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第1章 集成电路的基本制造工艺1

1.1 双极集成电路的基本制造工艺1

1.1.1 典型的双极集成电路工艺1

1.1.2 双极集成电路中元件的形成过程和元件结构2

1.2 MOS集成电路的基本制造工艺5

1.2.1 N沟道硅栅E/DMOS集成电路制造工艺5

1.2.2 CMOS集成电路制造工艺7

1.3 Bi-CMOS制造工艺11

1.3.1 以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS制造工艺12

1.3.2 以双极工艺为基础的Bi-CMOS制造工艺13

复习思考题15

第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应16

2.1 理想本征集成双极晶体管的埃伯斯-莫尔（EM）模型16

2.2 集成双极晶体管的有源寄生效应18

2.2.1 NPN管工作于正向工作区和截止区的情况18

2.2.2 NPN管工作于反向工作区的情况18

2.2.3 NPN管工作于饱和区的情况19

2.3 集成双极晶体管的无源寄生效应20

2.3.1 集成NPN晶体管中的寄生电阻21

2.3.2 集成NPN晶体管中的寄生电容27

2.4 集成电路中的PNP管29

2.4.1 横向PNP管29

2.4.2 衬底PNP管37

2.4.3 自由集电极纵向PNP管38

2.5 集成二极管39

2.5.1 一般集成二极管39

2.5.2 集成齐纳二极管和次表面齐纳管40

2.6 肖特基势垒二极管SBD）和肖特基钳位晶体管（SCT）41

2.6.1 肖特基势垒二极管41

2.6.2 肖特基钳位晶体管42

2.6.3 SBD和SCT的设计44

2.7 MOS集成电路中的有源寄生效应45

2.7.1 场区寄生MOSFET45

2.7.2 寄生双极型晶体管46

2.7.3 寄生PNPN效应47

2.8 集成电路中的MOS晶体管模型50

2.8.1 MOS1模型50

2.8.2 MOS2模型52

2.8.3 MOS3模型52

复习思考题53

第3章 集成电路中的无源元件55

3.1集 成电阻器55

3.1.1 基区扩散电阻56

3.1.2 其他常用的集成电阻器63

3.1.3 MOS集成电路中常用的电阻69

3.2 集成电容器69

3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器70

3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器71

3.3 互连（内连线）72

3.3.1 铝连线72

3.3.2 扩散区连线73

3.3.3 多晶硅连线73

3.3.4 铜连线73

3.3.5 交叉连线74

复习思考题75

第4章 晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路77

4.1 一般的TTL与非门77

4.1.1 标准TTL与非门（四管单元）77

4.1.2 54H/74H五管单元与非门79

4.1.3 六管单元与非门79

4.2 STTL和LSTTL电路80

4.2.1 六管单元STTL与非门电路80

4.2.2 低功耗肖特基TTL（LSTTL）电路81

4.3 LSTTL门电路的逻辑扩展82

4.3.1 OC门82

4.3.2 三态逻辑（TSL）门84

4.4 ASTTL和ALSTTL电路85

4.5 中、大规模集成电路中的简化逻辑门88

4.5.1 简化逻辑门88

4.5.2 单管逻辑门88

4.6 LSTTL电路的版图设计93

复习思考题93

第5章 发射极藕合逻辑（ECL）电路100

5.1 ECL门电路的工作原理100

5.1.1 射极藕合电流开关101

5.1.2 射极输出器101

5.1.3 参考电压源102

5.2 ECL电路的版图设计特点103

5.2.1 划分隔离区104

5.2.2 元器件的设计104

5.2.3 布局布线105

复习思考题106

第6章 集成注入逻辑（I2L）电路109

6.1 I2L电路基本单元的结构109

6.2 I2L基本单元电路的工作原理110

6.2.1 当前级的输出为1态时的情况111

6.2.2 当前级的输出为O态时的情况111

6.3 I2IL电路的工艺与版图设计112

6.3.1 I2L电路的工艺设计112

6.3.2 I2L电路的版图设计114

复习思考题118

第7章 MOS反相器119

7.1 自举反相器119

7.2 耗尽负载反相器（E/D反相器）121

7.3 CMOS反相器122

7.3.1 CMOS反相器的直流特性122

7.3.2 噪声容限125

7.3.3 开关特性127

7.3.4 功耗129

