电子科技大学：《高等数字集成电路设计 Advanced Digital Integrated Circuits Design》课程教学资源（教学大纲，负责人：贺雅娟）

教学大纲 第一章导论及基本单元（共计4学时，2学时讲授+2学时讨论） 1.本章教学内容： 1.导论(1学时) (1)数字IC设计概述 (2)数字IC设计的质量评价 Ⅱ.制造工艺及器件概述(1学时) (I)CMOS IC的制造工艺技术发展及趋势 (2)MOSFET晶体管特性 (3)工艺偏差 Ⅲ.中国集成电路的发展和现状（讨论，2学时） (1)讨论课：学生提前准备3-4个讨论专题，课上共同讨论，教师点评 (2)学生自主获取信息、撰写PPT、上台报告，初步尝试全英文讲述模式 2.本章教学要求： 本章是数字IC设计的导论部分。通过对CMOS制造工艺以及半导体器件的简单回顾， 从MOS器件所实现功能的角度，突出它们在数字逻辑门设计中一些重要的特性和参数，使 学生对器件特性有一个直观的理解，能够识别器件寄生参数的来源。 3.本章教学重点： (1)现代数字集成电路设计中的问题及挑战 (2)数字电路设计的抽象层次与质量评价方法 (3)器件特性及寄生参数来源 4.本章教学难点： (1)用于手工分析的MOS晶体管模型 (2)数字电路质量评价参数及其相互影响与制约平衡的关系 第二章电路设计（共计16学时，12学时讲授+4学时讨论） 1.本章教学内容： 1.CMOS组合逻辑电路设计(4学时) (1)静态CMOS设计 (2)动态CMOS设计 l.电路延时(2学时)

教学大纲 第一章 导论及基本单元 （共计 4 学时，2 学时讲授+2 学时讨论） 1. 本章教学内容： I. 导论 （1 学时） (1) 数字 IC 设计概述 (2) 数字 IC 设计的质量评价 II．制造工艺及器件概述（1 学时） (1) CMOS IC 的制造工艺技术发展及趋势 (2) MOSFET 晶体管特性 (3) 工艺偏差 III．中国集成电路的发展和现状（讨论，2 学时） (1) 讨论课：学生提前准备 3-4 个讨论专题，课上共同讨论，教师点评 (2) 学生自主获取信息、撰写 PPT、上台报告，初步尝试全英文讲述模式 2. 本章教学要求： 本章是数字 IC 设计的导论部分。通过对 CMOS 制造工艺以及半导体器件的简单回顾， 从 MOS 器件所实现功能的角度，突出它们在数字逻辑门设计中一些重要的特性和参数，使 学生对器件特性有一个直观的理解，能够识别器件寄生参数的来源。 3. 本章教学重点： (1) 现代数字集成电路设计中的问题及挑战 (2) 数字电路设计的抽象层次与质量评价方法 (3) 器件特性及寄生参数来源 4. 本章教学难点： (1) 用于手工分析的 MOS 晶体管模型 (2) 数字电路质量评价参数及其相互影响与制约平衡的关系 第二章 电路设计（共计 16 学时，12 学时讲授+4 学时讨论） 1. 本章教学内容： I. CMOS 组合逻辑电路设计（4 学时） (1) 静态 CMOS 设计 (2) 动态 CMOS 设计 II. 电路延时（2 学时）

(1)RC延时模型 (2)逻辑效力 l.时序逻辑电路设计(4学时) (1)锁存器和寄存器 (2)时序问题 (3)非双稳态时序电路 IV.功耗（2学时) (1)静态功耗 (2)动态功耗 (3)低功耗设计 V.课题调研与讨论(4学时) (1)讨论课：学生分组对四个讨论专题进行调研，撰写PPT并上台报告，教师点评 (2)要求学生了解讨论课题的背景与技术要求，初步掌握科学研究的工作思路和交 流方式 2.本章教学要求： 本章是数字C设计的基础部分。从回顾反相器电路开始，深入分析这一数字设计的核 心电路，并逐步将这些知识延伸到组合逻辑电路和时序逻辑电路设计中，同时结合电路延时 和功耗的概念，在实现电路逻辑功能的同时考虑电路的性能参数优化。通过本章课程的学习， 要求学生理解数字电路的工作原理，掌握静态与动态电路设计与分析的方法，能够依据设计 指标进行逻辑电路的速度优化和功耗分析。 3.本章教学重点： (1)路径延时的分析与计算 (2)逻辑类型选择 (3)低功耗设计技术 4.本章教学难点： (1)逻辑电路的延时优化 (2)综合考虑性能-功耗的数字C设计 第三章系统设计（共计20学时，14学时讲授+6学时讨论) 1.本章教学内容： 1.数字1C的实现策略(2学时) l.互连问题(2学时) (1)互连线模型及互连线效应 (2)互连线工程问题 Ⅲ.运算功能块设计(6学时)

