本书在简述半导体集成电路的基本概念、发展和面临的主要问题后，以“器件工艺电路应用”为主线，首先介绍半导体集成电路的主要制造工艺、基本元器件的结构和工作原理,然后重点讨论数字集成电路中组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、逻辑功能部件，最后介绍模拟集成电路中的关键电路和数模、模数转换电路。
本书以问题为导向，在每一章节开始设置了启发性问题,并以二维码方式给出了关键章节的预习教学视频。全书内容系统全面，叙述深入浅出，易于自学。配备了器件彩色三维结构图，读者可以通过扫描二维码进行查看。
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目录
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第1章绪论1
1.1半导体集成电路的概念1
1.1.1半导体集成电路的基本概念1
1.1.2半导体集成电路的分类2
1.2半导体集成电路的发展过程4
1.3半导体集成电路的发展规律5
1.4半导体集成电路面临的问题6
1.4.1深亚微米集成电路设计面临的问题与挑战7
1.4.2深亚微米集成电路性能面临的问题与挑战8
1.4.3深亚微米集成电路工艺面临的问题与挑战8
技术拓展:Chiplet(芯粒)8
基础习题9
高阶习题9
第2章双极集成电路中的元件形成及其寄生效应10
2.1双极集成电路的制造工艺10
2.1.1双极型晶体管的单管结构和工作原理10
2.1.2双极集成晶体管的结构与制造工艺13
2.2集成双极晶体管的有源寄生效应20
技术拓展:BCD工艺21
基础习题22
高阶习题22
第3章MOS集成电路中晶体管的形成及其寄生效应23
3.1MOSFET晶体管的结构及制造工艺23
3.1.1MOSFET晶体管器件结构与工作原理23
3.1.2MOSFET晶体管的制造工艺25
3.2CMOS集成电路的制造工艺27
3.2.1n阱CMOS工艺28
3.2.2p阱CMOS工艺36
3.2.3双阱CMOS工艺37
3.3MOS集成电路中的有源寄生效应37
3.3.1场区寄生MOSFET37
3.3.2寄生双极型晶体管38
3.3.3CMOS集成电路中的闩锁效应38
3.4深亚微米CMOS集成电路工艺40
技术拓展:绝缘体上硅技术43
基础习题44
高阶习题44
第4章集成电路中的无源元件45
4.1集成电阻器45
4.1.1双极集成电路中常用的电阻46
4.1.2MOS集成电路中常用的电阻55
4.2集成电容器58
4.2.1双极集成电路中常用的集成电容器58
4.2.2MOS集成电路中常用的电容器60
4.3互连线62
4.3.1多晶硅互连线62
4.3.2扩散层连线63
4.3.3金属互连线63
技术拓展:修调技术65
基础习题66
高阶习题66
第5章MOS晶体管基本原理与MOS反相器电路67
5.1MOS晶体管的电学特性67
75.1.1MOS晶体管基本电流方程的导出67
5.1.2MOS晶体管的I-V特性69
5.1.3MOS晶体管的阈值电压和导电特性71
5.1.4MOS晶体管的衬底偏压效应73
5.1.5MOS晶体管的二级效应74
5.1.6MOS晶体管的电容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
技术拓展:3D晶体管103
基础习题104
高阶习题105
第6章CMOS静态门电路106
6.1基本CMOS静态门106
6.1.1CMOS与非门106
6.1.2CMOS或非门107
6.2CMOS复合逻辑门109
6.2.1异或门110
6.2.2其他复合逻辑门111
6.3MOS管的串并联特性111
6.3.1晶体管串联的情况111
6.3.2晶体管并联的情况112
6.3.3晶体管尺寸的设计113
6.4CMOS静态门电路的延迟115
6.4.1延迟时间的估算方法115
6.4.2缓冲器最优化设计120
6.5CMOS静态门电路的功耗121
6.5.1CMOS静态门电路功耗的组成121
6.5.2降低电路功耗的方法125
6.6功耗和延迟的折中128
技术拓展:门控时钟技术129
基础习题130
高阶习题131
第7章传输门逻辑和动态逻辑电路132
7.1基本的传输门132
7.1.1nMOS传输门133
7.1.2pMOS传输门134
7.1.3CMOS传输门135
7.2传输门逻辑电路135
7.2.1传输门逻辑电路举例135
7.2.2传输门逻辑的特点137
7.3基于二叉判决图BDD的传输门逻辑生成方法138
7.4基本CMOS动态逻辑电路142
7.4.1基本CMOS动态逻辑电路的工作原理143
7.4.2动态逻辑电路的优缺点144
7.5传输门隔离动态逻辑电路145
7.5.1传输门隔离动态逻辑电路工作原理145
