《模数混合集成电路设计》教学大纲 课程性质专业必修课 课程编号xx417401 课程名称模数混合集成电路设计 适用专业 电子信息科学与技术 先修课程 模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件 总学时32 其中理论24学时，实验8学时学分数2 一、课程简介 《模数混合集成电路设计》是电子信息科学与技术专业的一门重要的必修课。本课 程较全面地介绍了半导体集成电路的基本原理，内容包括集成电路中的元器件的结构、 特性；集成电路的典型工艺；常用的CMOS集成电路的电路结构、工作原理；集成电路 的设计方法和计算机辅助设计。通过学习，使学生能够基本掌握半导体集成电路的分析 和设计方法。 学习该课程之前应先修模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 知识目标：1、应该掌握的定义、基本概念与基本原理：集成双极晶体管及集成双 极晶体管的寄生效应；MOS晶体管及MOS晶体管的寄生效应；集成电阻、集成电容、互 连线：扩散与离子注入、光刻与刻蚀技术、化学气相淀积隔离、接触和互连技术、封装 技术；双极集成电路工艺流程与MOS集成电路工艺流程；TTL与非门、I2L电路基本单 元的结构：MOS集成电路(CMOS反相器、多路开关、算术逻辑单元、寄存器)：存储器 (ROM、PROM、EPROM、E2PROM);集成电路设计和CAD系统（集成电路设计流程、集成电 路设计规则、VHDL软件、Cadence软件)： 能力目标：1、掌握半导体集成电路基础理论和基本知识；2、具有系统工程思想和 较强的逻辑思维能力以及分析问题、解决问题的能力：3、掌握半导体集成电路器件与 系统的分析、测试和应用的基本技能：4、具有综合运用科学理论和工程技术知识、分 析解决工程问题的基本能力： 三、课程教学基本要求
1 《模数混合集成电路设计》教学大纲 课程性质 专业必修课 课程编号 xx417401 课程名称 模数混合集成电路设计 适用专业 电子信息科学与技术 先修课程 模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件 总学时 32 其中理论 24 学时，实验 8 学时 学分数 2 一、课程简介 《模数混合集成电路设计》是电子信息科学与技术专业的一门重要的必修课。本课 程较全面地介绍了半导体集成电路的基本原理，内容包括集成电路中的元器件的结构、 特性；集成电路的典型工艺；常用的 CMOS 集成电路的电路结构、工作原理；集成电路 的设计方法和计算机辅助设计。通过学习，使学生能够基本掌握半导体集成电路的分析 和设计方法。 学习该课程之前应先修模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 知识目标：1、应该掌握的定义、基本概念与基本原理：集成双极晶体管及集成双 极晶体管的寄生效应；MOS 晶体管及 MOS 晶体管的寄生效应；集成电阻、集成电容、互 连线；扩散与离子注入、光刻与刻蚀技术、化学气相淀积隔离、接触和互连技术、封装 技术；双极集成电路工艺流程与 MOS 集成电路工艺流程；TTL 与非门、I2L 电路基本单 元的结构；MOS 集成电路（CMOS 反相器、多路开关、算术逻辑单元、寄存器）；存储器 （ROM、PROM、EPROM、E2PROM）；集成电路设计和 CAD 系统(集成电路设计流程、集成电 路设计规则、VHDL 软件、Cadence 软件)； 能力目标：1、掌握半导体集成电路基础理论和基本知识；2、具有系统工程思想和 较强的逻辑思维能力以及分析问题、解决问题的能力；3、掌握半导体集成电路器件与 系统的分析、测试和应用的基本技能；4、具有综合运用科学理论和工程技术知识、分 析解决工程问题的基本能力； 三、课程教学基本要求
1、学习该课程之前学生先修模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件： 2、在学习该课程的过程中，教师应该先从构成集成电路的主要器件M0S场效应晶 体管的基本工作原理开始，再深入分析CMOS基本单元电路，基于对单元电路的讨论， 分析一些重要的数字子系统的结构和工作原理，最后讨论集成电路的设计方法。 3、通过该课程的学习，达到通过阅读集成电路分析软件，能够正确掌握软件的使 用方法，并且能利用软件设计出具有实际使用价值的集成电路。