(1) RC 延时模型 (2) 逻辑效力 III. 时序逻辑电路设计（4 学时） (1) 锁存器和寄存器 (2) 时序问题 (3) 非双稳态时序电路 IV. 功耗（2 学时） (1) 静态功耗 (2) 动态功耗 (3) 低功耗设计 V. 课题调研与讨论（4 学时） (1) 讨论课：学生分组对四个讨论专题进行调研，撰写 PPT 并上台报告，教师点评 (2) 要求学生了解讨论课题的背景与技术要求，初步掌握科学研究的工作思路和交 流方式 2. 本章教学要求： 本章是数字 IC 设计的基础部分。从回顾反相器电路开始，深入分析这一数字设计的核 心电路，并逐步将这些知识延伸到组合逻辑电路和时序逻辑电路设计中，同时结合电路延时 和功耗的概念，在实现电路逻辑功能的同时考虑电路的性能参数优化。通过本章课程的学习， 要求学生理解数字电路的工作原理，掌握静态与动态电路设计与分析的方法，能够依据设计 指标进行逻辑电路的速度优化和功耗分析。 3. 本章教学重点： (1) 路径延时的分析与计算 (2) 逻辑类型选择 (3) 低功耗设计技术 4. 本章教学难点： (1) 逻辑电路的延时优化 (2) 综合考虑性能-功耗的数字 IC 设计 第三章 系统设计（共计 20 学时，14 学时讲授+6 学时讨论） 1. 本章教学内容： I. 数字 IC 的实现策略（2 学时） II．互连问题（2 学时） (1) 互连线模型及互连线效应 (2) 互连线工程问题 III. 运算功能块设计（6 学时）

(1)数字处理器中的数据通路 (2)加法器 (3)乘法器 (4)移位器及其他运算器 .存储器和阵列结构设计(4学时) (1)静态及动态随机存储器 (2)存储器可靠性问题 V.课程设计与讨论(6学时) (1)讨论课：学生分组完成课程设计，根据设计结果撰写PPT上台报告，教师点评 (2)要求学生把握设计过程中对于电路性能、功耗、面积等设计约束的综合考虑 2.本章教学要求： 本章是数字1C的系统设计部分。从数字1C设计方法学的讨论开始，进一步分析以逻辑 门为单位的复杂构造模块及系统，包括高性能数据通路和存储阵列的设计方法，强调互连在 现代数字设计中的重要性，结合设计实例讨论实现数字1C的不同策略。通过本章课程的学 习，要求学生了解数字C的设计思路，掌握数字系统的一般设计方法，能够依据设计指标 完成一个复杂数字系统的设计方案。 3.本章教学重点： (1)数字IC系统的设计方法 (2)互连线的寄生效应 (3)高性能数据通路设计 (4)存储器结构及内核设计 4.本章教学难点： (1)把握设计过程中对于性能、功耗、面积等设计约束的综合考虑 (2)存在互连寄生参数时信号的完整性问题 (3)不同类型二进制加法器电路的延时、功耗分析与比较 (4)存储器设计中的可靠性问题

(1) 数字处理器中的数据通路 (2) 加法器 (3) 乘法器 (4) 移位器及其他运算器 IV. 存储器和阵列结构设计（4 学时） (1) 静态及动态随机存储器 (2) 存储器可靠性问题 V. 课程设计与讨论（6 学时） (1) 讨论课：学生分组完成课程设计，根据设计结果撰写 PPT 上台报告，教师点评 (2) 要求学生把握设计过程中对于电路性能、功耗、面积等设计约束的综合考虑 2. 本章教学要求： 本章是数字 IC 的系统设计部分。从数字 IC 设计方法学的讨论开始，进一步分析以逻辑 门为单位的复杂构造模块及系统，包括高性能数据通路和存储阵列的设计方法，强调互连在 现代数字设计中的重要性，结合设计实例讨论实现数字 IC 的不同策略。通过本章课程的学 习，要求学生了解数字 IC 的设计思路，掌握数字系统的一般设计方法，能够依据设计指标 完成一个复杂数字系统的设计方案。 3. 本章教学重点： (1) 数字 IC 系统的设计方法 (2) 互连线的寄生效应 (3) 高性能数据通路设计 (4) 存储器结构及内核设计 4. 本章教学难点： (1) 把握设计过程中对于性能、功耗、面积等设计约束的综合考虑 (2) 存在互连寄生参数时信号的完整性问题 (3) 不同类型二进制加法器电路的延时、功耗分析与比较 (4) 存储器设计中的可靠性问题