEMS）及其在系统集成中的关键技术。第10章主要介绍了设计系统、HDL，对可制造性设计（DFM）的一些特殊问题进行了讨论。
　　本书作为弱电专业本科生VLSI设计技术基础教材，注重相关理论的结论和知识的应用，内容深入浅出。相关专业的本科生可以根据具体专业，选择部分或全部进行教学。本教材也可作为微电子专业硕土研究生VLSI系统设计技术的参考书。同时，因本教材中涉及了较多的工程设计技术，也可供有关专业的工程技术人员参考。

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