1、1数字集成电路教学大纲课程编号：MI4221013 课程名称：数字集成电路 英文名称：Digital Integrated Circuits学时： 46 学分：3课程类型：限选 课程性质：专业课适用专业：微电子学 先修课程：双极型器件物理，场效应器件物理开课学期：7 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：通过本课程的学习，使学生掌握数字集成电路和系统的基本单元、结构、电学特性和测试技术，为数字集成电路的设计提供基础。任务：掌握基本门电路的组成、分析方法、基本特性，以及集成化数字子系统的组成和特点等；掌握现代半导体存储器的单元结构、基本特性及应用；了解超大规模数字集成电路的可测性设计
2、方法学，以及片上系统（SOC）设计方法学。二、本课程与其它课程的联系和分工本课程的先修课程是双极型器件物理和场效应器件物理。三、课程内容及基本要求（一）集成电路器件与模型 （4 学时）具体内容：MOS 晶体管及模型，双极型晶体管及模型，集成晶体管的 Spice 模型。1.基本要求（1）掌握集成电路中 MOS 晶体管的结构、小信号等效电路。（2）掌握集成电路中双极晶体管的结构、小信号等效电路。（3）掌握器件的 Spice 模型。2.重点、难点重点：集成 MOS 晶体管及模型，集成双极型晶体管及模型，集成晶体管的 Spice 模型。难点：集成晶体管的 Spice 模型。3.说明：该内容是集成电路的
3、设计、分析和仿真基础。（二）集成电路制造技术（6 学时）具体内容：集成电路基本制造技术、基本 CMOS 工艺与器件结构、基本双极工艺与器件结构、基本 BiCMOS 工艺。1.基本要求（1）了解集成电路基本制造技术。（2）掌握基本 CMOS 工艺与器件结构。2（3）掌握基本双极工艺与器件结构。（4）了解基本 BiCMOS 工艺。2.重点、难点重点：集成电路基本制造技术、基本 CMOS 工艺与器件结构、基本双极工艺与器件结构。难点：基本 CMOS 工艺与器件结构、基本双极工艺与器件结构。3.说明：该内容是集成电路物理设计的基础。（三）晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路（4 学时）具体内容：集成 TT
4、L 与非门、STTL 和 LSTTL 电路、TTL 门电路逻辑扩展、简化逻辑门。1.基本要求（1）熟练掌握集成 TTL 与非门与设计。（2）掌握集成 STTL 和 LSTTL 电路与设计。（3）掌握集成 TTL 门电路逻辑扩展、简化逻辑门。2.重点、难点重点：集成 TTL 与非门、STTL 和 LSTTL 电路、TTL 门电路逻辑扩展、简化逻辑门及设计。难点：集成逻辑电路的物理效应。3.说明：该内容是双极数字集成电路设计的基础。（四）发射极耦合逻辑（ECL）与集成注入逻辑（I 2L）电路（ 4 学时）具体内容：ECL 电路、I 2L 电路、ECL 和 I2L 工艺与版图设计。1.基本要求（1）
5、熟练掌握集成 ECL 电路与设计。（2）熟练掌握 I2L 电路与设计。（3）掌握集成 ECL 和 I2L 工艺与版图设计。2.重点、难点重点：集成 ECL 电路、I 2L 电路、版图设计。难点：高速低功耗电路的设计。3.说明：该内容是高速、低功耗双极数字集成电路设计的基础。(五) CMOS 基本逻辑电路（10 学时）具体内容：CMOS 逻辑门电路、CMOS 传输门逻辑、CMOS 触发器、CMOS 多米诺逻辑、CMOS 施密特触发器。1.基本要求（1）熟练掌握 CMOS 逻辑门电路、CMOS 触发器的基本结构、特性与设计。（2）熟练掌握 CMOS 施密特触发器的基本结构、特性与设计。（3）掌握
6、CMOS 传输门逻辑、CMOS 多米诺逻辑的基本结构、特性与设计。2.重点、难点重点：CMOS 逻辑门电路、CMOS 触发器、CMOS 施密特触发器。3难点：CMOS 触发器、CMOS 施密特触发器。3.说明：该内容是 CMOS 数字集成电路设计的基础。（六） CMOS 数字电路子系统（4 学时）具体内容：CMOS 二进制加法器电路、CMOS 移位寄存器、CMOS 数字乘法器、CMOS 算术逻辑单元（ALU） 。1.基本要求（1）熟练掌握 CMOS 二进制加法器电路的基本结构、特性及设计。（2）熟练掌握 CMOS 移位寄存器的基本结构、特性与设计。（3）掌握 CMOS 数字乘法器、CMOS 算
7、术逻辑单元（ALU）的基本结构、特性与设计。2.重点、难点重点：CMOS 二进制加法器电路，CMOS 移位寄存器，CMOS 数字乘法器，CMOS 算术逻辑单元（ALU） 。难点：CMOS 二进制加法器电路，CMOS 数字乘法器。3.说明：该内容是模块化 CMOS 数字集成电路设计的基础。（七）现代半导体存储器（8 学时）具体内容：掩模编程只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程 ROM、电可擦除可编程 ROM、闪存（Flash Memory） 、ROM 的存取时间、静态随机存取存储器（SRAM ） 、动态随机存取存储器（DRAM） 。1.基本要求（1）熟练掌握存储器的结构及特性。（2）熟练掌
8、握掩模编程只读存储器、电可擦除可编程 ROM、闪存、静态随机存取存储器、动态随机存取存储器的结构及特性。（3）掌握可编程只读存储器、可擦除可编程 ROM、ROM 的存取时间。2.重点、难点重点：掩模编程只读存储器、电可擦除可编程 ROM、闪存、静态随机存取存储器、动态随机存取存储器难点：存储器的结构设计与特性。3.说明：该内容是 CMOS 数字集成电路设计中存储器设计及应用的基础。（八）集成电路可靠性设计与可测性设计（2 学时）具体内容：集成电路可靠性设计，集成电路可测性设计。1.基本要求（1）掌握集成电路可靠性设计。（2）掌握集成电路可测性设计。2.重点、难点重点：集成电路可靠性设计、集成电
9、路可测性设计难点：集成电路可测性设计。3.说明：该内容是 CMOS 数字集成电路可靠性设计及大规模集成电路设计的基础。（九）片上系统（SOC）设计初步（4 学时）4具体内容：SOC 设计方法，SOC 仿真技术，SOC 验证技术。1.基本要求（1）熟悉 SOC 设计方法和验证技术。（2）了解 SOC 仿真技术。2.重点、难点重点：SOC 设计方法、SOC 验证技术。难点：SOC 验证技术。3.说明：该内容是 SOC 设计的基础。四、教学安排及方式总学时 46 学时，讲课 40 学时，多种教学形式 6 学时。教学环节教学时数课程内容讲 课实 验习 题 课讨 论 课上 机参观或看录像 小 计集成电路器件与模型 4 4集成电路制造技术 4 1 1 6晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路 4 4发射极耦合逻辑（ECL）与集成注入逻辑（I 2L）电路4 4CMOS 基本逻辑电路 8 1 1 10CMOS 数字电路子系统 4 4现代半导体存储器 8 8集成电路可靠性设计与可测性设计 2 2片上系统（SOC）设计初步 2 1 1 4五、考核方式笔试（闭卷） 。各教学环节占总分的比例:平时测验及作业：20%，期末考试：80%六、推荐教材与参考资料K.Martin，数字集成电路设计（影印版） ，北京：电子工业出版社，2002 年。（执笔人：朱樟明 审核人：杨银堂）52005 年 8 月 13 日
