集成电路设计实验和实践 9787122040329 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜岩峰，张晓波 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122040329

商品编码：29620238603

包装：平装

出版时间：2009-03-01

图书基本信息
图书名称	集成电路设计实验和实践	作者	姜岩峰,张晓波
定价	35.00元	出版社	化学工业出版社
ISBN	9787122040329	出版日期	2009-03-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.322Kg

内容简介

本书主要内容分为两部分，部分介绍集成电路实验，第二部分介绍适合于集成电路设计实践环节的大型综合性和设计性实验，涉及到的内容包括数字集成电路设计和模拟集成电路设计的主要内容，是作者近年来在教学中摸索开发的二十个具有明显特色的实验和实践。 本书适合于集成电路设计方面的工程技术人员阅读：也可做高等学校微电子专业本科生和研究生的实验教材使用，或者作为社会培训教材。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《微电子器件与工艺》 内容简介： 本书旨在为读者深入解析微电子器件的物理原理、制造工艺以及它们在现代电子系统中的应用。内容涵盖了从基本的半导体物理概念到复杂的集成电路制造流程，力求为读者构建一个全面而扎实的微电子技术知识体系。本书适合电子科学与技术、微电子学、集成电路设计与制造等相关专业的本科生、研究生，以及从事微电子行业研发、生产、工艺等工作的工程师阅读。 第一章 半导体基础 本章将从原子结构和电子论入手，深入阐述半导体的基本概念。我们将探讨晶体结构、能带理论，理解价带、导带以及禁带宽度等关键物理参数如何决定半导体的导电特性。通过对本征半导体和杂质半导体的分析，揭示掺杂技术在调控半导体导电类型和导电率方面的重要性。重点将放在讨论N型半导体和P型半导体的载流子分布、费米能级以及它们的电导率变化规律。此外，本章还将介绍少数载流子与多数载流子的概念，以及它们在半导体器件中的作用。最后，我们会简要触及载流子迁移率和扩散系数等重要参数，为后续器件物理的学习奠定基础。 第二章 PN结与二极管 PN结是构成绝大多数半导体器件的基础。本章将详细分析PN结的形成机理、内建电势、耗尽层宽度以及在外加电压作用下的特性。我们将深入探讨PN结的电容效应，包括结电容和扩散电容，并分析它们对器件高频性能的影响。随后，本章将介绍不同类型的二极管，如稳压二极管（齐纳二极管）、变容二极管（电压控制电容）、隧道二极管（负微分电阻特性）以及光电器件（光电二极管、发光二极管、太阳能电池）等。对于每一种二极管，我们将重点阐述其工作原理、伏安特性曲线、以及在特定应用场景下的优势和局限性。例如，在分析发光二极管时，我们将探讨其发光机制、不同发光材料的特性以及颜色控制；而在讨论太阳能电池时，则会涉及光电转换效率、短路电流、开路电压等关键参数。 第三章 双极型晶体管（BJT） 双极型晶体管（BJT）是经典的放大器件，在许多模拟电路中发挥着至关重要的作用。本章将深入剖析BJT的结构，包括NPN和PNP型。我们将详细介绍BJT的工作原理，重点阐述载流子在发射区、基区和集电区的注入、传输和收集过程。学生将学习到BJT的各种工作区域，如截止区、放大区和饱和区，以及它们在电路中的应用。本章还将重点讲解BJT的输入输出特性曲线，理解电流放大系数（β）、跨导（gm）等关键参数的意义。此外，我们还会探讨BJT的结电容对高频响应的影响，以及寄生电阻和寄生电容的存在如何影响器件的性能。最后，本章将介绍BJT的等效电路模型，包括混合-π模型，为后续的模拟电路分析提供理论依据。 