《集成电路设计技术与工具》教材简介及教材建设总结

集成电路设计技术与工具

主编姓名:王志功，景为平，孙　玲

出版时间:2007年7月

出版单位:东南大学出版社

教材形式:文字＋电子

适用层次:本科/研究生/工程师

适用专业:电子科学与技术

获奖情况:华东地区大学出版社第七届优秀教材、学术专著，2006.10

作者简介:

王志功，男，1954年5月出生于河南省荥阳县；1973年9月至1981年12月先后在南京工学院（现东南大学）无线电工程系学习、任助教和攻读硕士；1982年1月赴同济大学任教；1984年12月至1990年8月先后在德国波鸿鲁尔大学电子系进修和攻读博士；1990年10月至1997年9月先后在德国弗朗霍夫协会所属的应用固体物理研究所做博士后研究和任客座研究员；1997年10月作为国务院人事部归国定居专家回国工作，受聘为东南大学无线电系教授、博士生导师、“电路与系统”学科带头人，领导建立了东南大学射频与光电集成电路研究所，担任所长。迄今已在国际和国家级重要会议和核心期刊上发表了300多篇论文，获得德国、中国和国际发明专利14项。出版专著1部，译著6部和教科书5部。

1998年获得“国家杰出青年科学基金”。1998—2004年担任国家“863”计划光电子主题专家组专家。1999年入选全国“百千万人才工程”第一、二层次人选。2000年荣获教育部“长江学者”特聘教授。2001年以来担任教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会主任委员。2003年9月获中央组织部和教育部等6部联合授予的“留学回国人员成就奖”。2004年6月荣获国务院侨务办公室和全国归国华侨联合会授予的“全国归侨十杰”称号。2006年获“全国五一劳动奖章”和“全国师德标兵”。

教材简介:

本教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

本教材按照材料与器件物理、制造工艺、版图设计、元器件及其SPICE模型、基于SPICE的集成电路仿真、晶体管级设计、模块级设计、系统级设计、集成电路封装和测试的“自底向上”设计流程讲述集成电路设计的基础知识和基本技术，并介绍九天（Zeni）系统、Silvaco系统等相关的分析与设计软件工具。

本书可作为高等院校电子科学与技术、通信与信息等学科高年级本科生和硕士研究生的教材，也可作为完成了学业、准备转入集成电路设计的相关专业本科毕业生的自学读物，还可作为从事集成电路设计与制造工程技术人员的参考书。

教材的主要特色与创新点:

1.该书在2004年编写出版的《集成电路设计与九天EDA工具应用》一书的基础上，经过精选相关知识和重新组织体系编写而成，作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材出版。相继两本书的编写过程是不断探索和总结IC设计规律的过程。在此过程中，逐步形成了“授之于艺，授之于技，授之于具”的教学指导思想。这里的“艺”是指集成电路相关工艺，“技”是指集成电路设计技术，“具”是指集成电路设计工具。我们的目的是“教之创‘芯’”，即培养读者设计和创造IC的能力。紧紧围绕“授之于艺，授之于技，授之于具”的指导思想，本教材在架构设计和内容组织两方面都进行了一系列新的尝试。

2.本教材的著者注重将基础理论知识与已取得的科研成果紧密衔接，注重新技术的应用，并将多年的科研经验、科研实践的最新成果以及适应市场需求的最新产品技术融合到了书本中。为满足不同院校的实践教学软硬件环境要求，该教材实践部分的内容分册对主流集成电路EDA工具做了介绍并各自配有教学光盘。

教材使用情况:

本教材2007年7月出版后，在2007年10月11日大连召开的中国半导体行业协会集成电路设计分会2007年年会上被大会选定为培养集成电路人才的基础教材赠送给全国7＋1个（1个为香港）国家级集成电路设计产业基地；就目前所知，已被山东大学、合肥工业大学、辽宁工程技术大学、南通大学等多所学校选作集成电路相关课程的教材；还被众多技术人员选做自学读物。试用后，读者普遍反应该教材理论部分内容详略得当，基本概念清晰，理论分析透彻，讲述深入浅出，注重新技术的应用；EDA工具部分的内容介绍简明扼要并配备了学习光盘，对读者掌握集成电路设计EDA工具、进行集成电路设计的实践起到了很好的指导作用。还有读者写来了热情洋溢的读后感。

教材建设总结:

集成电路已被广泛应用在通信、计算机、电力电子、自动控制、仪器仪表、航空航天、医疗等各个技术领域。尤其是电气信息类中的诸多专业，在学科的研究方向和各自相关领域的技术开发中都出现了从底层器件到系统集成的各种不同形式的研究内容和开发项目；例如，电子信息工程、电气工程及其自动化、通信等这些以往以系统或装置的实现和集成为研究、开发形式的专业，开始注重本专业的系统集成芯片的研究和研制。由此正逐渐形成这些专业的一部分研究人员和工程技术人员开始专门从事本专业所需要的集成芯片设计的研究和开发。因此，“集成电路设计基础”不仅是培养我国急需的集成电路技术人才的入门课程，而且已经成为电子科学和通信与信息等学科的重要专业基础课程。然而，集成电路产业包括了芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个环节，每个环节又涉及不同的专业技术。同时，集成电路技术的迅猛发展对该课程及其教材也提出了更高的要求。因此，如何编写一本既涵盖集成电路产业全貌又反映集成电路设计规律，使学生通过学习可以获得从事集成电路相关工作所必备的系统知识、电路知识、EDA工具知识和工艺知识的入门教材，就是一项既迫切又需要不断加以完善的任务。