7.4 静态内部反相器的设计132

7.4.1 有比反相器的设计132

7.4.2 CMOS反相器的设计132

7.5 动态反相器133

7.5.1 动态有比反相器133

7.5.2 动态无比反相器134

7.5.3 漏举电路135

7.6 按比例缩小理论136

7.6.1 器件和引线按CE理论缩小的规则136

7.6.2 按比例缩小的CV理论138

7.6.3 按比例缩小的QCV理论139

复习思考题140

第8章 MOS基本逻辑单元142

8.1 NMOS逻辑结构142

8.1.1 NMOS或非门电路142

8.1.2 NMOS与非门电路144

8.1.3 NMOS组合逻辑电路146

8.2 CMOS逻辑结构148

8.2.1 CMOS互补逻辑148

8.2.2 伪NMOS逻辑149

8.2.3 动态CMOS逻辑149

8.2.4 钟控CMOS逻辑153

8.2.5 CMOS多米诺逻辑154

8.3 级联级的负载155

8.4 影响门的电气和物理结构设计的因素157

8.4.1 MOS管的串联和并联157

8.4.2 衬偏调制效应158

8.4.3 源漏电容158

8.4.4 电荷的再分配159

8.5 各种逻辑类型的比较160

8.6 传输门逻辑161

8.7 RS触发器162

8.7.1 NMOS SRS触发器162

8.7.2 CMOS SRS触发器164

8.8 时钟脉冲控制触发器166

8.8.1 NMOS结构的时钟脉冲控制触发器166

8.8.2 CMOS结构的时钟脉冲控制触发器167

8.9 D触发器168

8.9.1 NMOS D触发器168

8.9.2 CMOS D触发器168

8.10 施密特触发器170

复习思考题173

第9章 MOS逻辑功能部件175

9.1 多路开关175

9.2 加法器和进位链176

9.2.1 组合逻辑加法器177

9.2.2 传输门加法器179

9.2.3 进位链180

9.3 算术逻辑单元182

9.3.1 以E/D NMOS反相器为主体的算术逻辑单元182

9.3.2 以传输门为主体的算术逻辑单元184

9.4 寄存器185

9.4.1 双港寄存器185

9.4.2 移位寄存器185

9.4.3 堆栈移位寄存器187

9.4.4 动态移位寄存器187

复习思考题189

第10章 存储器192

10.1 存储器的结构193

10.2 掩模编程ROM194

10.3 现场可编程ROM（PROM）198

10.4 可擦除可编程ROM（EPROM）200

10.5 电可擦除可编程ROM（E2PROM）201

10.5.1 TEE8502的总体结构和工作模式201

10.5.2 存储单元和存储矩阵204

10.5.3 外围电路206

10.6 静态随机存取存储器（SRAM）218

10.7 动态随机存取存储器（DRAM）228

10.8 闪存（Flash）232

10.8.1 闪存的存储单元233

10.8.2 NOR型闪存234

10.8.3 NAND型闪存243

10.8.4 SBC和MLC246

复习思考题248

第11章 接口电路249

11.1 双极逻辑系列间的接口电路249

11.1.1 ECL和TTL之间的接口电路249

11.1.2 I2L和TTL之间的接口电路253

11.2 TTL和MOS逻辑系列间的接口电路257

11.2.1 TTL到CMOS的接口电路257

11.2.2 CMOS到TTL的接口电路258

11.2.3 E/DNMOS与TTL之间的接口电路259

复习思考题259

第12章 模拟集成电路中的基本单元电路260

12.1 单管、复合器件及双管放大级260

12.1.1 双极晶体管复合器件及双管放大级260

12.1.2 MOS管放大级265

12.2 恒流源电路272

12.2.1 基本恒流源电路272

12.2.2 双极型比例恒流源电路274

12.2.3 精密匹配电流镜275

12.2.4 温度稳定恒流源275

12.2.5 小电流恒流源276

12.2.6 威尔逊（Wilson）恒流源277

12.2.7 PNP恒流源279

12.2.8 JFET恒流源281

12.3 偏置电压源和基准电压源电路282

12.3.1 双极型三管能隙基准源282

12.3.2 双极型二管能隙基准源284

12.3.3 E/DNMOS基准电压源286

12.3.4 CMOS基准电压源290

12.4 有源负载293

12.4.1 双极有源负载293

12.4.2 MOS有源负载295

复习思考题296

第13章 集成运算放大器300

13.1 运算放大器的输入级300

13.1.1 双极品体管射耦对差分输入级301

13.1.2 MOS源藕对差分输入级303

13.2 输出级电路308

13.2.1 双极型输出级电路309