7.5.2传输门隔离多级动态逻辑电路的时钟信号146
7.5.3多米诺逻辑148
7.6动态逻辑电路中存在的问题及解决方法151
7.6.1电荷泄漏151
7.6.2电荷共享152
7.6.3时钟馈通153
7.6.4体效应153
技术拓展:如何选择逻辑类型154
基础习题155
高阶习题157
第8章时序逻辑电路158
8.1电荷的存储机理158
8.1.1静态存储机理158
8.1.2动态存储机理159
8.2电平敏感锁存器160
8.2.1CMOS选择器型锁存器160
8.2.2基于传输门多选器的D锁存器162
8.2.3动态锁存器163
8.3边沿触发寄存器163
8.3.1寄存器的几个重要参数164
8.3.2CMOS静态主从结构寄存器164
8.3.3传输门多路开关型寄存器165
8.3.4C2MOS寄存器170
8.4其他类型寄存器172
8.4.1脉冲触发锁存器172
8.4.2灵敏放大器型寄存器173
8.4.3施密特触发器174
8.5带复位及使能信号的D寄存器176
8.5.1同步复位D寄存器176
8.5.2异步复位D寄存器177
8.5.3带使能信号的同步复位D寄存器178
8.6寄存器的应用及时序约束179
8.6.1计数器179
8.6.2时序电路的时序约束181
技术拓展:异步数字系统184
基础习题184
高阶习题185
第9章MOS逻辑功能部件186
9.1多路开关186
9.2加法器和进位链188
9.2.1加法器定义188
9.2.2全加器电路设计190
9.2.3进位链193
9.3算术逻辑单元198
9.3.1以传输门逻辑电路为主体的算术逻辑单元198
9.3.2以静态逻辑门电路为主体的算术逻辑单元199
9.4移位器200
9.5乘法器203
技术拓展:片上系统技术207
基础习题208
高阶习题210
第10章半导体存储器211
10.1半导体存储器概述211
10.1.1半导体存储器的分类211
10.1.2半导体存储器的相关性能参数212
10.1.3半导体存储器的结构213
10.2非挥发性只读存储器214
10.2.1ROM的基本存储单元214
10.2.2MOS-OR和NOR型ROM215
10.2.3MOS-NAND型ROM220
10.2.4预充式ROM222
10.2.5一次性可编程ROM223
10.3非挥发性读写存储器223
10.3.1可擦除可编程ROM223
10.3.2电可擦除可编程ROM227
10.3.3FLASH存储器231
10.4随机存取存储器233
10.4.1SRAM233
10.4.2DRAM238
10.5存储器外围电路240
10.5.1地址译码单元240
10.5.2灵敏放大器243
10.5.3时序和控制电路244
技术拓展:高密度存储器245
基础习题246
高阶习题247
第11章模拟集成电路基础248
11.1模拟集成电路中的特殊元件248
11.1.1MOS可变电容249
11.1.2集成双极型晶体管252
11.1.3集成MOS管253
11.2MOS晶体管及双极晶体管的小信号模型254
11.2.1MOS晶体管的小信号模型255
11.2.2双极晶体管的小信号模型256
11.3恒流源电路257
11.3.1电流源258
11.3.2电流基准电路262
11.4基准电压源电路264
11.4.1基准电压源的主要性能指标264
11.4.2带隙基准电压源的基本原理265
11.5单级放大器268
11.5.1MOS集成电路中的单级放大器268
11.5.2双极集成电路中的单级放大器272
11.6差动放大器277
11.6.1MOS差动放大器277
11.6.2双极晶体管差动放大器283
技术拓展:亚阈值设计285
基础习题286
高阶习题287
第12章D/A及A/D变换器288
12.1D/A变换器基本概念288
12.1.1D/A变换器基本原理288
12.1.2D/A变换器的分类290
12.1.3D/A变换器的主要技术指标290
12.2D/A变换器的基本类型291
12.2.1电流定标D/A变换器292
12.2.2电压定标D/A变换器295
12.2.3电荷定标D/A变换器296
12.3A/D变换器的基本概念297
12.3.1A/D变换器基本原理297
12.3.2A/D变换器的分类297
12.3.3A/D变换器的主要技术指标298
12.4A/D变换器的常用类型299
12.4.1积分型A/D变换器299
12.4.2逐次逼近式A/D变换器301
12.4.3Σ-ΔA/D变换器302
12.4.4全并行A/D变换器303
12.4.5流水线A/D变换器304
技术拓展:A/D变换器的发展方向305
基础习题305
高阶习题306
参考文献307
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