CMOS數字集成電路設計 9787111529330 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美查爾斯.霍金斯Charles Hawkins等 著

圖書標籤:

• CMOS
• 數字電路
• 集成電路設計
• 模擬電路
• VLSI
• 半導體
• 電子工程
• 微電子學
• 電路設計
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店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111529330

商品編碼：29424811520

包裝：平裝

齣版時間：2016-04-01

基本信息

書名：CMOS數字集成電路設計

定價：69.00元

作者：(美)查爾斯.霍金斯(Charles Hawkins)等

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-04-01

ISBN：9787111529330

字數：252000

頁碼：242

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書中文簡體字版由IET授權機械工業齣版社齣版。未經齣版者書麵許可，不得以任何方式復製或抄襲本書內容。

本書涵蓋瞭CMOS數字集成電路的設計技術，教材的編寫采用新穎的講述方法，並不要求學生已經學習過模擬電子學的知識，有利於教師靈活地安排教學計劃。本書完全放棄瞭涉及雙極型器件的內容，隻關注數字集成電路的主流工藝——CMOS數字電路設計。書中引入大量的實例，每章後也給齣瞭豐富的習題，使得學生能夠將學到的知識與實際結閤。本書可作為CMOS數字集成電路的本科教材。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《微電子器件物理與製造工藝》 內容簡介 本書旨在深入淺齣地闡述構成現代集成電路核心的微電子器件的物理原理及其製造工藝。我們將從半導體材料的基礎特性入手，逐步深入到各類晶體管的結構、工作機理和性能分析，最終觸及影響器件性能和集成電路設計的關鍵製造技術。本書力求在理論深度與工程實踐之間取得平衡，為讀者構建一個全麵、係統、深入的微電子器件知識體係。 第一部分：半導體材料基礎 本部分將詳細介紹集成電路設計中最基礎也是最重要的組成部分——半導體材料。我們將重點關注矽（Si）作為最主流的半導體材料，分析其晶體結構、能帶理論以及載流子（電子和空穴）的輸運特性。 晶體結構與晶格： 詳細解析矽的鑽石型晶體結構，包括其原子排列、鍵閤特性以及晶麵和晶嚮的概念。理解晶體結構對於後續理解器件的各嚮異性特性至關重要。 能帶理論： 深入剖析半導體的能帶結構，包括價帶、導帶、禁帶寬度以及本徵載流子濃度。解釋溫度、摻雜等因素如何影響能帶結構和載流子濃度。 載流子輸運： 詳細講解電子和空穴在半導體中的輸運機製，包括漂移（drift）和擴散（diffusion）。分析電場和濃度梯度如何驅動載流子運動，並引入遷移率（mobility）和擴散係數（diffusion coefficient）等關鍵參數。 摻雜（Doping）： 詳細介紹N型和P型摻雜的概念，以及如何通過引入施主（donor）和受主（acceptor）雜質來改變半導體的導電類型和載流子濃度。闡述摻雜對能帶結構的影響，以及費米能級（Fermi level）的概念。 本徵半導體與雜質半導體： 對比分析本徵半導體和雜質半導體在載流子濃度、導電特性上的差異。 PN結的形成與特性： 詳細講解PN結的形成過程，包括其內建電場、耗盡區（depletion region）以及勢壘電勢（barrier potential）。深入分析PN結在正嚮偏壓和反嚮偏壓下的伏安特性，包括載流子的注入、復閤以及擊穿現象。 第二部分：關鍵微電子器件 本部分將聚焦於構成現代集成電路的核心器件，重點講解場效應晶體管（FETs）和雙極結型晶體管（BJTs）的結構、工作原理、電學模型以及性能分析。 PN結二極管： 作為最基本的半導體器件，我們將詳細分析PN結二極管的正反嚮特性，以及齊納二極管、變容二極管等特殊二極管的工作原理。 雙極結型晶體管（BJTs）： 結構與工作原理： 深入講解NPN和PNP型BJT的結構，包括發射區（emitter）、基區（base）和集電區（collector）。詳細闡述BJT的工作模式（截止、放大、飽和），以及電流放大係數（β）和跨導（transconductance）等關鍵參數。 電學模型： 介紹Ebers-Moll模型和混閤-π模型等BJT的電路模型，用於分析BJT在電路中的行為。 性能指標： 分析BJT的頻率響應、噪聲特性以及功率限製等關鍵性能指標。 場效應晶體管（FETs）： 結型場效應晶體管（JFETs）： 講解JFET的結構（溝道、柵極），工作原理，以及跨導、漏極電流等參數。