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1 绪论1

1.1 集成电路的分类1

1.2 提高集成度的途径4

1.3 集成技术的组成6

1.4 教材内容与学习方法7

参考文献7

2 双极型逻辑集成电路8

2.1 双极型集成电路中的寄生效应8

2.1.1 集成npn晶体管的结构与寄生效应8

2.1.2 硼扩散电阻器的结构与寄生效应11

2.2 TTL电路13

2.2.1 TTL电路的演变13

2.2.2 TTL电路的技术指标和基本特性15

2.2.3 S/LSTTL电路18

2.2.4 AS/ALS TTL电路24

2.2.5 FAST电路27

2.3 ECL电路31

2.3.1 ECL电路的工作原理31

2.3.2 ECL电路的特性34

2.3.3 ECL电路器件设计和工艺上的特点36

2.4 I2L电路36

2.4.1 I2L电路的基本结构36

2.4.2 I2L／双极工艺37

思考题与习题38

参考文献39

3 双极型逻辑电路的版图设计41

3.1 IC的开发流程41

3.2 双极型IC的隔离技术41

3.2.1 pn结隔离工艺41

3.2.2 等平面隔离工艺45

3.3 版图设计与工艺设计45

3.4 集成npn管的设计46

3.4.1 IC对晶体管的主要要求46

3.4.2 集成晶体管的常用图形48

3.5 集成二极管、SBD和肖特基晶体管50

3.5.1 集成二极管50

3.5.2 肖特基势垒二极管（SBD）和肖特基晶体管51

3.6 集成电阻器54

3.6.1 硼扩散电阻器54

3.6.2 其它集成电阻器58

3.7 版图设计的一般规则61

3.7.1 版图设计的准备工作61

3.7.2 版图设计的一般规则62

3.8 微电子测试图形技术64

3.9 双极型逻辑IC版图设计举例65

思考题与习题69

参考文献69

4 MOS逻辑集成电路70

4.1 CMOS逻辑集成电路70

4.1.1 CMOS逻辑集成电路的演变70

4.1.2 CMOS倒相器71

4.1.3 CMOS传输门79

4.1.4 静态CMOS电路82

4.1.5 动态和准静态CMOS电路84

4.1.6 CMOS电路的特点87

4.1.7 CMOS变型电路88

4.1.8 高速CMOS（HCMOS）逻辑集成电路90

4.1.9 74 ACMOS电路94

4.2 BiCMOS逻辑集成电路96

4.2.1 双极与CMOS的相容技术96

4.2.2 74BC系列基本门的结构与工作原理97

4.2.3 74BC系列的特性98

4.3 MOS存储器100

4.3.1 MOS存储器的发展方向100

4.3.2 MOS DRAM存储单元103

思考题与习题106

参考文献107

5 MOS集成电路的版图设计109

5.1 MOS集成电路的寄生效应109

5.1.1 寄生电阻109

5.1.2 寄生电容110

5.1.3 寄生沟道113

5.2 CMOS电路中的锁定效应114

5.2.1 寄生可控硅结构114

5.2.2 CMOS电路的锁定条件115

5.2.3 防止体硅CMOS电路寄生可控硅锁定的几种措施116

5.3 MOS集成电路的工艺设计119

5.3.1 工艺设计的主要内容119

5.3.2 硅栅工艺流程119

5.3.3 2μm CMOS工艺技术120

5.3.4 体硅CMOS工艺设计中阱工艺的选择122

5.3.5 SOI/CMOS电路123

5.4 MOS集成电路的版图设计规则124

5.4.1 以λ为基础的设计规则124

5.4.2 微米设计规则128

5.4.3 版图设计规则与工艺成品率之间的关系128

5.5 MOS集成电路的版图设计举例131

5.5.1 输入栅保护电路版图举例131

5.5.2 倒相器图形举例134

5.5.3 门电路图形举例134

5.5.4 版图设计技巧134

思考题与习题140

参考文献140

6 模拟集成电路141

