超大规模集成电路设计基础 第一讲 微电子技术概况

自世界上第一块集成电路问世以来,微电子学技术便以迅猛异常的速度向前发展。小规模中规模到大规模集成电路的发展不到10年,而大规模到超大规模集成电路的发展也不到10年,现在已发展到巨型规模集成电路。目前集成电路技术的发展已日臻完善,集成电路芯片的应用也渗透到国民经济各个部门和科学技术各个领域之中,因而对当代经济发展和科技进步产生了不可估计的作用,特别是对计算机科学的发展起到了更加重要的作用。集成电路技术发展的一个显著特点是集成度不断提高,因而给电子系统带来了功能多、可靠性高、速度快、功耗低、寿命长和成本低等诸多优点。这样就极大地推进了整个电子技术的革新和普及,并使它渗透到国民经济各个部门和科学技术各个领域以及家用电器和日常生活的各个方面。随着集成电路技术的飞跃发展,集成电路系统的芯片设计技术已成为现代电子线路系统工程师和广大科技人员必备的基本功。为了推广集成电路技术和满足广大读者的需要,简明扼要地介绍超大规模集成电路的概貌、芯片中的基本电路形式和设计方法、适当给出超大规模集成电路的基本单元和系统设计的全过程已摆在本刊面前,为此我们组织并开辟这个专题讲座。本讲座共分十讲。第一讲微电子技术概况;第二讲NMOS 集成电路基础;第三讲NMOS 超大规模集成电路的结构特性;第四讲NMOS 超大规模集成电路的基本单元电路;第五讲CMOS 集成电路基本单元电路;第六讲CMOS 集成电路的主要设计问题;第七讲VLSI 芯片设计技术;第八讲VLSI 计算机辅助设计;第九讲NMOS 芯片设计实例“零中频QPSK”解调器”;第十讲超高速砷化镓集成电路综述。本讲座第一～第四讲和第七～第十讲由中科院遥感卫星地面站刘以暠付研究员撰写,第五、六讲由清华大学微电子所总工程师张建人教授撰写。由于时间仓促,有部分稿件内容早已成形,所以讲座内容可能不够全面或有些缺陷,这只能在今后有机会时以单篇形式给予介绍,以弥补其不足。欢迎广大读者对本讲座提供宝贵意见。     

超大规模集成电路设计基础 第二讲 NMOS 集成电路基础

<正> 2.1 增强型与耗尽型NMOS晶体管NMOS集成电路中最小单元是两种场效应晶体管,即增强型和耗尽型NMOS场效应管,分别简称为NMOS(E)和NMOS(D),其符号和结构如图2.1所示。     

超大规模集成电路设计基础 第四讲 NMOS VLSI基本单元电路

<正> 4.1 非门非门即反相器,是逻辑系统中最基本的单元。逻辑单元电路结构设计主要考虑的是小时延,小面积,低功耗。而这三个因素又是相互制约的,设计时应根据实际情况,综合考虑,折衷选择。对非门的设计,从时延上看,当上拉管和下拉管     

超大规模集成电路设计基础 第七讲 NMOS超大规模集成电路芯片设计技术

<正> 7.1 参数分析在第一讲已经谈到,超大规模集成电路可以是系统集成,即一个具有独立功能的完整的电路系统被设计、制造在一块芯片上,故又称作集成系统。平均门延迟功耗积Kg=(?)gPg 是表征集成系统性能的综合性指标。其中rg 是一个等效门单元的平均时延,其倒数     

超大规模集成电路设计基础 第三讲 NMOS VLSI的结构特性

<正> 3.1 NMOS VLSI拓扑结构NMOS集成电路是多层布线的三维立体结构,整个电路完全由各层特定宽度的线条构成。一条扩散层线条与一条多晶层线条相交叉,即形成一MOS 管。故电路中的连接线占芯片结构的绝大部分面积。因此VLSI芯片设计中,多层布线的技术对简化结构,缩小面积、提高集成度就十分重要;而它所含元器件——MOS管的数量多少,相对来说就显得不很重要了。     

超大规模集成电路设计基础 第十讲 超高速砷化镓集成电路介绍

<正> 10.1 概述近十年来,数字集成技术在高速和高集成度两个方面的发展十分迅速。由于计算机和数字通信等发展的强烈需求,使超高速集成逻辑成为数字集成技术发展的一个重要前沿,目前认为,砷化镓(GaAs)半导体集成电路,是最有前途的。在第一讲中已经提到,GaAs 材料中的电子迁移率很高,有效质量只是硅材料中电子的7%。GaAs 场效应管(FET)沟道中的电子迁移率要比硅FET 管高     

超大规模集成电路设计基础 第九讲 NMOS芯片设计实例——零中频QPSK解调器

<正> 9.1 引言在上述各讲的基础上,本讲介绍在数字卫星通信领域中的一个全定制NMOS 集成电路芯片设计实例,即零中频数字化QPSK 解调器的设计。众所周知,在数字传输信道中,由于频率响应或冲击响应不理想,引起符号波形际间的干扰,造成误码率恶化。抑制际间干扰,通常采用均衡技术(包括频域均衡和时域均衡)。但监视和均衡数字信道的特     

起大规模集成电路设计基础 第八讲 VLSI计算机辅助设计

<正> 8.1 VLSI/CAD 的涵义如前所述,计算机辅助设计(CAD)是进行VLSI芯片设计的主要手段。若在面积为数十平方毫米的芯片上设计包含数十万器件的复杂电路的多层几何图形,则完全超越了单纯手工设计的可能性,因此VLSI技来的发展是和CAD 技术紧密结合在一起的。没有