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFETs）： MOS電容： 詳細分析MOS電容（MIS電容）的結構和電容-電壓（C-V）特性，包括積纍（accumulation）、耗盡（depletion）和反轉（inversion）三種工作狀態。這是理解MOSFET工作原理的基礎。 NMOS和PMOS晶體管： 詳細講解NMOS和PMOS晶體管的結構，包括源極（source）、漏極（drain）、柵極（gate）和襯底（substrate）。深入分析其工作原理，包括閾值電壓（threshold voltage）、柵極電壓、漏極電流與柵漏電壓的關係。 增強型和耗盡型MOSFETs： 區分並分析四種基本MOSFET（增強型NMOS、耗盡型NMOS、增強型PMOS、耗盡型PMOS）的工作特性。 MOSFET電學模型： 介紹MOSFET的DC和AC模型，如長溝道模型和短溝道模型，以及各種影響因素（如短溝道效應、傾斜溝道效應、柵誘導漏極電子流等）下的行為修正。 性能指標： 分析MOSFET的開關速度、漏電流、閾值電壓穩定性、可靠性等關鍵性能指標。 第三部分：器件製造工藝 本部分將深入探討集成電路器件製造過程中涉及的關鍵工藝步驟，從晶圓製備到最終的封裝測試，全麵展示現代微電子製造的復雜性和精密性。 晶圓製備： 單晶矽的生長： 介紹柴可拉斯基法（Czochralski method）等生長高質量單晶矽棒的技術。 矽片切割與拋光： 講解如何將矽棒切割成薄片，並進行化學機械拋光（CMP）以獲得平整、光滑的矽片錶麵。 薄膜生長： 氧化（Oxidation）： 詳細介紹濕氧化和乾氧化工藝，及其在形成二氧化矽（SiO2）絕緣層中的重要作用。 外延（Epitaxy）： 講解氣相外延（CVD）等方法，用於在現有矽片錶麵生長具有特定晶體取嚮和摻雜濃度的外延層。 薄膜沉積（Deposition）： 介紹化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等方法，用於沉積多晶矽（polysilicon）、氮化矽（SiN）、金屬（如鋁、銅）等薄膜材料。 光刻（Photolithography）： 光刻原理： 詳細闡述光刻技術的核心——利用光掩模（mask）將電路圖形轉移到光刻膠（photoresist）上的過程。 光刻設備與材料： 介紹接觸式光刻、接近式光刻和投影式光刻等技術，以及正性光刻膠和負性光刻膠。 關鍵工藝： 講解塗膠、曝光、顯影等關鍵步驟。 刻蝕（Etching）： 乾法刻蝕（Dry Etching）： 重點介紹等離子體刻蝕（plasma etching）和反應離子刻蝕（RIE）等乾法刻蝕技術，分析其高選擇性、高各嚮異性的優點。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 介紹利用化學試劑進行刻蝕的濕法刻蝕，討論其優缺點。 摻雜工藝： 擴散（Diffusion）： 介紹高溫擴散工藝，用於將雜質原子引入矽中。 離子注入（Ion Implantation）： 詳細講解離子注入作為一種更精確控製摻雜劑量和深度的技術。 互連（Interconnect）： 金屬化（Metallization）： 介紹利用鋁、銅等金屬形成導綫，連接不同器件和電路的功能。 多層互連技術： 講解如何通過多層金屬和介質層構建復雜的集成電路。 器件隔離技術： LOCOS（Local Oxidation of Silicon）： 介紹局部氧化技術，用於在器件之間形成氧化隔離區域。 STI（Shallow Trench Isolation）： 講解淺溝槽隔離技術，作為LOCOS的替代方案，具有更好的平麵度和器件密度。 測試與封裝： 晶圓測試： 介紹在晶圓狀態下對電路性能進行初步測試的方法。 切割與鍵閤： 講解如何將單個芯片從晶圓上切割下來，並進行引綫鍵閤。 封裝： 介紹各種封裝形式（如DIP、SOP、QFP、BGA等），以及其在保護芯片和提供電氣連接方麵的作用。 第四部分：器件可靠性與質量控製 本部分將討論影響微電子器件長期穩定性和性能的關鍵因素，以及相應的質量控製方法。 器件失效機理： 探討熱電子效應、柵氧化擊穿、金屬遷移、電遷移、應力遷移等常見的器件失效機理。 可靠性測試： 介紹加速壽命試驗（ALT）、高低溫循環試驗、濕度試驗等評估器件可靠性的方法。 質量管理體係： 簡要介紹集成電路製造中的質量管理概念和標準。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 理解半導體材料的基本物理特性及其在器件中的作用。 掌握各類晶體管（BJT、MOSFET）的結構、工作原理、電學特性和關鍵參數。 瞭解微電子器件製造過程中的核心工藝步驟，包括薄膜生長、光刻、刻蝕、摻雜等。 認識到器件設計與製造工藝的緊密聯係，以及製造工藝對器件性能的影響。 初步瞭解器件可靠性及其影響因素。 本書適閤於電子工程、微電子學、半導體物理與器件等相關專業的本科生、研究生，以及從事集成電路設計、製造、測試和研發的工程師和技術人員閱讀。本書的深入性和係統性，將為讀者在微電子領域打下堅實的基礎，並為其進一步深入研究和應用提供有力的支撐。

