呂啟彰

　　本書內容條理分明，淺顯易懂，並搭配習題，加強學習效果。包括深次微米數位積體電路設計，簡要回顧本書基礎邏輯閘的重要概念，利用基本的元件物理概念來導入，在第三章裡描述在積體電路設計過程中製造、佈局和模擬間的關係，第四章對MOS反相器導出雜訊容限和切換臨界值的分佈公式，在第五、六章討論NAND、NOR等邏輯閘靜態設計問題及高速設計所涉及問題。第七、八章研究傳輸閘和動態邏輯設計及半導體記憶體設計。九至十一章討論記憶體設計中的其他問題，介紹連線設計及電源網路和時脈設計。藉由本書完整歸納，使讀者對數位積體電路有進一步了解，本書適合私立大學、科大資工、電子、電機系「數位積體電路設計」課程使用。

第1章 深次微米數位積體電路設計1.1
緒論 1-11.2
積體電路產業的簡要歷史 1-31.3
數位邏輯閘設計的回顧 1-71.3.1
基本的邏輯函數 1-71.3.2
邏輯電路的實作 1-101.3.3
雜訊容限的定義 1-121.3.4
暫態特性的定義 1-131.3.5
功率消耗估算 1-141.4
數位積體電路設計 1-161.4.1
MOS電晶體的結構和工作原理 1-171.4.2
CMOS與NMOS 1-181.4.3
深次微米互連 1-201.5
數位電路的電腦輔助設計 1-241.5.1
電路模擬和分析 1-251.6
面臨的挑戰 1-271.7
小結 1-321.8
參考文獻 1-321.9
習題 1-33

第2章 MOS電晶體2.1
緒論 2-12.2
MOS電晶體的結構和操作 2-32.3
MOS電晶體的臨限電壓 2-72.4
一次電流-電壓特性 2-182.5
速度飽和公式的來源 2-222.5.1
高電場的影響 2-242.5.2
速度飽和元件的電流公式 2-272.6
功率定律模型 2-322.7
次臨界傳導 2-342.8
MOS電晶體的電容 2-362.8.1
薄氧化物電容 2-372.8.2
PN接面電容 2-392.8.3
重疊電容 2-452.9
小結 2-462.10
參考文獻 2-492.11
習題 2-49

第3章 製造、佈局和模擬3.1
緒論 3-13.2
IC製造技術 3-23.2.1
IC製造技術概述 3-23.2.2
IC光蝕刻技術 3-43.2.3
電晶體的製造 3-63.2.4
製造連線 3-93.2.5
連線電容和電阻 3-123.3
佈局基礎 3-153.4
電路模擬中MOS電晶體的模型構造 3-183.4.1
SPICE中的MOS模型 3-193.4.2
MOS電晶體的具體說明 3-203.5
SPICEMOSLEVEL1元件模型 3-223.5.1
MOSLEVEL1參數的提取 3-243.6
BSIM3模型 3-273.6.1
BSIM3中的載入過程 3-273.6.2
短通道臨限電壓 3-283.6.3
遷移率模型 3-313.6.4
線性區和飽和區 3-313.6.5
次臨界電流 3-343.6.6
電容模型 3-353.6.7
源極/汲極電阻 3-363.7
MOS電晶體中的附加效應 3-373.7.1
產品中的參數變化 3-373.7.2
溫度效應 3-373.7.3
電源變化 3-393.7.4
電壓極限 3-403.7.5
CMOS閂鎖 3-403.8
絕緣體上的矽製程 3-423.9
SPICE模型小結 3-443.10
參考文獻 3-513.11
習題 3-51

第4章 MOS反相器電路4.1
緒論 4-14.2
電壓轉換特性 4-24.3
雜訊容限的定義 4-54.3.1
單源雜訊容限（SSNM） 4-54.3.2
多源雜訊容限（MSNM） 4-84.4
電阻負載反相器的設計 4-114.5
NMOS電晶體作為負載元件 4-204.5.1
飽和增強型負載 4-204.5.2
線性增強型負載 4-254.6
互補MOS（CMOS）反相器 4-264.6.1
CMOS反相器的直流分析 4-274.6.2
CMOS反相器的佈局設計 4-354.7
虛NMOS反相器 4-374.8
反相器的尺寸確定 4-404.9
三態反相器 4-434.10
小結 4-444.11
參考文獻 4-454.12
習題 4-46

第5章 靜態MOS邏輯閘電路5.1
緒論 5-15.2
CMOS邏輯閘電路 5-35.2.1
基本的CMOS邏輯閘的尺寸確定 5-45.2.2
扇入和扇出研究 5-85.2.3
CMOS邏輯閘的電壓傳輸特性 5-115.3
複雜的CMOS邏輯閘 5-165.4
互斥或閘和互斥反或閘 5-195.5
多工器電路 5-205.6
正反器和閂鎖器 5-215.6.1
基本的雙穩態電路 5-225.6.2
SR閂鎖器 5-235.6.3
JK正反器 5-265.6.4
主從JK正反器 5-275.6.5
邊緣觸發的JK正反器 5-285.7
D正反器和D閂鎖器 5-305.8
CMOS邏輯閘電路的功率消耗 5-335.8.1
動態（轉換）功率消耗 5-345.8.2
靜態（待機）功率消耗 5-415.8.3
完整的功率消耗公式 5-435.9
功率消耗和延遲的折衷 5-445.10
小結 5-475.11
參考文獻 5-485.12
習題 5-49

