本书在简述半导体集成电路的基本概念、发展和面临的主要问题后，以“器件工艺电路应用”为主线，首先介绍半导体集成电路的主要制造工艺、基本元器件的结构和工作原理,然后重点讨论数字集成电路中组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、逻辑功能部件，最后介绍模拟集成电路中的关键电路和数模、模-数转换电路。
本书以问题为导向，在每一章节开始设置了启发性问题,并以二维码方式给出了关键章节的预习教学视频。全书内容系统全面，叙述深入浅出，易于自学。配备了器件彩色三维结构图，读者可以通过扫描二维码进行查看。
本书可作为普通高等学校电子科学与技术、微电子科学与工程和集成电路设计与集成系统等相关专业的专业课教材，也可作为相关领域研究生及工程技术人员的参考书。

第1章绪论1
1.1半导体集成电路的概念1
1.1.1半导体集成电路的基本概念1
1.1.2半导体集成电路的分类2
1.2半导体集成电路的发展过程4
1.3半导体集成电路的发展规律5
1.4半导体集成电路面临的问题6
1.4.1深亚微米集成电路设计面临的问题与挑战7
1.4.2深亚微米集成电路性能面临的问题与挑战8
1.4.3深亚微米集成电路工艺面临的问题与挑战8
技术拓展:Chiplet(芯粒)8
基础习题9
高阶习题9
第2章双极集成电路中的元件形成及其寄生效应10
2.1双极集成电路的制造工艺10
2.1.1双极型晶体管的单管结构和工作原理10
2.1.2双极集成晶体管的结构与制造工艺13
2.2集成双极晶体管的有源寄生效应20
技术拓展:BCD工艺21
基础习题22
高阶习题22
第3章MOS集成电路中晶体管的形成及其寄生效应23
3.1MOSFET晶体管的结构及制造工艺23
3.1.1MOSFET晶体管器件结构与工作原理23
3.1.2MOSFET晶体管的制造工艺25
3.2CMOS集成电路的制造工艺27
3.2.1n阱CMOS工艺28
3.2.2p阱CMOS工艺36
3.2.3双阱CMOS工艺37
3.3MOS集成电路中的有源寄生效应37
3.3.1场区寄生MOSFET37
3.3.2寄生双极型晶体管38
3.3.3CMOS集成电路中的闩锁效应38
3.4深亚微米CMOS集成电路工艺40
技术拓展:绝缘体上硅技术43
基础习题44
高阶习题44
第4章集成电路中的无源元件45
4.1集成电阻器45
4.1.1双极集成电路中常用的电阻46
4.1.2MOS集成电路中常用的电阻55
4.2集成电容器58
4.2.1双极集成电路中常用的集成电容器58
4.2.2MOS集成电路中常用的电容器60
4.3互连线62
4.3.1多晶硅互连线62
4.3.2扩散层连线63
4.3.3金属互连线63
技术拓展:修调技术65
基础习题66
高阶习题66
第5章MOS晶体管基本原理与MOS反相器电路67
5.1MOS晶体管的电学特性67
75.1.1MOS晶体管基本电流方程的导出67
5.1.2MOS晶体管的I-V特性69
5.1.3MOS晶体管的阈值电压和导电特性71
5.1.4MOS晶体管的衬底偏压效应73
5.1.5MOS晶体管的二级效应74
5.1.6MOS晶体管的电容78
5.2MOS反相器82
5.2.1反相器的基本概念82
5.2.2E/R型nMOS反相器84
5.2.3E/E型nMOS反相器85
5.2.4E/D型nMOS反相器87
5.2.5CMOS反相器89
技术拓展:3D晶体管103
基础习题104
高阶习题105
第6章CMOS静态门电路106
6.1基本CMOS静态门106
6.1.1CMOS与非门106
6.1.2CMOS或非门107
6.2CMOS复合逻辑门109
6.2.1异或门110
6.2.2其他复合逻辑门111
6.3MOS管的串并联特性111
6.3.1晶体管串联的情况111
6.3.2晶体管并联的情况112
6.3.3晶体管尺寸的设计113
6.4CMOS静态门电路的延迟115
6.4.1延迟时间的估算方法115
6.4.2缓冲器很优化设计120
6.5CMOS静态门电路的功耗121
6.5.1CMOS静态门电路功耗的组成121
6.5.2降低电路功耗的方法125
6.6功耗和延迟的折中128
技术拓展:门控时钟技术129
基础习题130
高阶习题131
第7章传输门逻辑和动态逻辑电路132
7.1基本的传输门132
7.1.1nMOS传输门133
7.1.2pMOS传输门134
7.1.3CMOS传输门135
7.2传输门逻辑电路135
7.2.1传输门逻辑电路举例135
7.2.2传输门逻辑的特点137
7.3基于二叉判决图BDD的传输门逻辑生成方法138
7.4基本CMOS动态逻辑电路142
7.4.1基本CMOS动态逻辑电路的工作原理143
7.4.2动态逻辑电路的优缺点144
