超大规模集成电路分析与设计(21世纪微电子学专业规划教材)

由王源、贾嵩、崔小欣、王润声、甘学温编著的 《超大规模集成电路分析与设计(21世纪微电子学专 业规划教材)》是在学生对CMOS逻辑电路有一定了解 的基础上，讨论CMOS超大规模集成(VLSI)电路的原理 与设计的。本书第一章介绍CMOS VLsI电路发展的基 本理论——scaling down理论，分析器件特征尺寸减 小对CMOS VLSI电路的影响。该书第二、三、四章是 CMOS VLSI电路分析的重点，主要分析构成数字系统 的存储器、运算器和控制器的结构、电路工作原理和 设计考虑。第五章讨论CMOS VLSI电路和版图的设计 方法，重点讲解全定制和半定制设计方法。第六章对 SOI CMOS和．BiC2MOS技术做一个简单介绍，并讨论 了CMOS技术的发展趋势。 本书内容是基于作者给“微电子学与固体电子学 ”专业研究生讲授“VLSI电路分析与设计”课程中多 年的教学积累加工整理而成的，本书的特点是深入到 电路层级和器件层级的分析。书中引用了大量的文献 资料，反映了CMOS VLSI电路发展中的重要研究成果 。本书内容先进、讲解透彻、便于自学。本书可以作 为电子科学与技术学科，特别是微电子学科的研究生 和高年级本科生的教材。对于从事CMOS VLSI电路设 计、制作和应用的研究人员和工程技术人员也有重要 的参考价值。

第一章 MOS器件按比例缩小及其影响 1.1 CMOS器件和电路的基本知识 1.1.1 MOS器件的结构和原理 1.1.2 CMOS逻辑电路基础 1.2 按比例缩小理论 1.2.1 CE规则按比例缩小理论 1.2.2 CV规则按比例缩小理论 1.2.3 优化的按比例缩小规则 1.2.4 CMOS按比例缩小的趋势 1.3 高场效应对小尺寸器件性能的影响 1.3.1 栅氧化层减薄的限制 1.3.2 热电子效应 1.3.3 迁移率退化和速度饱和 1.3.4 源一漏穿通和击穿 1.4 器件参数涨落的影响 1.4.1 杂质随机分布的影响 1.4.2 栅线条边沿粗糙的影响 1.4.3 其他工艺因素的影响以及各种因素的比较 1.5 寄生效应的影响 1.5.1 MOs晶体管中的寄生效应 1.5.2 互连线的寄生效应 参考文献 第二章 VLSI存储器 2.1 VLSI存储器概述 2.1.1 存储器的分类 2.1.2 存储器的发展现状与趋势 2.1.3 存储器的总体结构 2.2 DRAM存储器设计 2.2.1 DRAM单元设计 2.2.2 DRAM单元结构的发展 2.2.3 DRAM单元阵列设计 2.2.4 DRAM的刷新 2.3 SRAM存储器设计 2.3.1 SRAM单元设计 2.3.2 SRAM单元的稳定性 2.3.3 改进的SRAM单元 2.3.4 SRAM阵列设计 2.4 不挥发性存储器 2.4.1 掩膜式ROM 2.4.2 多晶硅电阻编程ROM 2.4.3 EPROM／E2PROM 2.4.4 快闪存储器(FlashMemory) 2.4.5 电荷俘获存储器(CTM) 2.5 新型存储器 2.5.1 铁电随机存储器(FeRAM) 2.5.2 磁阻随机存储器(MRAM) 2.5.3 相变随机存储器(PRAM) 2.5.4 阻变随机存储器(RRAM) 2.5.5 新型存储器小结 2.6 存储器外围电路设计 2.6.1 译码器 2.6.2 地址缓冲器 2.6.3 输出缓冲器 2.6.4 时钟发生器 2.6.5 参考电压 2.6.6 外围电路的减小亚阈值电流技术 参考文献 第三章 运算器 3.1 加法器 3.1.1 全加器 3.1.2 多位加法器结构 3.1.3 加法器电路结构 3.1.4 基于加法器的算术逻辑单元 3.2 乘法器 3.2.1 乘法算法 3.2.2 乘法器结构 3.2.3 波茨算法 3.3 移位器 3.3.1 简单移位器 3.3.2 对数移位器 3.3.3 筒式移位器 3.4 运算器的其他部分 3.4.1 寄存器堆 3.4.2 堆栈 3.4.3 总线 参考文献 第四章 控制器 4.1 有限状态时序机 4.2 存储程序控制 4.3 控制器的电路实现 4.3.1 PROM的逻辑特点 4.3.2 可编程逻辑阵列(PLA) 4.3.3 用PLA实现时序逻辑 4.3.4 PLA电路的优化 4.4 微程序控制 4.4.1 微程序控制简介 4.4.2 微程序控制原理 4.4.3 微程序控制器的设计 4.4.4 微程序控制器的设计实例 4.5 控制器的低功耗优化技术 参考文献 第五章 集成电路设计方法 5.1 集成电路设计方法概述 5.2 全定制设计方法 5.2.1 全定制设计流程 5.2.2 全定制的版图设计 5.2.3 版图设计规则 5.3 半定制设计方法 5.3.1 半定制设计流程 5.3.2 基于门阵列的设计方法 5.3.3 基于标准单元的设计方法 5.3.4 基于PLD的设计方法 5.3.5 基于IP核的SoC设计方法 参考文献 第六章 SoI、BiCMOS和纳米CMos技术 6.1 SOI技术 6.1.1 SOICMOS的工艺与器件特性 6.1.2 SOICMOS电路 6.2 BiCMOS技术 6.2.1 BiCMOS基本结构和工艺 6.2.2 基本的BiCMOS逻辑门 6.2.3 BiCMOS在VLSI中的应用 6.3 新型纳米CMOS器件技术 6.3.1 纳米CMOS器件与电路的挑战 6.3.2 纳米CMOS器件的新技术 6.3.3 纳米CMOs新器件与后摩尔时代的展望 参考文献 附录1 集成电路发展历史的大事记 参考文献 附录2 主要物理常数 附录3 Si、SiO2、Si3N4在300k的主要特牲 附录4 常用单位词头 符号表