評分☆☆☆☆☆

我最近在為一個嵌入式係統的項目進行硬件選型，需要設計一個低功耗、高性能的數字前端。我手頭有幾本關於數字係統設計和Verilog HDL的書籍，但感覺在CMOS工藝層麵的理解還不夠深入。我希望能找到一本能夠詳細介紹CMOS基本單元電路（如反相器、 NAND, NOR門等）的特性，以及如何利用這些基本單元構建復雜的數字電路的書籍。我特彆關注的是如何進行功耗優化，包括靜態功耗和動態功耗的計算與降低方法。例如，我一直在思考如何在滿足性能要求的前提下，最大限度地降低功耗，以便延長電池壽命。我也希望瞭解一些關於時鍾樹綜閤、布綫延遲以及如何進行靜態時序分析（STA）的實用知識。如果這本書能夠提供一些實際的設計流程和工具介紹，比如EDA工具的使用心得，那將非常有幫助。我期待這本書能夠幫助我更好地理解CMOS電路的設計原理，從而為我的項目做齣更優化的硬件設計決策。

評分☆☆☆☆☆

我在一個初創公司工作，主要負責FPGA原型驗證和部分ASIC的初步設計。最近，公司正在嘗試將一個復雜的數字信號處理算法移植到ASIC上，以期獲得更高的性能和更低的功耗。作為團隊的一員，我深感自己在CMOS設計領域的知識儲備不足。我急需一本能夠幫助我快速上手、理解ASIC設計流程和關鍵技術點的書籍。我關注的重點在於如何從算法層麵到RTL設計，再到物理實現，整個流程中的關鍵設計決策點。尤其是我對於低功耗設計技術，比如時鍾門控、電源門控以及如何優化電路以降低漏電功耗等，非常感興趣。同時，我也希望瞭解一些關於時序分析和優化、以及如何與後端設計團隊有效溝通的實用技巧。如果這本書能夠提供一些在實際項目開發中可能遇到的典型問題和解決方案，那將極大地提高我的工作效率。我期望這本書能夠成為我在ASIC設計道路上的得力助手，幫助我更快地掌握必要的技能。

評分☆☆☆☆☆

我最近對高性能計算芯片的架構設計産生瞭濃厚的興趣，特彆是在低功耗設計和信號完整性方麵。我一直在閱讀各種關於處理器、GPU以及AI加速器等相關書籍，試圖理解這些前沿技術背後的設計原理。盡管我手頭已經有一些關於體係結構和數字邏輯基礎的書籍，但總感覺在CMOS集成電路這一層麵，我缺乏一個深入的、係統的理解。我希望能夠找到一本能夠詳細講解CMOS器件模型、柵極延遲、功耗計算以及噪聲耦閤等關鍵技術細節的書籍。特彆是對於一些復雜的互連綫效應和電磁乾擾（EMI）問題，如果這本書能提供有效的分析方法和設計建議，那將非常有價值。我對於書中能否包含最新的CMOS工藝節點的特性，例如 FinFET 或 Gate-All-Around (GAA) FET 的設計考量，也相當期待。如果書中能詳細闡述這些先進器件在實際電路設計中的應用和挑戰，那將對我理解現代高性能計算芯片的設計有極大的幫助。我相信，一個紮實的CMOS設計基礎，對於我未來在這一領域深入研究至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀微電子學博士的學生，我的研究方嚮是新型半導體材料在集成電路中的應用。雖然我的理論基礎相對紮實，但在CMOS集成電路的具體設計實現方麵，我仍然覺得需要進一步的深化和拓寬。我一直在尋找一本能夠係統性地講解CMOS器件物理特性與電路性能之間關係的圖書，特彆是關於亞微米和納米尺度下器件的各種效應，比如短溝道效應、量子效應以及它們的電路實現所帶來的挑戰。我期望這本書能夠提供深入的器件模型和電路仿真方法，幫助我更好地理解新材料和新器件結構如何影響電路的設計和性能。此外，對於一些先進的模擬和混閤信號集成電路設計技術，如果書中能夠有所涉及，並提供一些理論分析和設計實例，那將對我目前的科研工作提供非常寶貴的參考。我尤其希望瞭解如何將一些前沿的器件研究成果轉化為實際的電路設計，以及在設計過程中可能遇到的實際工程問題。

評分☆☆☆☆☆

最近我一直在為我的畢業設計項目尋找一本能指導我進行CMOS數字集成電路設計的書籍，期間接觸瞭不少相關資料，但一直覺得缺乏一本既有深度又不失實用的經典教材。在一次偶然的機會，我聽學長提到瞭《CMOS數字集成電路設計》這本書，雖然我還沒有真正購入，但從一些在綫預覽和內容提要來看，它似乎正是我所需要的。我尤其關注其中關於數字邏輯設計、亞閾值區操作以及不同工藝製程下電路特性的分析，這些都是我目前研究中遇到的瓶頸。我希望這本書能提供清晰的理論闡述，同時輔以大量的實例分析，幫助我理解如何在實際設計中權衡性能、功耗和麵積。例如，我一直對如何優化時序和降低動態功耗感到睏惑，希望能從書中找到係統性的解決方案。另外，這本書的齣版年份也相對較新，這讓我對它能夠涵蓋最新的設計技術和工具抱有期待，比如先進的EDA工具的使用和驗證方法。我期望這本書能夠成為我項目研究的堅實理論基礎和實踐指導，讓我能夠更自信地 tackling 復雜的集成電路設計挑戰。