高等集成电路设计与EDA
课程编码：180234140100P1005H
英文名称：Advanced Integrated Circuit Design and EDA
课时：60
学分：3.00
课程属性：学科核心课
主讲教师：杨尊松等
教学目的要求
本课程是集成电路科学与工程、集成电路设计与设计自动化等集成电路设计相关专业研究生的专业基础课，基本目的是结合理论使学生掌握模拟、数字及混合信号集成电路基本单元的分析、设计方法，深入了解SPICE仿真器等EDA工具的工作原理。
课程内容主要包括MOS器件、单级放大器、差分放大器、频率特性、负反馈系统、频率补偿、压控振荡器等模拟集成电路基础知识；CMOS反相器、组合逻辑门电路、时序逻辑电路、计数器和分频器等数字集成电路基础知识；锁相环数模混合信号集成电路基础知识；电路仿真基本概念、STA和MNA电路仿真方法、动态元件及非线性元件仿真建模方法等EDA工具基础知识。
预修课程
半导体物理，半导体器件，线性代数
大纲内容
第一章 MOS器件物理基础
第1节 集成电路概述 1学时 杨尊松
第2节 MOS器件基本概念 1学时 杨尊松
第3节 MOS器件特性 1学时 杨尊松
第二章 单级放大器
第1节 共源极 1学时 杨尊松
第2节 源跟随器 1学时 杨尊松
第3节 共栅极 1学时 杨尊松
第三章 差分放大器
第1节 单端与差分的区别 1学时 杨尊松
第2节 基本差分对 1学时 杨尊松
第3节 差分放大器特性分析 1学时 杨尊松
第四章 频率特性
第1节 弥勒效应 1学时 杨尊松
第2节 单级放大器的频率特性 1学时 杨尊松
第3节 增益-带宽折中 1学时 杨尊松
第五章 负反馈系统
第1节 反馈电路的特性 1学时 杨尊松
第2节 反馈电路结构 1学时 杨尊松
第3节 反馈分析方法 1学时 杨尊松
第六章 稳定性与频率补偿
第1节 多极点系统 1学时 杨尊松
第2节 相位裕度 1学时 杨尊松
第3节 频率补偿基础 1学时 杨尊松
第七章 压控振荡器
第1节 振荡器基本概念 1学时 杨尊松
第2节 压控振荡器 1学时 杨尊松
第3节 压控振荡器数学模型 1学时 杨尊松
第八章 CMOS反相器
第1节 CMOS反相器基本概念 1学时 杨尊松
第2节 CMOS反相器静态特性 1学时 杨尊松
第3节 CMOS反相器动态特性 1学时 杨尊松
第九章 组合逻辑门电路
第1节 静态CMOS设计 1.5学时 杨尊松
第2节 动态CMOS设计 1.5学时 杨尊松
第十章 时序逻辑电路
第1节 静态锁存器和寄存器 1.5学时 杨尊松
第2节 动态锁存器和寄存器 1.5学时 杨尊松
第十一章 计数器和分频器
第1节 计数器基本功能和用途 1学时 杨尊松
第2节 计数器与分频器电路 2学时 杨尊松
第十二章 锁相环
第1节 鉴相器 1学时 杨尊松
第2节 基本的锁相环结构 2学时 杨尊松
第3节 电荷泵锁相环 3学时 杨尊松
第十三章 EDA及电路仿真基本概念
第1节 EDA基本概念 1学时 孙泽宇
第2节 电路仿真的背景 1学时 孙泽宇
第3节 SPICE仿真方法的发展 1学时 孙泽宇
第十四章 电路仿真基础
第1节 基尔霍夫定律简介 1学时 孙泽宇
第2节 回路分析方法 1学时 孙泽宇
第3节 KCL及KVL方法的矩阵表达形式 1学时 孙泽宇
第十五章 STA电路仿真方法
第1节 电路元件方程 1学时 孙泽宇
第2节 STA方法 1学时 孙泽宇
第3节 电路数值求解方法 1学时 孙泽宇
第十六章 MNA电路仿真方法
第1节 电路节点分析方法 1学时 孙泽宇
第2节 静态元件仿真建模 2学时 孙泽宇
第3节 MNA方法 3学时 孙泽宇
第十七章 动态元件仿真建模
第1节 欧拉法概述 1学时 孙泽宇
第2节 基于欧拉法的电容仿真模型 1学时 孙泽宇
第3节 基于欧拉法的电感仿真模型 1学时 孙泽宇
第十八章 非线性元件仿真建模
第1节 牛顿-拉尔森迭代法概述 1学时 孙泽宇
第2节 基于牛顿法的二极管仿真模型 1学时 孙泽宇
第3节 基于牛顿法的MOS仿真模型 1学时 孙泽宇
参考书
1、
模拟CMOS集成电路设计
Behzad Razavi著，陈贵灿等译
2018年12月
西安交通大学出版社
2、
数字集成电路——电路、系统与设计
Jan M. Rabaey等著，周润德等译
2017年1月
电子工业出版社
3、
Electronic Circuit and System Simulation Methods
R. A. Rohrer
1998年10月
McGraw-Hill
课程教师信息
杨尊松，中国科学院微电子研究所研究员、博士生导师、课题组长，入选国家级高层次青年人才计划和中国科学院高层次青年人才计划。2021年6月博士毕业于澳门大学AMSV国家重点实验室，2021年7月至2023年3月在日本东京大学任职特任研究员，2023年4月加入中国科学院微电子研究所。主要从事面向5G/6G、高速接口等新一代通信系统的高性能频率综合器、收发机等数模混合信号芯片研究工作。发表IEEE ISSCC、VLSI、JSSC、SSCL等集成电路设计领域高水平会议和期刊论文20余篇，合作出版英文专著1章。目前担任IEEE SSCL期刊副主编及JSSC、SSCL、TCAS-I、TMTT等领域内顶级期刊的审稿人，曾担任IEEE ISCAS 2024分会主席。
孙泽宇，中国科学院微电子研究所研究员，入选国家级高层次青年人才计划。2020年3月博士毕业于美国加州大学河滨分校，2020年4月至2024年2月在美国Cadence公司任职首席高级工程师，2024年3月加入中国科学院微电子研究所。主要从事电迁移可靠性及电压降相关EDA模型及工具研究。发表ICCAD、ASPDAC、IEEE TCAD、IEEE TVLSI等EDA领域高水平会议和期刊论文20余篇，合作出版英文专著1部。目前担任IEEE TVLSI，INTEGRATION等领域内顶级期刊的审稿人。