第6章 高速CMOS邏輯設計6.1
緒論 6-16.2 切換時間的分析 6-36.2.1
再次討論邏輯閘的尺寸——速度飽和效應 6-76.3
負載電容的詳細計算 6-96.3.1
邏輯閘扇出電容 6-106.3.2
本身電容計算 6-126.3.3
連線電容 6-186.4
斜波輸入情況下改善延遲計算 6-196.5
針對最佳路徑延遲確定邏輯閘的尺寸 6-276.5.1
最佳延遲問題 6-276.5.2
反相器鏈延遲最佳化——FO4延遲 6-296.5.3
包含反及閘和反或閘的路徑最佳化 6-356.6
用邏輯強度最佳化路徑 6-386.6.1
邏輯強度的導出 6-386.6.2
理解邏輯強度 6-446.6.3
分支強度和旁路負載 6-486.7
小結 6-526.8
參考文獻 6-546.9
習題 6-55

第7章 傳輸閘和動態邏輯設計7.1
緒論 7-17.2 基本概念 7-27.2.1
傳導電晶體 7-27.2.2
電容饋入 7-57.2.3
電荷共用 7-87.2.4
電荷遺失的其他途徑 7-107.3
CMOS傳輸閘邏輯 7-117.3.1
使用CMOS傳輸閘的多工器 7-127.3.2
CMOS傳輸閘延遲 7-177.3.3
CMOS傳輸閘的邏輯強度 7-237.4
動態D閂鎖器和D正反器 7-247.5
骨牌邏輯 7-277.5.1
骨牌邏輯閘的邏輯強度 7-337.5.2
骨牌邏輯的局限性 7-347.5.3
雙軌（差分）骨牌邏輯 7-377.5.4
自我重置電路 7-407.6
小結 7-407.7
參考文獻 7-417.8
習題 7-41

第8章 半導體記憶體的設計8.1
緒論 8-18.1.1
記憶體的結構 8-28.1.2
記憶體的類型 8-48.1.3
記憶體的時間參數 8-58.2
MOS解碼器 8-68.3
靜態RAM單元設計 8-108.3.1
靜態記憶體操作 8-108.3.2
讀取的操作 8-138.3.3
寫入的操作 8-168.3.4
SRAM單元的佈局 8-178.4
SRAM行I/O電路 8-198.4.1
行上拉電路 8-198.4.2
行選擇 8-218.4.3
寫入的電路 8-248.4.4
讀取的電路 8-248.5
記憶體體系結構 8-318.6
小結 8-348.7
參考文獻 8-348.8
習題 8-34

第9章 記憶體設計中的其他課題9.1
緒論 9-19.2
內容定址記憶體 9-39.3
現場可程式邏輯閘陣列 9-99.4
動態讀/寫記憶體 9-159.4.1
三電晶體動態單元 9-169.4.2
單電晶體動態單元 9-179.4.3
動態RAM的外部特性 9-219.5
唯讀記憶體 9-239.5.1
MOSROM單元陣列 9-239.6
EPROM和E2PROM 9-279.7
Flash記憶體 9-339.8
FRAM 9-369.9
小結 9-379.10
參考文獻 9-389.11
習題 9-38

第10章 連線設計10.1
緒論 10-110.2
連線的RC延遲 10-410.2.1
導線電阻 10-410.2.2
艾蒙延遲的計算 10-610.2.3
長導線的RC延遲 10-910.3
超長導線插入緩衝器 10-1410.4
連線的耦合電容 10-1810.4.1
耦合電容的構成 10-1810.4.2
耦合對延遲的影響 10-2310.4.3
電容雜訊或串音 10-2710.5
連線的電感 10-2810.6
天線效應 10-3410.7
小結 10-3710.8
參考文獻 10-3910.9
習題 10-39

第11章 電源網格和時脈設計11.1
緒論 11-111.2
電源分佈設計 11-211.2.1
IR壓降和Ldi/dt 11-311.2.2
電子遷移 11-611.2.3
電源佈線要考慮的問題 11-811.2.4
去耦合電容設計 11-1111.2.5
電源分佈設計舉例 11-1311.3
時脈和時序問題 11-1611.3.1
時脈定義和量度 11-1611.3.2
時脈偏斜 11-1911.3.3
雜訊對時脈和正反器的影響 11-2111.3.4
時脈的功率消耗 11-2211.3.5
時脈產生器 11-2311.3.6
高性能設計中的時脈分佈 11-2511.3.7
時脈分佈網路舉例 11-2711.4
鎖相迴路/延遲鎖定迴路 11-3011.4.1
PLL設計考慮 11-3211.4.2
時脈分佈總結 11-3711.5
參考文獻 11-3911.6
習題 11-39

附錄A SPICE的簡要介紹A.1
緒論 A-1A.2
設計流程 A-2A.3
語法 A-2A.3.1
標題 A-4A.3.2
各種全局參數的設置 A-4A.3.3
電源、主動元件和被動元件的列表 A-6A.3.4
分析宣告 A-14A.4
完整的SPICE範例 A-18

附錄B 雙極接面電晶體和電路B.1
雙極接面電晶體 B-1B.2
肖特基障壁電勢二極體 B-4B.3
用於電路模擬的BJT模型 B-6B.4
雙極接面電晶體反相器 B-7B.5
電壓傳輸特性 B-8B.6
肖特基箝位反相器 B-10B.7
BJT反相器的開關時間 B-11B.8
雙極數位邏輯閘電路 B-12B.9
電壓傳輸特性 B-14B.10
傳輸延遲時間 B-15B.11
輸入箝位二極體 B-16B.12
參考文獻 B-16