秉承上述思想，我们完成了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《集成电路设计技术与工具》的编写，并于2007年7月由东南大学出版社出版发行。本教材紧紧围绕“授之于艺，授之于技，授之于具”的指导思想，在架构设计和内容组织两方面都进行了一系列新的尝试。和原书一样，本书仍遵循“自底向上”的设计路线进行架构，但对具体内容和叙述方式均进行了全面的修订，对书中“艺、技、具”内容进行了精选，并将近年来集成电路设计领域的新技术、新方法及时地反映到教材内容中，使该书在逻辑性、可读性、先进性和实用性诸方面都有较大幅度的提升。

本教材在架构设计方面，按照集成电路“自底向上”的设计路线一步步展开。从集成电路材料与器件物理基础出发，按照集成电路工艺制造技术、版图和电路设计技术、设计工具使用直到封装和测试的顺序，全面介绍了集成电路设计各环节涉及的技术和相关软件工具。并注重将基础理论知识与工程实践相结合，将成熟的设计技术与最新的研究成果相结合，力求符合当前的技术发展趋势，达到使读者能够学以致用的目标。

在内容方面分为12章。第1章对集成电路设计的各个方面进行了概述。第2章介绍集成电路制造相关的绝缘体、导体和半导体材料、集成电路的基本结构和相关理论。第3章介绍集成电路制造的基本工艺以及双极型、MESFET/HEMT和CMOS等特定集成电路工艺。第4章介绍集成电路版图设计的基本过程和知识。第5章介绍集成无源和有源器件的SPICE模型。第6章介绍采用SPICE进行集成电路模拟的基本技术，对各种输入语句格式进行了详细描述。第7章和第8章按模拟和数字两部分介绍集成电路晶体管级设计方法。第9章介绍集成电路模块级设计。第10章介绍集成电路系统级设计。第11章介绍集成电路封装方面的有关问题。第12章介绍集成电路测试方面的有关问题。其中，第2章、第3章和第11章可归为“艺”，其他各章可归为“技”。而“具”则与“艺”和“技”相互配合:在第3章介绍集成电路制造工艺部分，补充了集成电路工艺CAD的内容，并在附录中介绍了工艺与器件仿真工具，给出仿真实例；在第4章介绍集成电路版图设计方面，结合Zeni EDA工具介绍了全定制集成电路版图编辑和验证的全流程；在第6章介绍集成电路SPICE仿真软件时，给出了Smart Spice环境下的多个仿真实例；在第7、8章介绍集成电路晶体管级设计的内容中，着重于设计理念、方法和仿真工具的应用，缩减了电路原理的介绍；在第10章介绍集成电路系统级设计时，引入了VHDL和Verilog两种硬件描述语言，重点介绍了采用Verilog进行系统与电路描述和仿真的基本流程。在该章中还增加了基于混合信号硬件描述语言Verilog－AMS进行系统级设计的内容。此外，在第11章介绍集成电路封装技术时，增加了封装热特性和信号完整性的知识。本教材将集成电路测试独立为第12章，增加了模拟集成电路测试方法和测试实例以及数字集成电路可测性设计的相关知识。

在专业教学的理念上，人们历来用授之于“鱼”和授之于“渔”来比喻传授现成知识和传授能力。在集成电路设计的教学方面，存在着同样的道理。以往出版的有关集成电路设计的不少教科书中，大量的内容是讲解模拟与数字电路的各种结构形式、工作原理和性能分析。这样，学生学过了这门课程，熟悉了不少集成电路的“鱼”，但没有掌握集成电路的“渔”，还不能真正设计集成电路。鉴于授之于“渔”的理念，我们把集成电路的设计技术作为教材的核心内容，着重于设计理念、设计方法和仿真工具的应用。

当然，正如讲“渔”必然涉及“鱼”，讲集成电路设计必然涉及集成电路本身。在我们的教材中是这样来处理的:

（1）将集成电路的有关全部内容按照工艺、器件、晶体管级、模块级和系统级这样“自底向上”的流程进行讨论。为此，增加了数字与模拟电路的模块级设计。

（2）在晶体管级、模块级和系统级，将集成电路分为模拟和数字两大类，讨论它们的共通之处和各自的特点。为此，增加了基于混合信号硬件描述语言Verilog－AMS进行系统级设计的新技术。

（3）选用了运算放大器和与非门等基本电路作为讲解设计技术的范例，来帮助读者通过具体的“鱼”去掌握“渔”，达到学以致用。

鉴于集成电路技术发展迅速，又涉及众多技术领域，再加之新技术的不断涌现，中国集成电路事业和教学改革不断地对人才培养提出更高、更新的要求，因此要编写一本既能覆盖基础技术，又能跟踪前沿技术的教材，一本能够经得起时间考验和能够满足大多数读者要求的教材，将是一项艰巨而极富挑战性的任务。尽管作者在编写《集成电路设计技术与工具》一书中始终贯彻既定的指导思想，为达到上述要求也尽了最大的努力，但在该书的具体内容和细节方面难免存在不当之处，这就一方面需要我们对所编写的教材持之以恒、与时俱进地加以改进与完善，另一方面更需恳请广大的读者对于教材中的遗漏和错误，提出批评与指正，方能圆我们的初衷。我们愿与广大的读者携手共进，为中国集成电路人才的培养事业而贡献自己的力量。