第四章 场效应晶体管（FET） 场效应晶体管（FET）以其高输入阻抗和易于集成等优点，在现代集成电路设计中占据着核心地位。本章将重点介绍两种主要的FET类型：结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。对于JFET，我们将阐述其工作原理，理解沟道电导率如何通过栅极电压控制。对于MOSFET，我们将详细分析其结构，包括P沟道和N沟道MOSFET，以及增强型和耗尽型MOSFET。重点将放在MOSFET的工作原理，包括阈值电压、亚阈值区和线性区（欧姆区）以及饱和区的特性。本章还将深入研究MOSFET的跨导（gm）和输出电阻（ro）等关键参数，并探讨其寄生电容（氧化层电容、结电容）对器件性能的影响。最后，我们将介绍MOSFET的等效电路模型，为理解和设计MOSFET电路提供基础。 第五章 半导体制造工艺 本章将带您深入了解现代集成电路是如何在硅晶圆上一步步“生长”出来的。我们将从硅的提纯和晶体生长开始，介绍单晶硅的制备过程。随后，我们将详细讲解晶圆制造，包括外延生长、氧化、光刻、刻蚀（干法刻蚀与湿法刻蚀）、扩散、离子注入、薄膜沉积（CVD、PVD）以及金属化等关键工艺步骤。对于每一步，我们将解释其目的、基本原理以及在集成电路制造中的重要性。例如，在光刻过程中，我们将探讨光刻胶、掩模版以及曝光技术；而在刻蚀过程中，则会分析不同刻蚀方法的特点和选择。本章还将简要介绍晶圆测试、封装以及可靠性测试等后续流程，让读者对整个半导体制造链有一个清晰的认识。 第六章 CMOS器件与工艺 互补金属氧化物半导体（CMOS）技术是当前集成电路制造的主流技术。本章将聚焦CMOS器件，深入解析CMOS反相器的工作原理，理解其输入输出特性和功耗特性。我们将详细介绍CMOS工艺流程，包括其与传统的NMOS或PMOS工艺的区别和优势。本章还将讨论CMOS器件的尺度效应，如短沟道效应、漏电流和阈值电压漂移等，以及这些效应如何影响器件的性能和可靠性。此外，我们还会介绍CMOS技术的衍生工艺，如双金属层、多晶硅栅等，以及它们在提高集成度和性能方面的作用。最后，本章将展望CMOS技术未来的发展趋势，如FinFET、GAAFET等先进器件结构。 第七章 微电子器件的可靠性与失效分析 微电子器件的可靠性是评估其长期稳定运行能力的关键指标。本章将系统介绍影响微电子器件可靠性的主要因素，包括热应力、电应力、辐射效应、化学腐蚀以及机械应力等。我们将深入分析各种失效机制，如热载流子注入（Hot Carrier Injection, HCI）、栅氧化层击穿（Gate Oxide Breakdown, GOB）、电迁移（Electromigration）、闩锁效应（Latch-up）等。本章还将介绍常用的器件可靠性测试方法，如加速寿命测试（Accelerated Life Testing, ALT）、高低温循环测试、高湿存储测试等。最后，我们将简要介绍失效分析的基本流程和常用的分析仪器，帮助读者理解如何对失效器件进行定位和诊断，从而改进器件的设计和制造工艺，提高产品的可靠性。 第八章 集成电路中的关键寄生效应 在集成电路设计中，除了理想器件特性外，各种寄生效应同样对电路性能产生显著影响。本章将深入分析集成电路设计中不可避免的寄生电阻、寄生电容和寄生电感。我们将详细阐述这些寄生参数的产生根源，例如导线电阻、器件内部电阻、栅极电容、金属层间电容、衬底电容以及金属导线中的电感等。本章将重点讨论这些寄生效应如何影响电路的开关速度、信号完整性、功耗以及串扰。例如，寄生电容会增加充放电时间，导致信号延迟；寄生电阻会引起电压降，影响信号幅度；而寄生电感则会在高速开关时产生振铃现象。此外，我们还将介绍一些减少寄生效应影响的设计技巧和策略，如优化布局布线、使用适当的导线宽度和间距、以及采用屏蔽技术等。 