VLSI设计基础(数字集成电路设计基础)
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课程评价
spContent=集成电路(Integrated Circuit)在我们的数字化生活中无处不在,是绝大部分电子产品运行的核心,而其中绝大部分是超大规模集成电路(VLSI)。遵循着“摩尔定律”,其集成度、功能和性能的大幅度提升,创造了空前的奇迹。想知道这背后的原理吗?请跟随本门课程进入到超大规模集成电路的设计领域。
—— 课程团队
课程概述

       本门课是微电子专业的主干课程,专注于超大规模集成电路的设计技术,适合电子和计算机相关专业的本科生和研究生,也适合工作后需要重温专业基础知识的工程师。

      课程教学内容为超大规模集成电路设计的基础理论与基本方法,从VLSI的主流技术介绍入手引入VLSI设计的四个主要技术基础:器件与工艺基础,集成电路电路基础,版图基础和CAD基础。主要内容如下:

       第一章:VLSI设计概述,了解当今VLSI系统设计的方法与技术。第二章:MOS器件与工艺基础:掌握MOS器件的基本结构、模型与特性;掌握CMOS反相器和逻辑电路设计方法,掌握时序逻辑电路;了解集成电路制造工艺过程。第三章:设计与工艺接口,了解设计与工艺的关系及接口。第四章:晶体管规则阵列设计技术,掌握四种主要的规则阵列集成电路设计技术。第五章:单元库设计技术,掌握标准单元和IO的设计,建立系统模块化设计的思想;认识集成电路的基本版图。第六章:微处理器,建立系统集成的概念,了解微处理器电路设计系统的构成和设计的过程。

  本课程受“江苏高校品牌专业建设工程资助项目”资助,特此鸣谢。

授课目标
了解当今VLSI系统设计的方法与技术;掌握MOS器件的基本结构、模型与特性,掌握基本的组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理;了解半导体工艺基本过程;认识集成电路的基本版图;掌握主要的集成电路设计技术,建立系统集成和系统模块化设计的思想。最终具备开展集成电路设计的基础知识和基本方法。
课程大纲

1、 器件与工艺基础。

(1)   器件基础。要求掌握MOS器件的基本工作原理,掌握基本的公式、定律以及相互关系,了解基本物理效应及其对电路性能的影响。

(2)   工艺基础。要求了解基本的半导体工艺技术,了解CMOS工艺的基本流程。

2、 集成电路基础。

(1)   CMOS组合逻辑电路的设计。要求掌握基本CMOS组合逻辑门电路的结构与设计,掌握CMOS组合逻辑门的设计,理解等效倒相器的等效原理,掌握采用等效倒相器技术设计各种CMOS逻辑门电路中各晶体管尺寸的设计计算方法。

(2)   CMOS时序逻辑电路的设计。要求掌握D触发器的原理和基本的时序参数,理解同步电路的基本构成方法。

(3)   晶体管规则阵列设计技术。要求掌握ROM、晶体管开关、PLA的基本构造,掌握用这些技术实现组合逻辑的方法。了解门阵列设计技术与方法。了解晶体管规则阵列技术在VLSI 中的应用。

(4)   单元库设计技术。了解单元库设计技术,理解VLSI基本设计理念,掌握标准单元库和输入/输出单元库的设计技术与应用。

(5)   微处理器设计。了解用于微处理器的电路构成原理和基本结构,了解其基于基本MOS单元的设计与应用,了解片上存储器的基本设计方法和指标。

3、 版图设计基础。

(1)   MOS器件版图。掌握MOS器件版图的基本形式,了解MOS器件与版图对应的剖面结构,了解版图设计的多样性。

(2)   电路版图。掌握简单的标准单元版图设计,能够认识与判读较复杂的门阵列、标准单元和I/O单元版图。

4、 计算机辅助设计基础。

了解典型的集成电路CAD系统组织结构,运行模式以及在VLSI设计过程中如何组织和运用各设计软件。


预备知识

    希望弱电类专业的大学生和研究生选课,或对集成电路设计感兴趣的、具备一定的电路知识基础的人员。电路原理和数字逻辑电路的基本概念是必须的。半导体原理和器件最好懂一点,但不用太多。

   


证书要求

完成课程学习;

完成考核内容:作业:30%,测试:30%,期末考试:35%论坛讨论 5%

考核的三项内容之和>=60分,视为合格

课程结束后公布成绩。


参考资料

一、教材: 李伟华,《VLSI设计基础》

       (第三版) 电子工业出版社

二、主要参考书:

Jan.M.Rabaey, Anantha Chandrakasan:Digital Integrated Circuits, A Design Perspective

中译本:《数字集成电路-电路、系统与设计》, 周润德译,电子工业出版社