6.1 概述141

6.1.1 模拟集成电路的种类141

6.1.2 模拟集成电路的特点141

6.2 模拟集成电路中的元件设计142

6.2.1 横向pnp管142

6.2.2 纵向pnp管（衬底pnp管）144

6.2.3 超增益管146

6.2.4 齐纳二极管146

6.2.5 模拟集成电路中的电容器147

6.2.6 模拟集成电路中的电阻器150

6.2.7 模拟集成电路中的场效应管151

6.3 模拟集成电路中的基本单元电路156

6.3.1 差分放大器156

6.3.2 恒流源电路和有源负载160

6.3.3 基准源电路165

6.3.4 直流电平位移及差动——单端转换电路170

6.3.5 输出级电路172

6.4 集成运算放大器177

6.4.1 集成运算放大器的基本概念177

6.4.2 双极型运算放大器182

6.4.3 MOS运算放大器185

6.5 集成数—模和模—数转换器188

6.5.1 D—A和A—D转换器的基本概念188

6.5.2 集成D—A转换器193

6.5.3 集成A—D转换器197

思考题与习题199

参考文献201

7 模拟集成电路的版图设计203

7.1 双极型模拟集成电路设计特点203

7.1.1 器件的电学性能特点203

7.1.2 工艺设计的特点203

7.1.3 隔离区划分与元件设计205

7.2 μA741运算放大器的版图设计206

7.2.1 根据工艺水平确定基本尺寸206

7.2.2 划分间隔区206

7.2.3 元件的图形尺寸207

7.2.4 排版和布局209

7.3 MOS模拟集成电路的版图设计211

7.3.1 MOS模拟集成电路版图设计的特点211

7.3.2 MOS运放版图设计示例212

7.3.3 CMOS模拟集成电路版图设计规则213

思考题与习题218

参考文献219

8 专用集成电路（ASIC）220

8.1 ASIC的现状与分析220

8.1.1 ASIC的分类220

8.1.2 通用集成电路和ASIC的主要区别221

8.1.3 ASIC的世界市场规模222

8.1.4 ASIC能迅速发展的原因223

8.1.5 发展ASIC的支撑条件227

8.1.6 ASIC技术的发展趋势228

8.2 ASIC的基本电路和结构230

8.2.1 双极型ASIC中使用的元器件230

8.2.2 双极型ASIC的基本电路231

8.2.3 CMOS ASIC的基本电路233

8.2.4 Bi CMOS ASIC的基本电路239

8.3 ASIC设计技术242

8.3.1 ASIC设计与开发的特点242

8.3.2 ASIC设计方式243

8.3.3 ASIC的设计系统245

8.3.4 ASIC的验证249

8.3.5 ASIC的层级设计250

8.4 门阵列251

8.4.1 门阵列的构成及其优缺点251

8.4.2 CMOS门阵列254

8.4.3 BiCMOS门阵列261

8.4.4 嵌入式门阵列263

8.4.5 CMOS门阵列电路设计流程264

8.5 标准单元ASIC265

8.5.1 标准单元和标准单元ASIC的布局方式265

8.5.2 单元库与单元设计267

8.5.3 标准单元ASIC的设计流程270

8.6 可编程逻辑器件（PLD）271

8.6.1 PROM和PLA272

8.6.2 PAL277

8.6.3 GAL277

8.7 现场可编程门阵列（FPGA）281

8.7.1 FPGA的基本结构281

8.7.2 LCA的总体结构283

8.7.3 FPGA的开发系统287

8.7.4 FPGA的开发流程287

8.7.5 FPGA的应用290

8.8 ASIC微机291

8.8.1 ASIC微机的出现291

8.8.2 ASIC微机的实现途径291

8.8.3 CPU核心的种类292

8.9 ASIC的封装294

8.9.1 ASIC封装类型295

8.9.2 封装选择原则300

思考题与习题301

参考文献302