13.2.2 MOS输出级电路313

13.3 双极型集成运算放大器316

13.3.1 741型通用集成运放316

13.3.2 其他特殊运放317

13.4 MOS集成运算放大器318

13.4.1 MOS集成运放的特点318

13.4.2 CMOS集成运放324

13.5 集成运算放大器的版图设计331

13.5.1 双极型集成运放的版图设计331

13.5.2 MOS集成运放的版图设计334

复习思考题338

第14章 MOS模拟开关及开关电容电路343

14.1 MOS模拟开关343

14.1.1 单管增强型NMOS模拟开关344

14.1.2 CMOS模拟开关347

14.2 开关电容等效电阻电路347

14.2.1 并联型开关电容等效电阻电路348

14.2.2 串联型开关电容等效电阻电路349

14.3 开关电容积分器350

14.4 开关电容低通滤波器352

复习思考题353

第15章 集成稳压器355

15.1 集成稳压器的基本结构355

15.2 启动电路356

15.2.1 JFET启动电路356

15.2.2 晶体管隔离启动电路356

15.3 保护电路357

15.3.1 调整管的过流及安全工作区保护357

15.3.2 过热保护359

15.4 三端固定输出电压式稳压电源360

15.4.1 启动电路362

15.4.2 保护电路362

15.4.3 基准电压源和误差放大器362

15.4.4 取样电阻363

15.5 集成稳压器的版图设计363

15.5.1 调整管的版图设计363

15.5.2 集成稳压器版图设计的热对称考虑367

复习思考题368

第16章 D/A，A/D变换器369

16.1 D/A变换器的基本原理369

16.2 D/A变换器的基本类型371

16.2.1 电流定标D/A变换器372

16.2.2 电压定标D/A变换器373

16.2.3 电荷定标D/A变换器374

16.3 A/D变换器的变换原理376

16.3.1 A/D变换器的方框图376

16.3.2 主要变换误差377

16.4 A/D变换器的基本类型379

16.4.1 积分型A/D变换器379

16.4.2 逐次逼近式A/D变换器382

复习思考题384

第17章 集成电路设计概述388

复习思考题393

第18章 集成电路的正向设计394

18.1 MOS集成电路的正向设计394

18.1.1 74HC139电路简介394

18.1.2 电路设计395

18.1.3 工程估算402

18.1.4 电路模拟405

18.1.5 版图设计408

18.1.6 版图检查409

18.2 双极型集成电路的正向设计409

18.2.1 双极型集成电路设计的特点409

18.2.2 双极型集成电路中元件的图形设计410

18.2.3 双极型集成电路的版图设计原则414

18.2.4 双极型集成电路版图设计举例416

复习思考题420

第19章 集成电路的芯片解剖422

19.1 MOS集成电路的芯片解剖422

19.1.1 74HC193芯片概况422

19.1.2 芯片解剖过程423

19.1.3 电路分析424

19.1.4 逻辑功能的分析426

19.1.5 版图设计规则的分析431

19.1.6 抑制Latch-up效应的措施433

19.1.7 版图的布局布线435

19.2 双极型集成电路的芯片解剖435

19.3 版图设计小结437

复习思考题445

第20章 集成电路设计方法449

20.1 全定制设计方法449

20.2 符号法版图设计449

20.3 半定制设计方法452

20.3.1 标准单元设计法452

20.3.2 门阵列设计方法453

20.4 可编程逻辑器件（PLD）设计法457

20.5 现场可编程门阵列（FPGA）设计法460

复习思考题462

第21章 集成电路的可靠性设计和可测性设计简介463

21.1 可靠性设计463

21.1.1 集成电路的固有可靠性463

21.1.2 电路设计中提高可靠性的措施465

21.1.3 版图设计中提高可靠性的措施469

21.1.4 工艺设计中提高可靠性的措施471

21.1.5 CMCS电路低功耗设计概述472

21.2 可测性设计478

21.2.1 可测性设计的重要性478

21.2.2 可测性设计简介479

复习思考题482

第22章 集成电路的计算机辅助设计简介483

22.1 概述483

22.2 集成电路CAD中常用的工具简介485

22.2.1 器件模拟485

22.2.2 电路模拟486

22.2.3 逻辑模拟488

22.2.4 版图设计阶段491

22.3 VHDL简介491

22.3.1 VHDL术语492

22.3.2 VHDL的主体结构492

22.3.3 VHDL描述举例496

复习思考题500

参考文献501