模數(shù)混合集成電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱

1、 模數(shù)混合集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)大綱課程性質(zhì)專業(yè)必修課課程編號xx417401課程名稱模數(shù)混合集成電路設(shè)計(jì)適用專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)先修課程模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，半導(dǎo)體器件總學(xué)時 32 其中理論 24 學(xué)時，實(shí)驗(yàn) 8 學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2一、課程簡介模數(shù)混合集成電路設(shè)計(jì)是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的必修課。本課程較全面地介紹了半導(dǎo)體集成電路的基本原理，內(nèi)容包括集成電路中的元器件的結(jié)構(gòu)、特性；集成電路的典型工藝；常用的CMOS集成電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理；集成電路的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠基本掌握半導(dǎo)體集成電路的分析和設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)該課程之前應(yīng)先修模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，

2、半導(dǎo)體器件。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：知識目標(biāo)：1、應(yīng)該掌握的定義、基本概念與基本原理：集成雙極晶體管及集成雙極晶體管的寄生效應(yīng)；MOS晶體管及MOS晶體管的寄生效應(yīng)；集成電阻、集成電容、互連線；擴(kuò)散與離子注入、光刻與刻蝕技術(shù)、化學(xué)氣相淀積隔離、接觸和互連技術(shù)、封裝技術(shù)；雙極集成電路工藝流程與MOS集成電路工藝流程；TTL與非門、I2L電路基本單元的結(jié)構(gòu)；MOS集成電路（CMOS反相器、多路開關(guān)、算術(shù)邏輯單元、寄存器）；存儲器（ROM、PROM、EPROM、E2PROM）；集成電路設(shè)計(jì)和CAD系統(tǒng)(集成電路設(shè)計(jì)流程、集成電路設(shè)計(jì)規(guī)則、VHDL軟件、Cadence軟件

3、)；能力目標(biāo)：1、掌握半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)理論和基本知識；2、具有系統(tǒng)工程思想和較強(qiáng)的邏輯思維能力以及分析問題、解決問題的能力；3、掌握半導(dǎo)體集成電路器件與系統(tǒng)的分析、測試和應(yīng)用的基本技能；4、具有綜合運(yùn)用科學(xué)理論和工程技術(shù)知識、分析解決工程問題的基本能力；三、課程教學(xué)基本要求1、學(xué)習(xí)該課程之前學(xué)生先修模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，半導(dǎo)體器件；2、在學(xué)習(xí)該課程的過程中，教師應(yīng)該先從構(gòu)成集成電路的主要器件MOS場效應(yīng)晶體管的基本工作原理開始，再深入分析CMOS基本單元電路，基于對單元電路的討論，分析一些重要的數(shù)字子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，最后討論集成電路的設(shè)計(jì)方法。3、通過該課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到通過閱讀集

4、成電路分析軟件，能夠正確掌握軟件的使用方法，并且能利用軟件設(shè)計(jì)出具有實(shí)際使用價值的集成電路。四、課程教學(xué)模塊（或教學(xué)內(nèi)容）與學(xué)時分配序號教學(xué)模塊知識點(diǎn)學(xué)時1集成電路概述了解：晶體管的發(fā)明、集成電路的發(fā)展歷史、集成電路的分類、集成電路的發(fā)展趨勢22集成電路中的基本元件了解：硅材料的基本特性，載流子和費(fèi)米能級理解：PN結(jié)、MOS結(jié)構(gòu)、MOSFET器件掌握：MOSFET器件結(jié)構(gòu)2了解：集成雙極晶體管的寄生效應(yīng)的定義理解：集成雙極晶體管的寄生效應(yīng)產(chǎn)生原理掌握：集成雙極晶體管的寄生效應(yīng)的應(yīng)用2了解：集成電阻、電容、互連線在集成電路中的定義理解：集成電阻、電容、互連線在集成電路中的概念掌握：集成電阻、電容

5、、互連線在集成電路中的應(yīng)用2了解：CMOS反相器的作用理解：CMOS反相器基本特性掌握：CMOS反相器的結(jié)構(gòu)2理解：CMOS反相器的直流電壓傳輸特性 掌握：CMOS反相器的直流轉(zhuǎn)移特性、CMOS反相器的直流噪聲容限、CMOS反相器輸出電壓的上升時間和下降時間24集成電路單元設(shè)計(jì)了解：靜態(tài)CMOS邏輯電路。理解：靜態(tài)CMOS邏輯門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握：靜態(tài)CMOS邏輯門的分析方法與設(shè)計(jì)2了解：組合邏輯電路、低功耗門電路的基本原理理解：組合邏輯電路、低功耗門電路的結(jié)構(gòu)掌握：組合邏輯電路構(gòu)成、低功耗門電路的基本設(shè)計(jì)、單元電路布局，組合電路延時、功率優(yōu)化2了解：集成電路子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念理解：集成電路子系