第九章 集成电路封装技术 集成电路封装是保护芯片免受外界环境影响、并实现芯片与外部电路连接的关键环节。本章将全面介绍集成电路封装技术的最新发展和应用。我们将从传统的封装形式开始，如DIP（双列直插式封装）、SOP（表面贴装封装）、QFP（引脚框封装）等，逐步深入到现代的主流封装技术，如BGA（球栅阵列封装）、CSP（芯片尺寸封装）、WLCSP（晶圆级芯片尺寸封装）以及先进的三维（3D）封装技术，如SiP（系统级封装）和TSV（硅通孔）技术。对于每一种封装形式，我们将详细介绍其结构特点、制造工艺、性能优势以及在不同应用领域的适用性。本章还将讨论封装的热学性能、电学性能以及可靠性对整个电子产品性能的影响。最后，我们将探讨未来封装技术的发展趋势，如小型化、高性能化以及与异构集成相结合等方向。 第十章 微电子材料与设备 本章将拓展视角，关注构成微电子器件和制造过程中所使用的关键材料以及相关的精密设备。我们将深入探讨半导体材料的种类和特性，重点介绍硅（Si）作为主流衬底材料的优势，同时也会介绍其他重要的半导体材料，如砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等，以及它们在特定应用（如高频、大功率、光电子器件）中的独特贡献。此外，我们将讨论用于制造集成电路的各种薄膜材料，如介质材料（SiO2、SiN、HfO2）、金属材料（Al、Cu、W）以及导电材料（多晶硅）等，并介绍它们的物理和化学性质。在设备方面，本章将简要介绍支撑这些材料加工的关键设备，如化学气相沉积（CVD）设备、物理气相沉积（PVD）设备、刻蚀机（特别是深紫外光刻机）、离子注入机以及电子束曝光设备等，强调这些高精度设备在实现微细加工中的核心作用。 本书致力于为读者提供一个结构清晰、内容翔实、理论与实践相结合的学习体验，帮助读者建立起对微电子器件和制造工艺的深刻理解，从而更好地应对未来在微电子领域的学习和工作挑战。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是在一个朋友的强烈推荐下去购买这本《集成电路设计实验和实践》的，他当时说这本书能帮你打通理论和实操之间的壁垒。带着这种“通关秘籍”的期望，我迫不及待地打开了它。但阅读体验给我最大的感受是“脱节”。它似乎试图面面俱到，从半导体物理基础讲到版图设计规则，但结果却是每部分都蜻蜓点水，没有深入挖掘任何一个核心难点。举个例子，在讲到PLL（锁相环）的设计时，它简单介绍了环路滤波器的作用，但对于如何选择合适的电荷泵电流、如何处理相位噪声的预算分配，以及如何在Cadence Virtuoso环境中进行精确的瞬态和噪声仿真，书中几乎没有给出任何可操作的步骤指南。我花了很长时间试图在书中的指导下复现一个基础的反馈控制系统设计，结果发现很多关键的数学推导和公式的工程意义解释得不够清晰，让人读完后只知道“是什么”，却不明白“为什么”和“怎么办”。对于想通过这本书自学复杂模拟模块设计的读者来说，这本书的知识密度和实用性之间存在着明显的失衡。它更像是一个宏观的目录索引，而不是一个详尽的实操手册。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这本书的编辑排版在行业内算是上乘，图表清晰，索引规范，这无疑提升了初次接触时的好感度。然而，真正深入阅读后，我发现这本书最大的问题在于其目标读者定位的模糊。它既没有深入到足够专业的程度，去满足资深工程师对前沿工艺和复杂系统集成的需求，也没有足够细致的、手把手的步骤来引导一个零基础的学生完成一个完整的项目。例如，在涉及CMOS工艺角和良率分析时，书中仅仅提到了蒙特卡洛仿真的概念，却完全没有涉及如何建立和验证可靠的工艺模型库，以及如何根据仿真结果反馈给版图团队进行优化。我原本寄希望于它能提供一些关于DFT（可测性设计）在现代SoC设计中的实践案例，比如扫描链的插入和测试向量的生成，但这些内容在书中几乎是空白。