本書在簡述半導(dǎo)體集成電路的基本概念、發(fā)展和面臨的主要問題后，以“器件工藝電路應(yīng)用”為主線，首先介紹半導(dǎo)體集成電路的主要制造工藝、基本元器件的結(jié)構(gòu)和工作原理,然后重點(diǎn)討論數(shù)字集成電路中組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、存儲(chǔ)器、邏輯功能部件，最后介紹模擬集成電路中的關(guān)鍵電路和數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。《BR》本書以問題為導(dǎo)向，在每一章節(jié)開始設(shè)置了啟發(fā)性問題,并以二維碼方式給出了關(guān)鍵章節(jié)的預(yù)習(xí)教學(xué)視頻。全書內(nèi)容系統(tǒng)全面，敘述深入淺出，易于自學(xué)。配備了器件彩色三維結(jié)構(gòu)圖，讀者可以通過掃描二維碼進(jìn)行查看。
目錄
第1章緒論1
1.1半導(dǎo)體集成電路的概念1
1.1.1半導(dǎo)體集成電路的基本概念1
1.1.2半導(dǎo)體集成電路的分類2
1.2半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展過程4
1.3半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展規(guī)律5
1.4半導(dǎo)體集成電路面臨的問題6
1.4.1深亞微米集成電路設(shè)計(jì)面臨的問題與挑戰(zhàn)7
1.4.2深亞微米集成電路性能面臨的問題與挑戰(zhàn)8
1.4.3深亞微米集成電路工藝面臨的問題與挑戰(zhàn)8
技術(shù)拓展:Chiplet(芯粒)8
基礎(chǔ)習(xí)題9
高階習(xí)題9
第2章雙極集成電路中的元件形成及其寄生效應(yīng)10
2.1雙極集成電路的制造工藝10
2.1.1雙極型晶體管的單管結(jié)構(gòu)和工作原理10
2.1.2雙極集成晶體管的結(jié)構(gòu)與制造工藝13
2.2集成雙極晶體管的有源寄生效應(yīng)20
技術(shù)拓展:BCD工藝21
基礎(chǔ)習(xí)題22
高階習(xí)題22
第3章MOS集成電路中晶體管的形成及其寄生效應(yīng)23
3.1MOSFET晶體管的結(jié)構(gòu)及制造工藝23
3.1.1MOSFET晶體管器件結(jié)構(gòu)與工作原理23
3.1.2MOSFET晶體管的制造工藝25
3.2CMOS集成電路的制造工藝27
3.2.1n阱CMOS工藝28
3.2.2p阱CMOS工藝36
3.2.3雙阱CMOS工藝37
3.3MOS集成電路中的有源寄生效應(yīng)37
3.3.1場區(qū)寄生MOSFET37
3.3.2寄生雙極型晶體管38
3.3.3CMOS集成電路中的閂鎖效應(yīng)38
3.4深亞微米CMOS集成電路工藝40
技術(shù)拓展:絕緣體上硅技術(shù)43
基礎(chǔ)習(xí)題44
高階習(xí)題44
第4章集成電路中的無源元件45
4.1集成電阻器45
4.1.1雙極集成電路中常用的電阻46
4.1.2MOS集成電路中常用的電阻55
4.2集成電容器58
4.2.1雙極集成電路中常用的集成電容器58
4.2.2MOS集成電路中常用的電容器60
4.3互連線62
4.3.1多晶硅互連線62
4.3.2擴(kuò)散層連線63
4.3.3金屬互連線63
技術(shù)拓展:修調(diào)技術(shù)65
基礎(chǔ)習(xí)題66
高階習(xí)題66
第5章MOS晶體管基本原理與MOS反相器電路67
5.1MOS晶體管的電學(xué)特性67
75.1.1MOS晶體管基本電流方程的導(dǎo)出67
5.1.2MOS晶體管的I-V特性69
5.1.3MOS晶體管的閾值電壓和導(dǎo)電特性71
5.1.4MOS晶體管的襯底偏壓效應(yīng)73
5.1.5MOS晶體管的二級(jí)效應(yīng)74
5.1.6MOS晶體管的電容78
5.2MOS反相器82
5.2.1反相器的基本概念82
5.2.2E/R型nMOS反相器84
5.2.3E/E型nMOS反相器85
5.2.4E/D型nMOS反相器87
5.2.5CMOS反相器89
