课程名称数字集成电路
课程名称:数字集成电路
课程编码:7088001
课程学分:3学分
课程学时:48学时
适用专业:微电子学
《数字集成电路》
Principle of Digital Integrated Circuits
教学大纲
一、课程性质与目的
《数字集成电路》是微电子学科的专业基础必修课,该课程在《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》、《半导体物理》等课程的基础上,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。掌握CMOS和双极集成电路的结构特点及制造工艺;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;掌握简单电路的版图结构和版图设计,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。
二、教学基本内容及基本要求
第一章绪论
(一)课程基本要求
了解: 数字集成电路的发展历史及发展现状。
熟悉:版图设计软件和MOSIS概念。
掌握:集成电路的基本制设计和加工流程。
(二)教学基本内容
1.1 CMOS电路的发展历史、CMOS电路的发展现状
1.2 版图设计软件和MOSIS概念
1.3 BJT/CMOS/Bi-CMOS电路简介
第二章集成电路基本结构和制作工艺
(一)课程基本要求
了解:集成电路加工的基本工艺流程。
掌握: CMOS、BJT及BiCMOS结构和工艺,版图设计规则。
(二)教学基本内容
2.1 CMOS集成电路的基本制造工艺
2.2 BJT集成电路结构和工艺
2.3 Bi-CMOS制造工艺
2.4 版图设计规则
第三章集成电路中的元器件
(一)课程基本要求
了解: MOS和BJT基本原理和模型参数,集成电路中无源元件及寄生效应。
熟悉: MOS和BJT模型参数意义,集成电路中无源元件结构及寄生效应分析。
(二)教学基本内容
3.1 MOS晶体管的基本原理和模型参数
3.2 双极晶体管的基本原理和模型参数
3.3 集成电路中的无源元件
3.4 集成电路中互连线的寄生效应
第四章MOS反相器
(一)课程基本要求
了解:MOS反相器的差异和功能。
掌握:MOS反相器的作用和原理,以及SPICE仿真。
(二)教学基本内容
4.1 自举反相器
4.2 耗尽负载反相器(E/D)
4.3 CMOS反相器
4.4 CMOS反相器直流和瞬态特性
4.5 CMOS反相器直流和瞬态特性的SPICE模拟仿真
第五章静态CMOS逻辑电路
(一)课程基本要求
了解:CMOS与非门/或非门、组合逻辑及传输门的特性。
掌握: CMOS与非门/或非门的设计、CMOS逻辑门实现及传输门逻辑结构和特性。
(二)教学基本内容
5.1 CMOS与非门的分析与设计
5.2 CMOS或非门的分析与设计
5.3 任意组合逻辑的实现
5.3 类NMOS电路结构和特性
5.3 MOS传输门逻辑结构和特性
第六章动态CMOS逻辑电路
(一)课程基本要求
了解:各种CMOS逻辑电路结构及特点。
掌握: P-E动态CMOS逻辑电路、DominoCMOS电路、C2MOS电路结构及特性。
(二)教学基本内容
6.1 P-E动态CMOS逻辑电路结构及特性
6.2 DominoCMOS电路的结构及特性
6.3 C2MOS电路的结构及特性
第七章 CMOS逻辑电路的功耗
(一)课程基本要求
了解: CMOS逻辑电路的功耗。
掌握: CMOS逻辑电路的功耗来源及影响功耗的一些主要因素。
(二)教学基本内容
7.1 CMOS逻辑电路的功耗来源(动态功耗、短路功耗和静态功耗)7.2 影响功耗的一些主要因素的分析
第八章双极型逻辑电路
(一)课程基本要求
理解:双极型逻辑电路。
掌握: TTL/ECL逻辑电路。
(二)教学基本内容
8.1 TTL逻辑电路
8.2 ECL逻辑电路
第九章基本的BiCMOS逻辑电路
(一)课程基本要求
了解:基本的BiCMOS逻辑电路。
掌握:基本的BiCMOS逻辑电路结构与特性。
(二)教学基本内容
9.1 BiCMOS反相器的结构与特性
9.2 基本的BiCMOS逻辑门
9.3 BiCMOS与CMOS性能比较
第十章几种常用的组合逻辑电路分析与设计
(一)课程基本要求
了解:几种常用的组合逻辑电路。
掌握: 多路器和逆多路器,编码器和译码器,全加器电路分析与设计。
(二)教学基本内容
10.1 多路器和逆多路器
10.2 编码器和译码器
10.3 全加器
第十一章时序逻辑电路
(一)课程基本要求
了解:双稳态电路,几种触发器,移位寄存器,计数器。
掌握:这些时序逻辑电路的工作原理。
(二)教学基本内容
11.1 双稳态电路
11.2 几种触发器电路
11.3 移位寄存器
11.4 计数器
第十二章 CMOS集成电路的I/O设计
(一)课程基本要求
了解: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。掌握:这些电路结构的设计方法。
(二)教学基本内容
12.1 输入缓冲器,输出缓冲器
12.2 ESD保护电路
12.3 三态输出
12.4 双向I/O缓冲器
第十三章 MOS存储器
(一)课程基本要求
了解: MOS存储器的分类,存储器的总体结构。
掌握: DRAM和SRAM的单元结构。
(二)教学基本内容
13.1 MOS存储器的分类,存储器的总体结构
13.2 DRAM和SRAM的单元结构
三、本课程与其它相关课程的联系与分工
前修课程: 电路分析、半导体物理、数字电路、模拟电路。
后续课程:超大规模集成电路基础、专用集成电路、微电子毕业设计。
四、课程各教学环节和各篇章(节)学时分配(共48学时)
五、本课程采用的教学方法和教学手段
课程教学采用计算机多媒体投影,内容有Powerpoint、录像光盘放映等
六、教材及教学参考资料
教材: CMOS电路设计、布局和仿真,陈中建主译,机械工业出版社2005。
参考书:Jan M Rabaey “Digital Integrated Circuits, A Design Perspective”,1996。
七、本课程的的考核方法及成绩评定标准
总评成绩以百分制计算,由平时成绩和期末成绩两部分组成.平时成绩占30%,包括考勤、作业和实验三部分;期末考试成绩占70%,考试内容包括基本概念和基本原理,重点是集成电路的具体元件构成和功能模块及其作用原理。
八、其它问题的说明
课内外学时比: 1:1.5
课外作业: 每章后有2-3题.
大纲撰写人:杨兵
大纲审阅人:张晓波
系负责人:姜岩锋
学院负责人:王景中
制定(修订)日期:2007年6月