集成电路版图设计教学大纲

集成电路版图设计教学大纲目录一、课程开设目的与要求 67二、教学中应注意的问题 67三、教学内容 67第一章半导体器件理论基础 67第二章集成电路制造工艺 68第三章操作系统与华大九天软件 68第四章电阻 68第五章电容和电感 68第六章二极管与外围器件 69第七章双极型晶体管 69第八章MOS场效应晶体管 69第九章集成电路版图设计实例 69四、教学课时分配 70五、实践环节安排 71六、教材及参考书目 72课程名称：集成电路版图设计课程编号：055514英文名称：ICLayoutDesign课程性质：独立设课课程属性：专业课应开学期：第4学期学时学分：课程总学时48，其中实验学时8。课程总学分3学生类别：本科生适用专业：电子科学与技术专业的学生。先修课程：大学物理、电磁场、微电子工艺等课程。一、课程开设目的与要求本课程是电子科学与技术专业所开设的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握集成电路版图设计的基本原理和方法。理解集成电路中常用电子元器件的版图设计基本原理，学会应用相关集成电路设计软件进行版图设计的方法。掌握华大九天集成电路设计软件的使用方法。学会电路分析和版图设计的基本方法。为学生进一步学习有关集成电路设计等方面的课程打下良好的理论基础。二、教学中应注意的问题本课程的需要学生掌握一些基本的集成电路设计的概念和微电子工艺的基本知识，而学生的微电子工艺课程尚未完全学完，故教学中应引起注意，可适当延伸讲授，重在培养学生使用软件设计、分析和版图设计的能力。最好是能够采取边讲边练的方式授课。三、教学内容第一章半导体器件理论基础重点与难点：重点在于PN结和MOS场效应晶体管的结构与特性。难点在于MOS场效应晶体管的工作原理。基本要求：要求掌握半导体器件的基本理论基础，包括半导体的电学特性，PN结的结构与特性，MOS场效应晶体管和双极型晶体管特性。1.1半导体的电学特性1.2PN结的结构与特性1.3MOS场效应晶体管1.4双极型晶体管第二章集成电路制造工艺重点与难点：重点在于CMOS集成电路工艺流程。难点在于工艺变化对于MOS器件电学特性的影响。基本要求：掌握集成电路制造工艺的基本工艺流程。掌握各个工艺制备步骤或技术在集成电路制造中的目的和基本作用，形成一个CMOS集成电路工艺流程的基本概念。具体的工艺技术在微电子工艺课程中讨论。2.1硅片制备2.2外延工艺2.3氧化工艺2.4掺杂工艺2.5薄膜制备工艺2.6光刻技术2.7刻蚀工艺2.8CMOS集成电路基本工艺流程第三章操作系统与华大九天软件重点与难点：重点在于linux系统和华大九天软件。难点在于linux参数的使用。基本要求：掌握linux系统的使用方法，华大九天软件的DM管理器，电路原理图的画法，符号图的画法以及电路的前仿真方法，版图的基本设计界面等。3.1Unix操作系统3.2Linux操作系统3.3虚拟机3.4Cadence软件补充：华大九天软件第四章电阻重点与难点：重点在于集成电路电阻的设计和计算方法。难点在于工艺误差对于电阻计算的影响。基本要求：掌握方块电阻的概念，集成电路电阻的设计和计算方法。会用软件设计多晶硅电阻、阱电阻。4.1概述4.2电阻率和方块电阻4.3电阻的分类与版图4.4电阻设计依据4.5电阻匹配规则第五章电容和电感重点与难点：重点在于集成电路电容和电感的设计和计算方法。难点在于工艺误差对于电容计算的影响。基本要求：掌握电容和电感的设计和计算方法。会用软件设计MIM电容，电感。5.1电容5.2电感第六章二极管与外围器件重点与难点：重点在于二极管、压焊块、连线的设计方法。难点在于二极管、压焊块、连线的版图设计。基本要求：重点内容：掌握二极管、压焊块、连线的设计方法。会用软件设计PN二极管，压焊块和连线。6.1二极管6.2外围器件第七章双极型晶体管重点与难点：重点在于双极型晶体管的版图设计方法和规则。难点在于双极型晶体管的版图设计。基本要求：掌握双极型晶体管的版图设计方法和规则。会用软件设计NPN、PNP双极型晶体管。7.1概述7.2发射极电流集边效应7.3双极型晶体管的分类与版图7.4双极型晶体版图匹配规则第八章MOS场效应晶体管重点与难点：重点在于MOS管的版图设计方法和技巧。难点在于MOS管的拆分与合并。基本要求：掌握MOS管的版图设计方法和技巧，棍棒图的使用方法。会用软件设计NMOS和PMOS晶体管8.1概述8.2MOS管的版图8.3MOS晶体管版图设计技巧8.4棍棒图8.5MOS管的匹配规则第九章集成电路版图设计实例重点与难点：重点在于集成电路的版图设计方法和技巧。难点在于芯片总体设计。基本要求：重点内容：掌握集成电路的版图设计方法和技巧。会用软件设计基本反相器、与非门的版图。9.1常用版图设计技巧9.2数字版图设计实例9.3版图设计前注意事项9.4版图设计中注意事项9.5静电保护电路版图设计实例9.6运算放大器版图设计实例9.7带隙基准源版图设计实例9.8芯片总体设计四、教学课时分配本课程计划课时48学时，其中理论授课40学时，实验授课8学时。教学课时分配表章次课时分配（学时）授课实验课外讨论备注绪论-集成电路设计概述2第1章半导体器件理论基础4第2章集成电路制造工艺4第3章操作系统与软件4第4章电阻42第5章电容与电感42第6章二极管与外围器件62第7章双极型晶体管4第8章MOS场效应晶体管62第9章集成电路版图设计实例2合计408总授课学时数48课堂教学中，教师应精心组织教学内容，注重发挥学生在教学活动中的主体作用和教师的主导作用，注重采用多种教学形式提高课堂教学质量。在宏观上，应引导学生对课程内容的总体把握，使学生能够触类旁通；在微观上，应启发学生能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题、解决问题，突出数字信号处理的技术及应用。根据实际情况，可适当增加2学时的引论，对集成电路设计的基本情况进行概述。习题和大作业：精心设计大作业和习题，使学生能够综合应用所学理论和方法解决实际问题，进一步掌握课程的基本理论。习题侧重学生对基本内容和基本方法的掌握，大作业侧重学生综合能力及分析能力的锻炼和提高。在教学手段与方法改革过程中，最突出的是实验课贯穿于理论教学的全过程，科学技术与课程内容的紧密结合，软件仿真与硬件实现的有机结合。课程考核：将理论考核与实验考核有机结合，突出理论联系实际，而不是公式的简单套用和内容的简单再现。加大实验课题在考核中的比重。学生在期末提交一本完整的实验课题报告，并且在期末考试增加实验项目的考核。五、实践环节安排实验是教学的重要环节。通过实验来验证、巩固课堂所学的理论知识，培养锻炼学生的实践能力，进一步提高学生的分析问题解决问题的能力。基本要求：每次实验课前，学生应预习实验讲义，明确实验目的和任务，拟定实验步骤，并认真复习与实验内容相关的理论。实验过程中严格按实验规程操作。爱护实验仪器设备。实验完成后要写出实验报告，其内容包括实验数据的整理和计算，对实验结果及实验中出现的问题的分析讨论，对实验方法的建议等。实验报告一律用规定的格式书写。本课程实验共8学时4个实验。实验具体内容如下。实验课时分配表实验内容