技術(shù)拓展:3D晶體管103
基礎(chǔ)習(xí)題104
高階習(xí)題105
第6章CMOS靜態(tài)門電路106
6.1基本CMOS靜態(tài)門106
6.1.1CMOS與非門106
6.1.2CMOS或非門107
6.2CMOS復(fù)合邏輯門109
6.2.1異或門110
6.2.2其他復(fù)合邏輯門111
6.3MOS管的串并聯(lián)特性111
6.3.1晶體管串聯(lián)的情況111
6.3.2晶體管并聯(lián)的情況112
6.3.3晶體管尺寸的設(shè)計(jì)113
6.4CMOS靜態(tài)門電路的延遲115
6.4.1延遲時(shí)間的估算方法115
6.4.2緩沖器最優(yōu)化設(shè)計(jì)120
6.5CMOS靜態(tài)門電路的功耗121
6.5.1CMOS靜態(tài)門電路功耗的組成121
6.5.2降低電路功耗的方法125
6.6功耗和延遲的折中128
技術(shù)拓展:門控時(shí)鐘技術(shù)129
基礎(chǔ)習(xí)題130
高階習(xí)題131
第7章傳輸門邏輯和動(dòng)態(tài)邏輯電路132
7.1基本的傳輸門132
7.1.1nMOS傳輸門133
7.1.2pMOS傳輸門134
7.1.3CMOS傳輸門135
7.2傳輸門邏輯電路135
7.2.1傳輸門邏輯電路舉例135
7.2.2傳輸門邏輯的特點(diǎn)137
7.3基于二叉判決圖BDD的傳輸門邏輯生成方法138
7.4基本CMOS動(dòng)態(tài)邏輯電路142
7.4.1基本CMOS動(dòng)態(tài)邏輯電路的工作原理143
7.4.2動(dòng)態(tài)邏輯電路的優(yōu)缺點(diǎn)144
7.5傳輸門隔離動(dòng)態(tài)邏輯電路145
7.5.1傳輸門隔離動(dòng)態(tài)邏輯電路工作原理145
7.5.2傳輸門隔離多級(jí)動(dòng)態(tài)邏輯電路的時(shí)鐘信號(hào)146
7.5.3多米諾邏輯148
7.6動(dòng)態(tài)邏輯電路中存在的問題及解決方法151
7.6.1電荷泄漏151
7.6.2電荷共享152
7.6.3時(shí)鐘饋通153
7.6.4體效應(yīng)153
技術(shù)拓展:如何選擇邏輯類型154
基礎(chǔ)習(xí)題155
高階習(xí)題157
第8章時(shí)序邏輯電路158
8.1電荷的存儲(chǔ)機(jī)理158
8.1.1靜態(tài)存儲(chǔ)機(jī)理158
8.1.2動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)機(jī)理159
8.2電平敏感鎖存器160
8.2.1CMOS選擇器型鎖存器160
8.2.2基于傳輸門多選器的D鎖存器162
8.2.3動(dòng)態(tài)鎖存器163
8.3邊沿觸發(fā)寄存器163
8.3.1寄存器的幾個(gè)重要參數(shù)164
8.3.2CMOS靜態(tài)主從結(jié)構(gòu)寄存器164
8.3.3傳輸門多路開關(guān)型寄存器165
8.3.4C2MOS寄存器170
8.4其他類型寄存器172
8.4.1脈沖觸發(fā)鎖存器172
8.4.2靈敏放大器型寄存器173
8.4.3施密特觸發(fā)器174
8.5帶復(fù)位及使能信號(hào)的D寄存器176
8.5.1同步復(fù)位D寄存器176
8.5.2異步復(fù)位D寄存器177
8.5.3帶使能信號(hào)的同步復(fù)位D寄存器178
8.6寄存器的應(yīng)用及時(shí)序約束179
8.6.1計(jì)數(shù)器179
8.6.2時(shí)序電路的時(shí)序約束181
技術(shù)拓展:異步數(shù)字系統(tǒng)184
基礎(chǔ)習(xí)題184
高階習(xí)題185
第9章MOS邏輯功能部件186
9.1多路開關(guān)186
9.2加法器和進(jìn)位鏈188
9.2.1加法器定義188
9.2.2全加器電路設(shè)計(jì)190
9.2.3進(jìn)位鏈193
9.3算術(shù)邏輯單元198
9.3.1以傳輸門邏輯電路為主體的算術(shù)邏輯單元198
9.3.2以靜態(tài)邏輯門電路為主體的算術(shù)邏輯單元199