6、統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)原則掌握：子系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理、布局布線、綜合布線、芯片連線、焊盤設(shè)計(jì)、I/O設(shè)計(jì)、DFX設(shè)計(jì)65集成電路版圖設(shè)計(jì)了解：集成電路版圖的基本概念理解：集成電路版圖和器件性能的關(guān)系掌握：集成電路版圖設(shè)計(jì)規(guī)則與基礎(chǔ)器件的典型版圖結(jié)構(gòu)46集成電路工藝流程了解：集成電路工藝流程的基本概念理解：集成電路工藝流程的一般步驟 掌握：擴(kuò)散與離子注入、光刻與刻蝕技術(shù)、化學(xué)氣相淀積隔離等工藝流程的基本作用和步驟27集成電路CAD軟件了解：集成電路CAD中的常用工具理解：VHDL、CADANCE、PSPICE軟件的用途掌握：VHDL、CADANCE、PSPICE軟件的基本使用流程2了解：集成電路CAD的基本

7、流程理解：布局分析與綜合、邏輯綜合、時序電路優(yōu)化、硬件/軟件綜合設(shè)計(jì)的基本原則掌握：使用VHDL、CADANCE、PSPICE軟件對常用集成電路單元的設(shè)計(jì)與仿真、2五、教學(xué)方法與策略模數(shù)混合集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)以課堂講授為主，對重點(diǎn)模塊（要求熟練掌握部分），可以進(jìn)行課堂教學(xué)、討論、視頻、虛擬仿真、測試相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)；課后應(yīng)該布置相應(yīng)的作業(yè)，對作業(yè)中存在的問題，應(yīng)該在課堂上進(jìn)行相應(yīng)的講解。六、學(xué)生學(xué)習(xí)成效考核方式考核環(huán)節(jié)構(gòu)成（均為100分制）評分依據(jù)占總成績的比重期末考試（100分）閉卷：題型：填空題20分，判斷題30分，分析計(jì)算30分，設(shè)計(jì)應(yīng)用題20分。40課堂討論與小測試（100分）集成電

8、路設(shè)計(jì)中基本元器件分類及作用（20分）CMOS反相器分析（20分）常用單元電路設(shè)計(jì)及版圖分析（40分）（4）EDA軟件使用（20分）30考勤（100分）曠課一次扣5分20作業(yè)（100分）缺交一次作業(yè)扣20分10七、選用教材甘學(xué)溫等著大規(guī)模集成電路原理與設(shè)計(jì)、北京大學(xué)出版社、2010年八、參考資料（1）邵丙銑、鄭國祥，MOS集成電路的分析與設(shè)計(jì)，復(fù)旦大學(xué)出版社、2006年（2）陳貴燦，邵志標(biāo)，程軍等編著 CMOS集成電路設(shè)計(jì)、西安交通大學(xué)出版社、2002年（3） HYPERLINK /writer/%E5%88%98%E6%A0%91%E6%A3%A0_1.html t _blank 劉樹棠，

9、HYPERLINK /writer/%E6%9C%B1%E8%8C%82%E6%9E%97_1.html t _blank 朱茂林， HYPERLINK /writer/%E8%8D%A3%E7%8E%AB_1.html t _blank 榮玫譯基于運(yùn)算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計(jì)， HYPERLINK /publish/%E8%A5%BF%E5%AE%89%E4%BA%A4%E9%80%9A%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E5%87%BA%E7%89%88%E7%A4%BE_1.html o 西安交通大學(xué)出版社 t _blank 西安交通大學(xué)出版社，2009（4） HYPERLINK /writer/%E5%88%98%E5%B3%B0_1.html t _blank 劉峰著，集成電路靜態(tài)時序分析與建模， HYPERLINK /publish/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E5%87%BA%E7%89%88%E7%A4%BE_1.html o 機(jī)械工業(yè)出版社 t _blank 機(jī)械工業(yè)出版社，2016（5） HYPERLINK /writer/%E7%BD%97%E8%90%8D_1.