北大数字集成电路原理与设计教学大纲

数字PrPrerCircCredMissdesiCoveTopidynaCMOSong一、课程开课适用课程学总学先修后续教学课时考核主要参考其它大纲提二、字集成电路inciplereq:AnIntrouitsdits:3sion：Understgncircuits,ersmicroelecsincludesamicCMOScOSinput/outgJia课程基程名称数字集Princ课时间一年秋春用院系微电子程定位专业必学分3学分学时64学修课程微电子续课程集成电学方式课堂授时分配课堂授核方式期末考要教材甘学温考资料1.2.它信息http:提供者贾嵩教学目路原理与ofDigioductiontoMtandingfundabletodopectronicsandsemiconductcircuits;lowtputdesign;基本情况集成电路原理与cipleofDigi年级二年级春夏秋春子学系、电子学必修课分时子与电路基础，电路设计实习，授课为主授课（48学时考试60%＋作业温、赵宝瑛，等JanMRabaey，成电路――设电路：电路、NeilH.E.Wes北京：机械工://的和基本要与设计 talInteMicroelectrondamentalprinracticalappldelectronicstorprocesspowerCMOSMOSmemo与设计italIntegrat级三年级夏秋春学系、元培学院，半导体物理，，集成电路计算）＋讨论课（业25%＋期中考等，集成电路原，“DigitalInt设计透视（第2系统与设计”ste,DavidHarri工业出版社，20ku.edu.cn/pku要求egratedicsandCircuncipleofdigilications.engineeringanddeviceScircuits;coory.tedCircuits级四年级夏秋春夏院数字逻辑电路算机辅助设计14学时）+期考试和考勤15原理与设计，北tegratedCircuit版）”，清华大（原书第二版）is“CMOS大规005。ujpk/course/idCircuituits，Semicontalintegrateg.s;MOSinveombinationa夏路期中考试（2学5%北京大学出版社ts,ADesignPe大学出版社；或），北京：电子规模集成电路设ic/index.htmtsnductorPhysdcircuit,ablertor;staticlcircuits;se时）社，2006rspective”,200或者：周润德等子工业出版社，设计”（英文版sics，DigitalLletoanalysiscCMOScircequentialcirc04，影印本“数等，译，“数字2004；第3版）,影Logicsandcuits;cuits;数字集字集成印本,1.使学生了解集成电路的发展，对集成电路重要作用有清楚的认识；2.使学生掌握CMOS和双极集成电路的结构特点及制造工艺；3.使学生掌握CMOS和双极数字集成电路的基本电路结构、工作原理和电路分析方法；4.使学生掌握简单电路的版图结构和版图设计；5.为学生今后从事集成电路的设计、制造及应用研究等工作打下坚实的基础。三、课程大纲和知识点章节顺序章节名称课时建议知识点KeyPoints1绪论(Introductiontointegratedcircuits)2集成电路的重要性，集成电路的发展历史，摩尔定律，等比例缩小定律，未来的发展和挑战ApplicationofIntegratedCircuits，HistoryofICdevelop,Moore’slaw,Scalingdowntheory,FutureandchallengeofIC2集成电路基本结构和制作工艺(IntegratedCircuitsprocessbasics)86平面工艺的基本操作，N阱CMOS工艺，深亚微米CMOS工艺，闩锁效应，SOICMOS工艺，版图设计规则Basicsemiconductorprocesssteps,NwellCMOSprocess,DeepsubmicronCMOSprocess,Latch-up,SOICMOSprocess,Layoutdesignrules3集成电路中的元器件(IntegratedCircuitsdevices)86阈值电压、MOSFET电流方程、导电因子，寄生效应；集成电阻、集成电容、互连线的寄生电阻和寄生电容、互连线的RC延迟Thresholdvoltage,MOSFETcurrentandvoltagerelationship,Parasiticdevices，Integratedresistorsandcapacitors，Interconnectionanditsparasiticresistorandcapacitor4MOS反相器(MOSinverter)64直流电压传输特性，逻辑阈值，噪声容限，可恢复逻辑，上升时间和下降时间，传输延迟时间，有比电路和无比电路Voltagetransfercharacteristic,Logicthresholdpoint,Noisemargin,Restorablelogic,Riseandfalltime,Propagationdelay,Ratiolesscircuit5静态CMOS逻辑电路(StaticCMOScircuits)86CMOS与非门，CMOS或非门，CMOS逻辑门的设计，CMOS异或电路，传输门的逻辑特点，阈值损失CMOSNANDandNORcircuits,CMOSlogicdesign,CMOSEXORcircuits,Transmissiongate,Thresholdloss6动态CMOS逻辑电路(DynamicCMOScircuits)64预充求值动态CMOS电路，电荷分享，级联问题，DominoCMOSPre-chargeevaluationdynamiccircuits,Chargesharing,Cascadingdynamiclogic,DominoCMOS7CMOS电路的功耗(LowpowerCMOScircuits)42动态功耗、短路功耗、静态功耗、亚阈值电流、开关活动因子Dynamicpowerdissipation，Shortcircuitpower，Staticpower，Sub-thresholdcurrent，Activityfactors8CMOS组合逻辑86多路器和逆多路器,传输门MultiplexorandDemux,MUXbasedon电路CombinationalCMOScircuits)多路器电路,编码器和译码器,全加器,进位链电路transmissiongates，Encoderanddecoder,Fulladders,Carrychain9时序逻辑电路SequentialCMOScircuits)64时序逻辑,双稳态电路，R-S锁存器和触发器,D锁存器和触发器,数据建立时间,移位寄存器，计数器Sequentiallogic,Bi-stablecircuit,RSlatchandflip-flop,Dlatchandflip-flop,Setuptimeandholdtime,Shifterregister,Counter10CMOS集成电路的I/O设计(CMOSinput/outputdesign)42输入缓冲器,输出缓冲器,ESD保护电路,三态输出和双向I/O缓冲器Inputbuffer,Outputbuffer,ESDstructure,Tristateoutputandbi-directionbuffers11MOS存储器(MOSmemory)84MOS存储器的分类，存储器的总体结构，存储器外围电路，DRAM、SRAM和ROM的单元结构MOSmemorytypes,Memoryarchitecture,Peripheralcircuits，DRAMSRAMandROMcells四、课程特色1.紧密结合集成电路的发展状况，不断调整课程设置、更新教材和教学内容。突出以CMOS电路为主，为此我们编写了“集成电路原理与设计”教材（北京大学出版社，2006；2007年第2次印刷）,该教材列入国家“十一五”教材规划，并在2007年被评为国家普通高等教育精品教材。2.教学内容先进，反映了集成电路发展中出现的新技术、新器件和新电路。如第1章绪论的内容在讲课中随时更新。在第2章介绍了亚100nmCMOS工艺中引入的新工艺和新的器件结构。3.突出重点、加强基础。在课程内容安排上突出CMOS基本单元电路结构和特性的分析，通过基本单元电路让学生掌握CMOS电路的结构特点和电路分析方法。4.理论和实践结合。在课程中安排简单的版图设计练习，以及用SPICE进行电路方针分析，使学生对影响电路性能的参数有感性的认识。另外，与后续课“集成电路设计实习”紧密结合，培养学生的电路设计能力。