PAGE84PAGE87《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程英文名IntegratedCircuitDesign課程代碼F0712Z71學(xué)分3.5總學(xué)時(shí)56理論學(xué)時(shí)40實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)16課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)必修課先修課程《數(shù)字電路》《模擬電路》適用專業(yè)微電子科學(xué)與工程開課學(xué)院光學(xué)與電子科技學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《集成電路設(shè)計(jì)》課程是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)選修修課。學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生對VLSI的構(gòu)成及設(shè)計(jì)有一個基本的系統(tǒng)認(rèn)識，為日后從VLSI的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)提供知識儲備。學(xué)習(xí)本課程對于學(xué)生在半導(dǎo)體器件、數(shù)字邏輯線路和電子電路的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解集成電路的組成單元和設(shè)計(jì)思想，了解CMOS和雙極集成電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造工藝、掌握CMOS集成電路的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理和分析方法；了解簡單電路的版圖結(jié)構(gòu)和版圖設(shè)計(jì)，為學(xué)生今后從事集成電路的設(shè)計(jì)、制造及集成電路應(yīng)用研究等工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。。（二）課程目標(biāo)1、能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等方面知識解決具有一定復(fù)雜性的CMOS集成電路技術(shù)問題（對應(yīng)畢業(yè)要求1）；2、能夠識別、表述、歸類需要解決的問題，并結(jié)合文獻(xiàn)分析類比，提出解決方案（對應(yīng)畢業(yè)要求2）；3、能夠利用電腦和軟件等現(xiàn)代工具，針對待解問題建立電路模型，完成電路設(shè)計(jì)、電路仿真設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證等（對應(yīng)畢業(yè)要求3和5）；4、能夠通過電路分析、軟件計(jì)算、試驗(yàn)等方法得出定量結(jié)果，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以恰當(dāng)?shù)男问奖磉_(dá)結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行合理的評價(jià)（對應(yīng)畢業(yè)要求4）。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法本課程采用小班化教學(xué)模式，理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專題討論相結(jié)合；采用板書、多媒體教學(xué)和微課錄像等多種教學(xué)手段，引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)或大型綜合作業(yè)來實(shí)現(xiàn)本課程的課程目標(biāo)。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1.3畢業(yè)要求2.3、2.4畢業(yè)要求4.3畢業(yè)要求5.2、5.3畢業(yè)要求10.2課程目標(biāo)1HM課程目標(biāo)2H課程目標(biāo)3MM課程目標(biāo)4H課程目標(biāo)5L注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章緒

論要求：了解集成電路設(shè)計(jì)的重要性，集成電路的發(fā)展歷史。掌握集成電路發(fā)展的規(guī)律摩爾定律、等比例縮小定律。了解集成電路未來的發(fā)展和挑戰(zhàn)。第二章CMOS集成電路制造技術(shù)2.1集成電路加工的基本操作2.2典型的CMOS結(jié)構(gòu)和工藝2.3深亞微米CMOS結(jié)構(gòu)和工藝2.4pn結(jié)隔離雙極結(jié)構(gòu)和工藝2.5氧化物隔離雙極結(jié)構(gòu)和工藝2.6先進(jìn)的雙極器件結(jié)構(gòu)和工藝2.7SOICMOS結(jié)構(gòu)和工藝2.8BiCMOS結(jié)構(gòu)和工藝要求：掌握基本的n阱CMOS結(jié)構(gòu)和工藝過程以及典型的SBC雙極工藝過程；了解深亞微米CMOS電路在器件結(jié)構(gòu)和工藝上的改進(jìn)，先進(jìn)的雙極器件結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)工藝；了解SOICMOS和BiCMOS結(jié)構(gòu)和工藝，以及n阱CMOS工藝的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則。能夠根據(jù)工程需設(shè)計(jì)簡單電路的工藝流程設(shè)計(jì)，具有對復(fù)雜工程電路工藝問題進(jìn)行預(yù)測與模擬的能力。第三章集成電路中的元器件3.1長溝道MOS器件模型3.2小尺寸MOS器件中的二級效應(yīng)3.3SPICE中的MOS晶體管模型3.4雙極型器件的大信號模型3.5雙極型器件的小信號模型3.6SPICE中的雙極晶體管模型3.7集成電路中的無源元件要求：掌握MOS晶體管的基本原理和SPICE模型參數(shù)；了解雙極晶體管的基本原理和SPICE模型參數(shù)；了解集成電路中電阻和電容元件的設(shè)計(jì)，集成電路中互連線的寄生效應(yīng)。能夠根據(jù)工程進(jìn)行器件的建模設(shè)計(jì)，具有對國際新型器件工藝問題進(jìn)行預(yù)測與模擬的能力。第四章數(shù)字集成電路的基本單元電路4.1MOS反相器4.2靜態(tài)CMOS反相器4.3類NMOS反相器4.4MOS傳輸門邏輯電路4.5動態(tài)CMOS邏輯電路4.6CMOS邏輯電路的功耗4.7雙極飽和型邏輯電路4.8ECL電路4.9BiCMOS邏輯電路要求:掌握CMOS反相器的直流特性和瞬態(tài)特性的分析；掌握CMOS傳輸門的工作原理，靜態(tài)CMOS電路的工作原理及設(shè)計(jì)技術(shù)，理解類NMOS電路的工作原理和動態(tài)CMOS電路的工作原理及設(shè)計(jì)方法；掌握動態(tài)CMOS邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)。