7.5传输门隔离动态逻辑电路145
7.5.1传输门隔离动态逻辑电路工作原理145
7.5.2传输门隔离多级动态逻辑电路的时钟信号146
7.5.3多米诺逻辑148
7.6动态逻辑电路中存在的问题及解决方法151
7.6.1电荷泄漏151
7.6.2电荷共享152
7.6.3时钟馈通153
7.6.4体效应153
技术拓展:如何选择逻辑类型154
基础习题155
高阶习题157
第8章时序逻辑电路158
8.1电荷的存储机理158
8.1.1静态存储机理158
8.1.2动态存储机理159
8.2电平敏感锁存器160
8.2.1CMOS选择器型锁存器160
8.2.2基于传输门多选器的D锁存器162
8.2.3动态锁存器163
8.3边沿触发寄存器163
8.3.1寄存器的几个重要参数164
8.3.2CMOS静态主从结构寄存器164
8.3.3传输门多路开关型寄存器165
8.3.4C2MOS寄存器170
8.4其他类型寄存器172
8.4.1脉冲触发锁存器172
8.4.2灵敏放大器型寄存器173
8.4.3施密特触发器174
8.5带复位及使能信号的D寄存器176
8.5.1同步复位D寄存器176
8.5.2异步复位D寄存器177
8.5.3带使能信号的同步复位D寄存器178
8.6寄存器的应用及时序约束179
8.6.1计数器179
8.6.2时序电路的时序约束181
技术拓展:异步数字系统184
基础习题184
高阶习题185
第9章MOS逻辑功能部件186
9.1多路开关186
9.2加法器和进位链188
9.2.1加法器定义188
9.2.2全加器电路设计190
9.2.3进位链193
9.3算术逻辑单元198
9.3.1以传输门逻辑电路为主体的算术逻辑单元198
9.3.2以静态逻辑门电路为主体的算术逻辑单元199
9.4移位器200
9.5乘法器203
技术拓展:片上系统技术207
基础习题208
高阶习题210
第10章半导体存储器211
10.1半导体存储器概述211
10.1.1半导体存储器的分类211
10.1.2半导体存储器的相关性能参数212
10.1.3半导体存储器的结构213
10.2非挥发性只读存储器214
10.2.1ROM的基本存储单元214
10.2.2MOS-OR和NOR型ROM215
10.2.3MOS-NAND型ROM220
10.2.4预充式ROM222
10.2.5一次性可编程ROM223
10.3非挥发性读写存储器223
10.3.1可擦除可编程ROM223
10.3.2电可擦除可编程ROM227
10.3.3FLASH存储器231
10.4随机存取存储器233
10.4.1SRAM233
10.4.2DRAM238
10.5存储器外围电路240
10.5.1地址译码单元240
10.5.2灵敏放大器243
10.5.3时序和控制电路244
技术拓展:高密度存储器245
基础习题246
高阶习题247
第11章模拟集成电路基础248
11.1模拟集成电路中的特殊元件248
11.1.1MOS可变电容249
11.1.2集成双极型晶体管252
11.1.3集成MOS管253
11.2MOS晶体管及双极晶体管的小信号模型254
11.2.1MOS晶体管的小信号模型255
11.2.2双极晶体管的小信号模型256
11.3恒流源电路257
11.3.1电流源258
11.3.2电流基准电路262
11.4基准电压源电路264
11.4.1基准电压源的主要性能指标264
11.4.2带隙基准电压源的基本原理265
11.5单级放大器268
11.5.1MOS集成电路中的单级放大器268
11.5.2双极集成电路中的单级放大器272
11.6差动放大器277
11.6.1MOS差动放大器277
11.6.2双极晶体管差动放大器283
技术拓展:亚阈值设计285
基础习题286
高阶习题287
第12章D/A及A/D变换器288
12.1D/A变换器基本概念288
12.1.1D/A变换器基本原理288
12.1.2D/A变换器的分类290
12.1.3D/A变换器的主要技术指标290
12.2D/A变换器的基本类型291
12.2.1电流定标D/A变换器292
12.2.2电压定标D/A变换器295
12.2.3电荷定标D/A变换器296
12.3A/D变换器的基本概念297
12.3.1A/D变换器基本原理297
12.3.2A/D变换器的分类297
12.3.3A/D变换器的主要技术指标298
12.4A/D变换器的常用类型299
12.4.1积分型A/D变换器299
12.4.2逐次逼近式A/D变换器301
12.4.3Σ-ΔA/D变换器302
12.4.4全并行A/D变换器303
12.4.5流水线A/D变换器304
技术拓展:A/D变换器的发展方向305
基础习题305
高阶习题306
参考文献307