前言

人类已进入信息化社会，硅器时代！过去十多年来，我国信息产业迅猛发展，但作为支撑的集成电路产业却相对落后。我国目前生产的集成电路只能满足国内市场需求的20%，更重要的是，关系我国信息安全和信息产业需求的关键集成电路如计算机的核心芯片CPU，光纤通信系统中的高速电路，Internet的网关网卡电路，多媒体中的信息处理电路等大多都是从外国进口的。这无疑极大地威胁着我国信息网络乃至整个国家的安全，制约着我国微电子行业乃至整个信息行业的发展，限制着我国微电子产品在国内外市场上的竞争力。

在这样的形势下，我国的集成电路的技术发展和产业面临着巨大的挑战和机遇。其挑战来自于以下几个方面：

● 世界范围内信息技术和集成电路技术的高速发展；

● 我国加入WTO后，信息产业市场开放带来的外国信息产品的强力推销；

● 国外信息技术和集成电路技术的继续垄断；

● 我国集成电路工艺和技术的相对落后；

● 我国集成电路设计人才的绝对缺少。

事实上，集成电路设计和制造水平的高低已成为衡量一个国家技术水平的一个重要标准，同时成为一个国家经济实力和国防实力的一个重要标志。可以预料，在21世纪的前半叶，集成电路技术将会更加迅猛地发展。在我国，发展集成电路技术以加速社会信息化进程、加强国防力量和保证国家安全已经刻不容缓。

面临挑战的同时，我国集成电路设计和制造技术的发展面临着一个关键的机遇。这种机遇表现在以下几方面：

● 国家的高度重视。“集成电路及关键元器件核心技术”的掌握已被列入2006—2020年“国家中长期科学和技术发展规划纲要”。

● 国防和国家信息安全对集成电路的迫切需求。

● 国内外半导体制造现代化工艺线的不断建设和扩展，很大程度上已经形成的“等米下锅”（等待高技术含量的电路投入大批制造）或“找米下锅”的局面。

● 我国多条先进（0.18μm）工艺线在上海、北京和天津等地的兴建为我国先进集成电路的制造提供了条件。

● 我国有数量庞大、可再塑或尽快培育的、支付费用低的集成电路设计与制造技术队伍和智力资源。我国重点大学大多都设有电子、通信、计算机、自动化等学科，每个学科每年都招收上百名学生，这些学生有很大一部分(全国超过数万名)可以通过课程调整和技术实践培养成为集成电路设计人才。

● 至2004年8月，教育部和科技部已批准了17所高校为国家集成电路人才培养基地的建设单位。

在这种形势下，集成电路设计人才的培养任务艰巨，为培养集成电路设计人才所需要的、适应当前技术发展的教材成为急需。

本教材的基础内容来自《VLSI设计》讲义。已按照该讲义为多届研究生进行了讲授。讲课过程中发现：研究生大多在本科阶段没有系统学习过集成电路设计；当前更多需要模拟和模数混合集成电路设计人才；学生基本上没有接触过集成电路设计工具。

因此在已使用多年的讲义的基础上，根据教育部高等学校电子信息与电气信息类基础课程教学分指导委员会制定的平台课程教学基本要求修订了本教材。

本书的主要内容遵循集成电路设计的流程，讨论集成电路设计的一系列基础知识，共分12章。第1章追溯了集成电路发展的历史，讨论当前集成电路设计流程和环境，了解集成电路制造途径等的有关问题。第2章介绍了集成电路制造相关的材料、结构和理论。第3章为集成电路制造的基本工艺。第4章介绍以双极型硅、CMOS、BiCMOS、MESFET、HEMT等各种有源元件为代表的集成电路器件工艺。第5章介绍MOS场效应管特性。第6章介绍了集成电路器件及SPICE模型。第7章介绍了集成电路版图设计的基本过程和知识。第8章和第9章分别为模拟集成电路和数字集成电路基本单元设计和版图设计。第10章为VLSI集成数字系统设计基础知识。第11章简要叙述了集成电路测试和封装方面的有关问题。第12章为集成电路发展展望。通过这12章的学习，可以使读者能够基本了解集成电路设计和制造的全过程，掌握集成电路设计的基本知识。

本书可以作为电子科学和通信与信息等学科高年级本科生和硕士生的教材，也可作为集成电路设计工程师的参考书。

本教材由王志功教授主编。在王志功的主持下，通过广泛的调查研究，确定了本书的基本大纲。书中第1～9章和第11章由陈莹梅编写，第10章和第12章由朱恩编写，王志功教授完成了其他初稿的准备，并对所有初稿做了全面调整和大量修改并最终定稿。

鉴于集成电路技术一方面发展迅速，另一方面涉及众多技术领域，使得编写一本既能覆盖基础技术，又能跟踪前沿技术的教材变得十分困难。我们虽然尽了力，仍感到难以满意，对于教材中的遗漏和错误，恳望读者批评指正。

作者

2006年6月12日于东南大学