VLSI设计基础(数字集成电路设计基础)
VLSI设计基础(数字集成电路设计基础)
2万+ 人选课
更新日期:2025/04/26
开课时间2025/02/26 - 2025/07/17
课程周期21 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

     

  本门课是微电子专业的主干课程,专注于超大规模集成电路的设计技术,适合电子和计算机相关专业的本科生和研究生。

      课程教学内容为超大规模集成电路设计的基础理论与基本方法,从CMOS集成电路的主流技术介绍入手,引入VLSI设计主要技术基础:CMOS器件基础,组合逻辑电路,时序逻辑电路,存储器设计等。

主要内容如下:

       第一章:VLSI设计概述,了解当今VLSI系统设计的方法与技术。第二章:MOS晶体管原理:掌握MOS器件的基本结构、模型与特性。第三章:反相器和组合逻辑电路,掌握CMOS反相器和组合逻辑电路分析与设计方法。第四章:时序逻辑电路和同步设计技术;第五章:设计与工艺接口,了解设计与工艺的关系及接口。第六章:单元库设计技术,掌握标准单元和IO的设计,建立系统模块化设计的思想;认识集成电路的基本版图。第七章:存储器设计。第八章:低功耗专题。

 本课程入选“国家精品在线开放课程”、“江苏省在线开放课程”,特此鸣谢。

 

课程大纲

第一章 概论

知识点1-课程介绍

知识点2-微电子发展史和摩尔定律

补充:从沙子到CPU-芯片是如何制造的

知识点3-系统与系统集成

知识点4:VLSI设计方法

调研你手机的应用处理器信息

第二章 MOS晶体管原理

知识点1-mos晶体管结构

知识点2-MOS晶体管的工作原理

知识点3-MOS晶体管的I-V方程

知识点补充-NMOS管导通条件的再思考

知识点4-短沟器件速度饱和下的I-V方程

知识点5-MOS管的转移特性和PMOS管的I-V特性及MOS器件的频率特征

知识点6-亚阈值导电特性及静态功耗组成

知识点7-CMOS结构及其优势

知识点8-工艺基础

知识点9-问题的提出及选择工艺线的原则

知识点10-电学设计规则的形式及应用举例-三输入与门的SPICE仿真

知识点11-几何设计规则

第二章测试

第二章单元测试2

第二章单元作业

第三章 反相器和组合逻辑电路

知识点4-CMOS反相器的速度优化

知识点2-CMOS反相器的静态特性

知识点5-CMOS反相器的功耗

知识点1-CMOS反相器工作原理

知识点3-CMOS反相器的动态特性

知识点6-CMOS逻辑门构造-与非门及复杂门

知识点7-组合逻辑的静态动态特性及扇入扇出的影响

知识点8-等效反相器设计方法

知识点9-例子-复杂门等效反相器设计

知识点10-等效反相器练习及其修正

知识点11-组合逻辑的延时模型

知识点12-异或门和同或门电路

知识点13-传输门

知识点14-三态门

知识点15-优化组合逻辑功耗

第三章测试

第四章 -时序逻辑电路

知识点15-时序逻辑作用及状态机举例

知识点16-双稳态结构和D触发器

知识点17:触发器时序参数

知识点18:时序逻辑的性能优化

知识点19:时序逻辑的功耗优化

知识点20:偏差和抖动对电路的影响

畅所欲言-你所理解的时序(timing)

第五章 单元库设计技术(1)-标准单元

知识点二:单元库概念和真实单元库示例

知识点三:标准单元设计技术

知识点四:用标准单元实现集成电路的过程

第五章 单元库设计技术(2)-输入输出接口

知识点六:输入输出单元的功能

知识点七:输入单元的版图设计

知识点八:倒向输出I/O PAD设计

知识点九:其他输出I/O PAD

知识点十:掩膜编程的输入输出I/O PAD

知识点十一:积木块设计技术和单元库小结

第六章 微处理器及计算单元-处理器结构、加法器和乘法器

知识点1-大话处理器

知识点2-微处理器结构介绍-冯诺依曼和哈佛结构

知识点3-冯诺依曼和哈佛结构的比较

知识点4-用全加器搭建ALU1

知识点5-全加器电路设计

知识点6-乘法器设计

知识点7-移位器设计

第七章-SRAM存储器

知识点1-Memory的重要性及其分类

知识点2-SRAM结构

知识点3-SRAM的bitcell设计

知识点4-SRAM的decoder及SA设计

第八章-低功耗专题

知识点1-低功耗专题(上)

知识点2-低功耗专题(下)