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学模块 知识点 学时 1 集成电路 了解：晶体管的发明、集成电路的发展历史、集成电 概述 路的分类、集成电路的发展趋势 2 集成电路了解：硅材料的基本特性，载流子和费米能级 中的基本 理解：PW结、MOS结构、MOSFET器件 元件 掌握：MOSFET器件结构 了解：集成双极晶体管的寄生效应的定义 理解：集成双极晶体管的寄生效应产生原理 掌握：集成双极晶体管的寄生效应的应用 了解：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的定义 理解：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的概念 学握：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的应用 了解：CMOS反相器的作用 理解：COS反相器基本特性 掌握：COS反相器的结构 理解：CMOS反相器的直流电压传输特性 掌握：CMOS反相器的直流转移特性、CMOS反相器的直 流噪声容限、CMOS反相器输出电压的上升时间和下降 时问 集成电路 了解：静态CMOS逻辑电路
2 1、学习该课程之前学生先修模拟电子技术，数字电子技术，半导体器件； 2、在学习该课程的过程中，教师应该先从构成集成电路的主要器件 MOS 场效应晶 体管的基本工作原理开始，再深入分析 CMOS 基本单元电路，基于对单元电路的讨论， 分析一些重要的数字子系统的结构和工作原理，最后讨论集成电路的设计方法。 3、通过该课程的学习，达到通过阅读集成电路分析软件，能够正确掌握软件的使 用方法，并且能利用软件设计出具有实际使用价值的集成电路。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学模块 知识点 学时 1 集成电路 概述 了解：晶体管的发明、集成电路的发展历史、集成电 路的分类、集成电路的发展趋势 2 2 集成电路 中的基本 元件 了解：硅材料的基本特性，载流子和费米能级 理解：PN 结、MOS 结构、MOSFET 器件 掌握：MOSFET 器件结构 2 了解：集成双极晶体管的寄生效应的定义 理解：集成双极晶体管的寄生效应产生原理 掌握：集成双极晶体管的寄生效应的应用 2 了解：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的定义 理解：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的概念 掌握：集成电阻、电容、互连线在集成电路中的应用 2 了解：CMOS 反相器的作用 理解：CMOS 反相器基本特性 掌握：CMOS 反相器的结构 2 理解：CMOS 反相器的直流电压传输特性 掌握：CMOS 反相器的直流转移特性、CMOS 反相器的直 流噪声容限、CMOS 反相器输出电压的上升时间和下降 时间 2 4 集成电路 了解：静态 CMOS 逻辑电路。 2
单元设计 理解：静态CMOS逻辑门的结构特点 掌握：静态CMOS逻辑门的分析方法与设计 了解：组合逻辑电路、低功耗门电路的基本原理 理解：组合逻辑电路、低功耗门电路的结构 掌握：组合逻辑电路构成、低功耗门电路的基本设计 单元电路布局，组合电路延时、功率优化 了解：集成电路子系统设计的基本概念 理解：集成电路子系统设计的基本指导原则 掌握：子系统设计原理、布局布线、综合布线、芯片 连线、焊盘设计、I/0设计、DFX设计 集成电路了解：集成电路版图的基本概念 版图设计 理解：集成电路版图和器件性能的关系 学握：集成电路版图设计规则与基础器件的典型版图 结构 6 集成电路了解：集成电路工艺流程的基本概念 工艺流程 理解：集成电路工艺流程的一般步骤 掌握：扩散与离子注入、光刻与刻蚀技术、化学气相 淀积隔离等工艺流程的基本作用和步骤 集成电路 了解：集成电路CAD中的常用工具 CAD软件 理解：HDL、CADANCE、PSPICE软件的用途 掌握：VHDL、CADANCe、PSPICE软件的基本使用流程 了解：集成电路CAD的基本流程 理解：布局分析与综合、逻辑综合、时序电路优化 硬件/软件综合设计的基本原则 掌握：使用VHDL、CADANCE、PSPICE软件对常用集成 电路单元的设计与仿真、 五、教学方法与策略 《模数混合集成电路设计》教学以课堂讲授为主，对重点模块（要求熟练掌握部分）
