本书基于设计实践需求，以器件、电路和系统设计为背景，较为全面地讲解了超大规模集成电路的基础知识和设计方法。
主要内容包括：集成电路设计概论、集成电路制造工艺、超大规模集成电路设计方法、器件设计实例、互连设计实例、CMOS反相器设计实例、组合逻辑电路设计实例、时序逻辑电路设计实例、存储器设计实例。内容涵盖全定制及半定制设计方法，先介绍流程，再剖析案例，使用的集成电路设计工具丰富，步骤详实，工程实践性强。
本书可供集成电路、芯片、半导体及相关行业的工程技术人员使用，也可作为教材供高等院校相关专业师生学习参考。

第1章 集成电路设计概论 001
1.1 集成电路的发展 002
1.1.1 历史回顾 002
1.1.2 集成电路的分类 003
1.1.3 超大规模集成电路的质量要求 005
1.2 设计EDA工具 008
1.2.1 Synopsys 009
1.2.2 Cadence 010
1.2.3 华大九天 011
习题 013

第2章 集成电路制造工艺 014
2.1 CMOS工艺流程 015
2.1.1 硅片制备 015
2.1.2 芯片制造 017
2.1.3 测试 023
2.1.4 封装和终测 025
2.2 设计规则 026
2.3 工艺选择 029
2.4 工艺技术的发展趋势 030
习题 031

第3章 超大规模集成电路设计方法 032
3.1 系统设计方法 033
3.1.1 结构化设计思想 034
3.1.2 自顶向下设计 035
3.1.3 正向设计与反向设计 036
3.1.4 IP复用技术 037
3.2 全定制设计方法 038
3.3 半定制设计方法 040
3.3.1 基于标准单元的设计方法 041
3.3.2 基于门阵列的设计方法 043
3.3.3 基于FPGA的设计方法 044
3.4 可测性设计 046
3.4.1 可测性的概念 047
3.4.2 常用的可测性设计 048
习题 051

第4章 器件设计实例 052
4.1 二极管 053
4.1.1 二极管设计 054
4.1.2 静态特性仿真 056
4.1.3 动态特性 058
4.2 MOS晶体管 060
4.2.1 MOS晶体管设计 060
4.2.2 静态特性仿真 062
4.2.3 动态特性 066
4.3 闩锁效应 067
习题 068

第5章 互连设计实例 069
5.1 互连 070
5.1.1 互连分类 070
5.1.2 互连参数 071
5.2 导线实例 074
5.2.1 理想导线 074
5.2.2 集总RC模型 076
5.2.3 导线特性仿真 077
5.3 按比例缩小 081
习题 085

第6章 CMOS反相器设计实例 086
6.1 CMOS反相器电路设计 087
6.1.1 电路设计 087
6.1.2 功能仿真 088
6.2 静态特性仿真 091
6.2.1 开关阈值仿真 092
6.2.2 器件参数变化与电路稳定性仿真 092
6.3 动态特性仿真 095
习题 097

第7章 组合逻辑电路设计实例 098
7.1 静态电路设计 099
7.1.1 互补CMOS设计方法 099
7.1.2 有比逻辑设计方法 100
7.1.3 传输管逻辑设计方法 102
7.2 二输入与非门设计实例 104
7.2.1 电路设计 105
7.2.2 瞬态仿真分析 106
7.2.3 电路参数及性能优化 107
7.3 二输入或非门设计实例 110
7.3.1 电路设计及瞬态仿真 110
7.3.2 电路参数及性能优化 111
7.4 加法器设计实例 112
7.4.1 加法器定义 113
7.4.2 静态互补加法器电路设计与仿真 113
7.4.3 传输门加法器电路设计与仿真 114
7.4.4 曼彻斯特进位链加法器电路设计与仿真 116
习题 118

第8章 时序逻辑电路设计实例 119
8.1 时序逻辑电路概述 120
8.1.1 双稳态原理 120
8.1.2 锁存器与寄存器 121
8.1.3 时序逻辑电路时间参数 124
8.2 锁存器设计实例 125
8.2.1 正锁存器电路设计及仿真 125
8.2.2 负锁存器电路设计及仿真 127
8.2.3 性能优化分析 128
8.3 寄存器设计实例 129
8.3.1 主从结构寄存器设计 129
8.3.2 性能参数优化 131
8.4 时序电路优化方法—流水线 132
习题 134

第9章 存储器设计实例 135
9.1 存储器概述 136
9.1.1 存储器分类 136
9.1.2 存储器结构 139
9.2 只读存储器 140
9.2.1 ROM单元结构 141
9.2.2 浮栅结构 143
9.2.3 ROM的设计实例 144
9.3 静态随机存储器实例 146
9.3.1 静态随机存储器单元结构 150
9.3.2 读写操作仿真 151
9.3.3 单元性能指标 153
9.4 动态随机存储器实例 156
9.4.1 单管动态存储单元结构 157
9.4.2 读写操作 159
9.5 存储器的发展趋势 161
习题 162

参考文献 163

集成电路（IC）是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性产业。从晶体管发明至今，集成电路产业发展迅速，规模不断扩大，成为国民经济中不可或缺的支柱性产业。超大规模集成电路是指芯片含元件数在10万至1000万或1万门级至100万门级的集成电路。IC产业作为一个高新技术产业，渗透力强，附加价值高；技术密集，信息含量大;更新周期快，投资效益好，对相关人才的需求量较大。为培养掌握集成电路设计方法的人才，满足产业发展的需要，我们基于我国自主研发的设计工具—华大九天数字电路设计EDA工具，编写了本书，旨在帮助读者在学习集成电路设计方法的同时，锻炼设计实践能力。
本书基于设计实践需求，以器件、电路和系统设计为背景，较为全面地讲解了超大规模集成电路的基础知识和设计方法。全书共9章，可以归纳成3个部分。第一部分（第1～3章）为基础知识，主要介绍集成电路的发展和分类、超大规模集成电路的质量要求及常见的EDA设计工具。同时，对集成电路的制造工艺进行了介绍，讲解了设计规则、设计时如何选择合适的工艺，以及工艺技术的发展趋势。阐述了超大规模集成电路常见的设计方法，包括结构化设计思想、IP复用技术、全定制设计方法、各种半定制设计方法和可测性设计，可使读者对超大规模集成电路设计有一个基本的了解。第二部分（第4、5章）介绍电路的基本构成部分:器件和互连。器件方面分别介绍了二极管和MOS管的基本原理、设计方法，并通过具体实例对性能仿真优化进行介绍。互连方面通过具体实例介绍导线集总模型和对电路的影响，以及按比例缩小理论。读者通过这两章内容可以了解器件和导线的知识，更好地完成电路的设计和优化。第三部分（第6～9章）为电路设计部分。通过具体实例分别介绍了CMOS反相器设计、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、存储器设计等。
本书内容涵盖全定制及半定制设计方法，先介绍流程，再剖析案例，使用的集成电路设计工具丰富，步骤详实，工程实践性强。可供集成电路、芯片、半导体及相关行业的工程技术人员使用，也可作为教材供高等院校相关专业师生学习参考。
本书由王晓袁、邹雪、张颖编著，特别感谢杭州士兰集成电路有限公司提供了行业前沿发展情况和应用实例。
由于集成电路产业发展迅速，技术更新日新月异，同时因为编写人员水平所限，书中难免有不足和疏漏之处，真诚希望广大读者提出宝贵的意见和建议，以利于我们不断改进。

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