《现代半导体集成电路原理》课程教学大纲

《现代半导体集成电路原理》课程教学大纲课程编号：0603069课程总学时/学分：54/3（其中理论54学时，实验0学时）课程类别：专业任选课一、教学目的和任务：现代半导体集成电路原理是电子科学与技术、微电子科学与工程专业的一门主干课，是一门发展快、应用广、实践性强的课程。通过课程的教学，使学生掌握模拟、数字集成电路（IC）的基本知识；掌握各单元电路的功能及分析方法；掌握IC设计、IC线路分析和版图设计的方法；进一步理解和学习器件工艺原理和集成电路的分析与设计等知识，启迪学生在微电子集成器件及材料学科领域的创新意识；并能综合运用本课程知识，提高阅读、分析和改进IC线路和版图的思维能力，适应半导体器件和集成电路技术的飞速发展。二、教学基本要求：该课程在学习完《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》、《半导体物理》等课程的基础上，全面系统地介绍半导体集成电路的基本原理、基本电路和基本分析方法。课程全部内容分为四部分：第一部分介绍集成电路的基础知识和基本电路模型，第二部分主要介绍模拟、数字集成电路的具体元件构成和功能模块及其作用原理，第三部分CMOS开关电容电路、数据转换电路及接口电路的原理，第四部分讨论集成电路的设计方法和步骤。本课程要求学生了解双极性集成电路和MOS集成电路的工艺特点；掌握双极性集成电路中TTL、ECL、I2L电路和CMOS集成电路的组成和工作原理；要求学生掌握集成电路传统设计方法和近现代设计方法的差异以及典型的集成电路设计方法；能进行电路图设计并对电路进行直流分析、瞬态分析；能利用设计软件进行版图设计，满足设计规则，并进行版图与电路图一致性的检查，得到最终的版图，并且对版图进行验证，提取相关参数。三、教学内容及学时分配：第一章集成电路器件与模型（2学时）教学要求：1、掌握MOS晶体管原理、模型及特性效应；2、掌握双极性晶体管原理及大、小信号模型；3、了解集成电路中的无源元件及制造方法。教学重点：MOS、双极性晶体管原理教学难点：无源器件的形成机理。第二章集成电路制造技术（2学时）教学要求：1、掌握双极性元器件的基本工艺与器件结构；2、掌握CMOS元器件的基本工艺与器件结构。教学重点：双极性、CMOS器件基本工艺流程与结构教学难点：CMOS器件结构第三章晶体管－晶体管逻辑（TTL）电路(4学时)教学要求：1、掌握六管单元TTL与非门的原理、特性；2、掌握STTL和LSTTL电路的特性；3、掌握TTL门电路逻辑扩展和各种简化逻辑门。教学重点：TTL门电路逻辑扩展和各种简化逻辑门。教学难点：各种简化逻辑门的分析第四章发射极耦合逻辑与集成注入逻辑电路（6学时）教学要求：1、掌握ECL电路的组成、工作原理及逻辑扩展；2、掌握集成注入逻辑电路的原理、逻辑组合及与TTL之间的接口教学重点：ECL电路及集成注入逻辑电路的原理教学难点：集成注入逻辑电路的原理第五章双极性模拟集成电路（4学时）教学要求：1、掌握双极性基本模拟单元电路的原理；2、掌握集成运算放大器的各部分组成及原理。教学重点：集成运算放大器的各部分组成及原理教学难点：基准源电路的原理。第六章CMOS基本逻辑电路（4学时）教学要求：1、掌握CMOS基本逻辑门电路原理；2、掌握CMOS传输门逻辑电路；3、掌握CMOS触发器的原理；4、了解CMOS多米诺逻辑教学重点：CMOS门电路、传输门逻辑、触发器。教学难点：CMOS多米诺逻辑。第七章CMOS数字电路子系统（4学时）教学要求：1、掌握CMOS二进制加法器、以为寄存器、数字乘法器的原理；2、了解CMOS算数逻辑单元电路。教学重点：CMOS加法器、寄存器、乘法器的原理与设计方法教学难点：移位寄存器的原理设计。第八章现代半导体存储器（4学时）教学要求：1、了解存储器的分类、结构；2、掌握闪速存储器的原理、可靠性问题；3、了解静态存储、动态存储的原理教学重点：存储器的原理教学难点：存储器的原理。第九章CMOS基本模拟电路（4学时）教学要求：1、掌握CMOS基本模拟单元电路的原理；2、掌握CMOS基本模拟放大器、差分放大器的原理；3、了解基准源电路的原理。教学重点：CMOS基本模拟放大器、差分放大器的原理教学难点：基准源电路的原理。第十章CMOS运算放大器（4学时）教学要求：1、掌握CMOS两级运算放大器的结构、设计方法；2、了解高速CMOS运算放大器的结构及设计方法。教学重点：CMOS两级运算放大器的结构、设计方法。教学难点：高速CMOS运算放大器的结构及设计方法。第十一章CMOS开关电容电路（4学时）教学要求：1、掌握CMOS开关电容等效电路的原理；2、了解开关电容积分电路、滤波器的原理；教学重点：CMOS开关电容等效电路的原理。教学难点：开关电容滤波器的原理。第十二章CMOS数据转换器（4学时）教学要求：1、了解A/D、D/A转换器的性能指标；2、掌握A/D、D/A转换器的分类、原理。教学重点：A/D、D/A转换器的原理。教学难点：A/D、D/A转换器的原理。第十三章CMOS锁相环（PLL）教学要求：1、掌握锁相环的原理；2、了解PLL技术及非理想效应；教学重点：数字PLL原理教学难点：电荷泵PLL原理。第十四章集成电路版图设计教学要求：1、掌握集成电路版图设计基础知识；2、掌握双极性集成电路版图设计过程；3、了解CMOS集成电路版图设计方法；教学重点：版图设计基础知识教学难点：CMOS集成电路版图设计方法。第十五章集成电路的可靠性设计与可测性设计（2学时）教学要求：1、掌握集成电路的可靠性设计与可测性设计措施2、了解故障模型的建立方法；教学重点：集成电路的可靠性设计与可测性设计措施教学难点：故障模型的建立方法。第十六章片上系统（SOC）设计初步教学要求：了解片上系统（SOC）设计的方法学及部分硬件描述语言教学重点：片上系统（SOC）设计的方法学教学难点：部分硬件描述语言四、推荐教材及参考书目推荐教材：1．杨银堂等编著.《现代半导体集成电路》电子工业出版社.2009年4月2．朱正涌编著.《半导体集成电路》.清华大学出版社，2009.10参考书目：1．张廷庆等编著.《半导体集成电路》.上海科学技术出版社，19882．张建人编著.《MOS集成电路分析与设计基础》.电子工业出版社，