总而言之，这本书的知识体系显得有些陈旧和不平衡，它为读者搭建了一个看似完整的IC设计框架，但在填充框架细节时，却选择了最保守、最不具挑战性的那一部分，导致读者在合上书本后，面对实际的工程问题时，仍然会感到茫然无措，实践能力提升不明显。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的主要目的是想系统学习一下现代IC设计流程中的一些关键环节，特别是关于异步电路设计和低压差（LDO）稳压器的设计。翻阅此书后，发现它在数字逻辑部分的内容组织上尚可，对于基本的组合逻辑和时序逻辑电路的描述比较清晰，这部分内容对于入门级学生或许是友好的。但是，一旦进入模拟电路的高级主题，例如射频电路的匹配、电磁效应的考虑，这本书的叙述就显得力不从心了。例如，关于电感器的Q值优化和寄生参数提取，书中仅用了一小段话带过，没有提供任何实用的建模技巧或EM仿真软件（如HFSS或Momentum）的使用流程介绍。这种在关键工程技术点上的敷衍，让我对这本书的价值产生了严重的怀疑。我期待的“实践”是包含对现有设计流程中常见瓶颈的解决方案，而不是停留在教科书式的理想化模型分析。这本书更像是一个传统电子工程教材的补充，对于需要快速掌握当代EDA工具链和先进工艺设计方法的工程师来说，它的帮助非常有限，读起来感觉像是走马观花，学不到什么立竿见影的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很漂亮，纸张质量也很好，拿在手里沉甸甸的很有分量感，这对于一本专业技术书籍来说是加分项。然而，当我开始阅读具体的章节内容时，那种阅读体验的愉悦感迅速下降了。这本书在描述数字电路和CMOS基本逻辑门的工作原理时，花费了大量的篇幅来阐述晶体管的开关特性，这部分内容对于有一定基础的读者来说显得冗余且拖沓。更让我感到困惑的是，在涉及电路仿真和验证的部分，书中的例子大多停留在理想化的参数设置下，缺乏对实际制造工艺（Process Variation）带来的影响的探讨。我一直在寻找关于低功耗设计，比如时钟门控、电源门控等高级技巧的深入讲解，但书中涉及这些内容时，篇幅非常有限，给出的方法论也显得有些陈旧，似乎没有跟上近几年IC设计领域的发展前沿。作为一个已经工作几年的工程师，我期望的“实践”是能看到更多关于跨学科知识的融合，比如如何结合系统级需求来指导前端设计，或者如何在FPGA原型验证阶段发现设计中的缺陷，这本书在这方面的体现非常薄弱，整体感觉像是一本十年前编写的教材被重新包装上市了。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我原本是抱着极大的期待的，毕竟书名听起来就非常吸引人，感觉能一站式解决我对集成电路设计从理论到实践的所有困惑。然而，实际翻阅之后，我发现它更像是一本基础理论的快速回顾，对于那些真正想要深入到“实践”层面的读者来说，可能深度略显不足。比如，在模拟电路部分，对于一些关键的噪声分析和版图设计考虑，书中往往只是点到为止，没有给出足够的工程实例和具体的EDA工具操作流程指导。我特别想看到如何将理论转化为实际可流片的电路，尤其是在应对先进工艺节点时，设计规则检查（DRC）和物理验证（LVS）的那些“坑”，书中提得不够细致。我尝试跟着书中的例子去跑一个简单的OTA设计，结果发现很多参数设置和模型文件（.lib）的选取在书中没有明确说明来源或处理方法，这对于初学者来说，无疑是一个巨大的障碍。它更像是一本优秀的教科书的辅助读物，而不是一本能让你真正“撸起袖子加油干”的实战手册。如果要我推荐给一个急需上手做设计的工程师，我可能还需要再搭配几本更侧重于具体工具链和设计流程的资料。这本书的排版和图示清晰度倒是值得称赞，但内容本身的深度和广度，在我看来，距离“集成电路设计与实践”这个宏大的标题，还有一段距离需要努力。