能夠?qū)Ω黝愲娐方Y(jié)構(gòu)的原理進(jìn)行直流特性和瞬態(tài)特性分析，能夠進(jìn)行電路的功耗、延遲、性能的測量。第五章數(shù)字集成電路中的基本模塊5.1組合邏輯電路5.2時(shí)序邏輯電路要求：掌握用CMOS實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路，如多路器和逆多路器、二選一多路器電路、用傳輸門實(shí)現(xiàn)四選一電路、編碼器和譯碼器、全加器、對稱形式的全加器電路、基于CMOS傳輸門的全加器、進(jìn)位鏈電路；了解常用的組合邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法和性能分析；掌握時(shí)序電路的特點(diǎn)，基于雙穩(wěn)態(tài)電路的幾種觸發(fā)器，常用時(shí)序電路移位寄存器和計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)。能應(yīng)用電路直流特性和瞬態(tài)特性進(jìn)行復(fù)雜電路問題分析和應(yīng)用，并根據(jù)電路的功耗、延遲、性能設(shè)計(jì)復(fù)雜電路問題。第六章CMOS集成電路的I/O設(shè)計(jì)6.1輸入緩沖器6.2輸出緩沖器6.3ESD保護(hù)電路6.4三態(tài)輸出和雙向緩沖器要求：掌握CMOS集成電路輸入、輸出緩沖器的設(shè)計(jì)。掌握選擇器，全加器，鎖存器，觸發(fā)器，寄存器的工作原理及設(shè)計(jì)方法，理解MOS時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)和存儲器的結(jié)構(gòu)和工作原理及設(shè)計(jì)方法。能應(yīng)用I/O電路原理進(jìn)行復(fù)雜電路I/0問題分析和應(yīng)用，并用于解決復(fù)雜電路的端口問題。第七章MOS存儲器7.1MOS存儲器的分類7.2存儲器的總體結(jié)構(gòu)7.3存儲器的單元結(jié)構(gòu)要求：了解存儲器的分類，存儲器的總體結(jié)構(gòu)以及基本存儲單元電路。第八章集成電路設(shè)計(jì)方法8.1集成電路的設(shè)計(jì)方法8.2集成電路的版圖設(shè)計(jì)要求：掌握集成電路設(shè)計(jì)方法介紹，包括發(fā)展過程以及主要的設(shè)計(jì)方法。掌握基于晶體管定制設(shè)計(jì)方法，基于標(biāo)準(zhǔn)單元的ASIC方法，了解基于IP核的SoC方法。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)第1章緒論2完成集成電路發(fā)展歷史自學(xué)及課后討論課程目標(biāo)1第2章CMOS集成電路制造技術(shù)4完成結(jié)合集成電路制造作業(yè)課程目標(biāo)1第3章集成電路中的元器件6完成MOS器件課后作業(yè)，開展MOS器件工程問題設(shè)計(jì)及提出解決方案課程目標(biāo)1、3第4章數(shù)字集成電路的基本單元電路10完成課后作業(yè)，針對一位全加器和觸發(fā)器的設(shè)計(jì)問題展開專題討論。課程目標(biāo)1、3第5章數(shù)字集成電路中的基本模塊10完成課后作業(yè)課程目標(biāo)2第6章CMOS集成電路的I/O設(shè)計(jì)4完成課后作業(yè)課程目標(biāo)2、5第7章MOS存儲器2完成課后作業(yè)課程目標(biāo)2、4第8章集成電路設(shè)計(jì)方法2完成課后作業(yè)，研究全定定制設(shè)計(jì)方法在解決復(fù)雜工程問題的應(yīng)用課程目標(biāo)2六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求（無）序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1集成電路設(shè)計(jì)流程介紹和開發(fā)環(huán)境的介紹4熟悉基本操作了解集成電路設(shè)計(jì)流程，掌握linux操作命令和cadence\hspice的使用。驗(yàn)證性必做2反相器的設(shè)計(jì)4利用集成電路設(shè)計(jì)知識，完成反相器的設(shè)計(jì)。掌握集成電路的功耗、延遲和性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法綜合性必做3與非門的設(shè)計(jì)4利用集成電路設(shè)計(jì)知識，完成異或門的設(shè)計(jì)。完成與非門的優(yōu)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證性必做4D觸發(fā)器設(shè)計(jì)4利用集成電路設(shè)計(jì)知識，完成D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)。獨(dú)立完成小規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證性必做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核過程考核（作業(yè)、點(diǎn)名、紀(jì)律、網(wǎng)絡(luò)課堂）+專題討論/大型作業(yè)/實(shí)驗(yàn)/翻轉(zhuǎn)課堂平時(shí)及作業(yè)表現(xiàn)以及專題討論/大型作業(yè)/實(shí)驗(yàn)/翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)評分平時(shí)及作業(yè)占10%專題討論/大型作業(yè)/實(shí)驗(yàn)/翻轉(zhuǎn)課堂占30%期中考核大作業(yè)10%期末考核閉卷期末考試50%考核類別考試成績登記方式百分制注：由主講教師在開課前公布詳細(xì)的成績評定細(xì)則。各部分占總成績的比率，任課教師可根據(jù)不同的教學(xué)安排作適當(dāng)調(diào)整，但須事先報(bào)專業(yè)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)并向?qū)W生公布。八、課程目標(biāo)達(dá)成評價(jià) 1、各考核項(xiàng)對應(yīng)課程目標(biāo)權(quán)重分配如下表：平時(shí)及作業(yè)期中考試專題討論/大型作業(yè)/實(shí)驗(yàn)/翻轉(zhuǎn)課堂期末考試課程目標(biāo)10.3課程目標(biāo)課程目標(biāo)課程目標(biāo)課程目標(biāo)50.20.82、課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算公式：達(dá)成值九、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：甘學(xué)溫等編著.集成電路原理與設(shè)計(jì).北京大學(xué)出版社，2006年（二）主要參考書：1．JanM.R