课程简介
《数字超大规模集成电路设计》是讲授数字大规模集成电路基础理论和知识的微电子专业的核心专业基础课，本课程既面向微电子专业的学生，又面向希望进入集成电路行业或者希望了解数字集成电路设计的其它专业的学生，讲授数字集成电路设计的基础理论和基本方法。课程以纳米和深亚微米CMOS工艺条件、系统级集成水平下的数字电路原理和设计技术为主要内容，具体包括器件和互连线的特性与模型、数字VLSI的关键指标与优化方法，常见逻辑类型、基本功能单元、重要片内子系统（时钟、电源网络）的工作原理和设计方法等。通过这门课的学习你可以理解如何用MOS管实现复杂的数字芯片、真正的数字集成电路和理想的数字电路之间有哪些差别、芯片的速度、功耗、鲁棒性、成本等方面的特性与哪些因素有关、又如何优化。
课程大纲
第一章 从数字电路到数字集成电路
第一节 集成电路技术的意义
第二节 开关和逻辑
第三节 实现逻辑门
第四节 工艺与版图
第五节 Scaling Down
第二章 MOS场效应晶体管（上）——基础
第一节 MOS管的原理与阈值电压
第二节 MOS管的电流方程
第三节 MOS管的电容
第二章 MOS场效应晶体管（下）——高阶效应
第四节 再谈阈值电压
第五节 MOS管的漏电流
第六节 MOS管的温度特性
第三章 逻辑门的静态特性
第一节 反相器的电压传输特性
第二节 噪声容限
第三节 复杂逻辑门的静态特性
第四章 数字集成电路的速度（上）——逻辑门延时
第一节 CMOS反相器的延时
第二节 复杂逻辑门的延时
第三节 逻辑门延时模型
第四章 数字集成电路的速度（下）——速度优化
第四节 CMOS逻辑门的延时特性
第五节 组合逻辑电路的速度优化
第六节 总结
第五章 数字集成电路的功耗
第一节 引言——集成电路的功耗问题
第二节 CMOS逻辑门的动态功耗
第三节 CMOS逻辑门的静态功耗
第四节 功耗优化技术
第六章 互连线
第一节 集成电路的互连线
第二节 互连线延时模型
第三节 互连线的信号完整性问题
第四节 互连线的Scaling Down
第七章 组合逻辑门的设计（上）——静态逻辑
第一节 引言
第二节 静态互补CMOS逻辑的特点
第三节 有比逻辑
第四节 传输管逻辑
第七章 组合逻辑门的设计（下）——动态逻辑
第五节 动态逻辑
第六节 组合逻辑类型的选择
第八章 时序逻辑
第一节 时序逻辑和时序单元
第二节 静态时序单元
第三节 时序参数
第四节 动态时序单元
第五节 本章总结
第九章 时钟技术
第一节 同步时序逻辑的时钟
第二节 时钟偏差和时钟抖动
第三节 时钟分布网络
第四节 时钟技术小结
第十章 数据通路
第一节 引言——数据通路的特点
第二节 加法器
第三节 乘法器
第四节 本章小结
期末考试
第一节 集成电路技术的意义
第二节 开关和逻辑
第三节 实现逻辑门
第四节 工艺与版图
第五节 Scaling Down
第二章 MOS场效应晶体管（上）——基础
第一节 MOS管的原理与阈值电压
第二节 MOS管的电流方程
第三节 MOS管的电容
第二章 MOS场效应晶体管（下）——高阶效应
第四节 再谈阈值电压
第五节 MOS管的漏电流
第六节 MOS管的温度特性
第三章 逻辑门的静态特性
第一节 反相器的电压传输特性
第二节 噪声容限
第三节 复杂逻辑门的静态特性
第四章 数字集成电路的速度（上）——逻辑门延时
第一节 CMOS反相器的延时
第二节 复杂逻辑门的延时
第三节 逻辑门延时模型
第四章 数字集成电路的速度（下）——速度优化
第四节 CMOS逻辑门的延时特性
第五节 组合逻辑电路的速度优化
第六节 总结
第五章 数字集成电路的功耗
第一节 引言——集成电路的功耗问题
第二节 CMOS逻辑门的动态功耗
第三节 CMOS逻辑门的静态功耗
第四节 功耗优化技术
第六章 互连线
第一节 集成电路的互连线
第二节 互连线延时模型
第三节 互连线的信号完整性问题
第四节 互连线的Scaling Down
第七章 组合逻辑门的设计（上）——静态逻辑
第一节 引言
第二节 静态互补CMOS逻辑的特点
第三节 有比逻辑
第四节 传输管逻辑
第七章 组合逻辑门的设计（下）——动态逻辑
第五节 动态逻辑
第六节 组合逻辑类型的选择
第八章 时序逻辑
第一节 时序逻辑和时序单元
第二节 静态时序单元
第三节 时序参数
第四节 动态时序单元
第五节 本章总结
第九章 时钟技术
第一节 同步时序逻辑的时钟
第二节 时钟偏差和时钟抖动
第三节 时钟分布网络
第四节 时钟技术小结
第十章 数据通路
第一节 引言——数据通路的特点
第二节 加法器
第三节 乘法器
第四节 本章小结
期末考试