3 单元设计 理解：静态 CMOS 逻辑门的结构特点 掌握：静态 CMOS 逻辑门的分析方法与设计 了解：组合逻辑电路、低功耗门电路的基本原理 理解：组合逻辑电路、低功耗门电路的结构 掌握：组合逻辑电路构成、低功耗门电路的基本设计、 单元电路布局，组合电路延时、功率优化 2 了解：集成电路子系统设计的基本概念 理解：集成电路子系统设计的基本指导原则 掌握：子系统设计原理、布局布线、综合布线、芯片 连线、焊盘设计、I/O 设计、DFX 设计 6 5 集成电路 版图设计 了解：集成电路版图的基本概念 理解：集成电路版图和器件性能的关系 掌握：集成电路版图设计规则与基础器件的典型版图 结构 4 6 集成电路 工艺流程 了解：集成电路工艺流程的基本概念 理解：集成电路工艺流程的一般步骤 掌握：扩散与离子注入、光刻与刻蚀技术、化学气相 淀积隔离等工艺流程的基本作用和步骤 2 7 集成电路 CAD 软件 了解：集成电路 CAD 中的常用工具 理解：VHDL、CADANCE、PSPICE 软件的用途 掌握：VHDL、CADANCE、PSPICE 软件的基本使用流程 2 了解：集成电路 CAD 的基本流程 理解：布局分析与综合、逻辑综合、时序电路优化、 硬件/软件综合设计的基本原则 掌握：使用 VHDL、CADANCE、PSPICE 软件对常用集成 电路单元的设计与仿真、 2 五、教学方法与策略 《模数混合集成电路设计》教学以课堂讲授为主，对重点模块（要求熟练掌握部分）
可以进行课堂教学、讨论、视频、虚拟仿真、测试相结合的方法进行教学：课后应该布 置相应的作业，对作业中存在的问题，应该在课堂上进行相应的讲解。 六、学生学习成效考核方式 考核环节构成 占总成绩 评分依据 (均为100分制) 的比重 期末考试(100分) 闭卷 题型：填空题20分，判断题30分，分析计算30分， 设计应用题20分。 课堂讨论与小测试 (1)集成电路设计中基本元器件分类及作用(20分)30 (100分) (2)CM0S反相器分析(20分) (3)常用单元电路设计及版图分析(40分) (4)EDA软件使用(20分) 考勤(100分) 旷课一次扣5分 20 作业(100分) 缺交一次作业扣20分 10 七、选用教材 甘学温等著《大规模集成电路原理与设计》、北京大学出版社、2010年 八、参考资料 (1)邵丙铣、郑国祥，《MOS集成电路的分析与设计》，复旦大学出版社、2006年 (2)陈贵灿，邵志标，程军等编著《CMOS集成电路设计》、西安交通大学出版社 2002年 (3)刘树棠，朱茂林，荣玫译《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》，西安交 通大学出版社，2009 (4)刘峰著，《集成电路静态时序分析与建模》，机械工业出版社，2016 (5)罗萍著，《集成电路设计导论（第2版）》，清华大学出版社，2015 大纲起草人：邹龙庆 大纲审核人：李铭华 大纲批准人：成运 日期：2017年6月19日
4 可以进行课堂教学、讨论、视频、虚拟仿真、测试相结合的方法进行教学；课后应该布 置相应的作业，对作业中存在的问题，应该在课堂上进行相应的讲解。 六、学生学习成效考核方式 七、选用教材 甘学温等著《大规模集成电路原理与设计》、北京大学出版社、2010 年 八、参考资料 （1）邵丙铣、郑国祥，《MOS 集成电路的分析与设计》，复旦大学出版社、2006 年 （2）陈贵灿，邵志标，程军等编著 《CMOS 集成电路设计》、西安交通大学出版社、 2002 年 （3）刘树棠，朱茂林，荣玫 译《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》，西安交 通大学出版社，2009 （4）刘峰 著，《集成电路静态时序分析与建模》，机械工业出版社，2016 （5）罗萍 著，《集成电路设计导论（第 2 版）》，清华大学出版社，2015 大纲起草人： 邹龙庆 大纲审核人： 李铭华 大纲批准人：成 运 日期： 2017 年 6 月 19 日 考核环节构成 （均为 100 分制） 评分依据 占总成绩 的比重 期末考试（100 分） 闭卷： 题型：填空题 20 分，判断题 30 分，分析计算 30 分， 设计应用题 20 分。 40 课堂讨论与小测试 （100 分） （1） 集成电路设计中基本元器件分类及作用（20 分） （2） CMOS 反相器分析（20 分） （3） 常用单元电路设计及版图分析（40 分） （4）EDA 软件使用（20 分） 30 考勤（100 分） 旷课一次扣 5 分 20 作业（100 分） 缺交一次作业扣 20 分 10