9.4移位器200
9.5乘法器203
技術(shù)拓展:片上系統(tǒng)技術(shù)207
基礎(chǔ)習(xí)題208
高階習(xí)題210
第10章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器211
10.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述211
10.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類211
10.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的相關(guān)性能參數(shù)212
10.1.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)213
10.2非揮發(fā)性只讀存儲(chǔ)器214
10.2.1ROM的基本存儲(chǔ)單元214
10.2.2MOS-OR和NOR型ROM215
10.2.3MOS-NAND型ROM220
10.2.4預(yù)充式ROM222
10.2.5一次性可編程ROM223
10.3非揮發(fā)性讀寫存儲(chǔ)器223
10.3.1可擦除可編程ROM223
10.3.2電可擦除可編程ROM227
10.3.3FLASH存儲(chǔ)器231
10.4隨機(jī)存取存儲(chǔ)器233
10.4.1SRAM233
10.4.2DRAM238
10.5存儲(chǔ)器外圍電路240
10.5.1地址譯碼單元240
10.5.2靈敏放大器243
10.5.3時(shí)序和控制電路244
技術(shù)拓展:高密度存儲(chǔ)器245
基礎(chǔ)習(xí)題246
高階習(xí)題247
第11章模擬集成電路基礎(chǔ)248
11.1模擬集成電路中的特殊元件248
11.1.1MOS可變電容249
11.1.2集成雙極型晶體管252
11.1.3集成MOS管253
11.2MOS晶體管及雙極晶體管的小信號(hào)模型254
11.2.1MOS晶體管的小信號(hào)模型255
11.2.2雙極晶體管的小信號(hào)模型256
11.3恒流源電路257
11.3.1電流源258
11.3.2電流基準(zhǔn)電路262
11.4基準(zhǔn)電壓源電路264
11.4.1基準(zhǔn)電壓源的主要性能指標(biāo)264
11.4.2帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理265
11.5單級(jí)放大器268
11.5.1MOS集成電路中的單級(jí)放大器268
11.5.2雙極集成電路中的單級(jí)放大器272
11.6差動(dòng)放大器277
11.6.1MOS差動(dòng)放大器277
11.6.2雙極晶體管差動(dòng)放大器283
技術(shù)拓展:亞閾值設(shè)計(jì)285
基礎(chǔ)習(xí)題286
高階習(xí)題287
第12章D/A及A/D變換器288
12.1D/A變換器基本概念288
12.1.1D/A變換器基本原理288
12.1.2D/A變換器的分類290
12.1.3D/A變換器的主要技術(shù)指標(biāo)290
12.2D/A變換器的基本類型291
12.2.1電流定標(biāo)D/A變換器292
12.2.2電壓定標(biāo)D/A變換器295
12.2.3電荷定標(biāo)D/A變換器296
12.3A/D變換器的基本概念297
12.3.1A/D變換器基本原理297
12.3.2A/D變換器的分類297
12.3.3A/D變換器的主要技術(shù)指標(biāo)298
12.4A/D變換器的常用類型299
12.4.1積分型A/D變換器299
12.4.2逐次逼近式A/D變換器301
12.4.3Σ-ΔA/D變換器302
12.4.4全并行A/D變換器303
12.4.5流水線A/D變換器304
技術(shù)拓展:A/D變換器的發(fā)展方向305
基礎(chǔ)習(xí)題305
高階習(xí)題306
參考文獻(xiàn)307
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