授之于“艺” 授之于“技” 授之于“具” 教之创“芯”——《集成电路设计技术与工具》编著心得

集成电路设计基础是电子科学和通信与信息等学科的重要专业基础课程,是培养我国急需的集成电路技术人才的入门课程。集成电路技术的迅猛发展对该课程及教材提出了更高的要求,本文从集成电路技术发展规律的角度,具体阐述了编写《集成电路设计技术与工具》的指导思想,论述了该教材的架构设计和内容组织,以便读者更好地阅读和理解。

面向智能交通通信的“数字集成电路设计”课程教学实践研究

面向智能交通通信的"数字集成电路设计"课程是智能交通专业和微电子学与固体电子学专业的交叉课程。本文以智能高速交通通信系统中的数字滤波器FIR作为教学实验平台,利用Matlab、Modelsim等仿真软件开发从算法设计到集成电路设计的虚拟实验平台,使学生理解从系统原理、算法建模到数字集成电路设计的先进设计方法,从内容和方法两方面满足社会对学生能力的要求。

精简热模型在集成电路封装中的应用研究

探讨了为一款FBGA封装产品建立DELPHI型热阻网络的新方法。首先利用恒温法为芯片封装建立星型网络,在此基础之上求解支路耦合热阻值,构成DELPHI型热阻网络。经过仿真验证显示,所建立的两种DELPHI型热阻网络模型与详细热模型(DTM)的结温误差均在10%以内,从而具备较好的边界条件独立性。

项目教学法在概论性课程教学中的应用研究——以《集成电路概论》为例

针对概论性课程中存在的问题,基于项目教学法,以集成电路概论课程为例,提出了教学改革方案。同时结合集成电路封装信号完整性的教学内容,分析与探索了项目教学法在实际教学中的应用。实践表明:将项目教学法引入到概论性课程的教学中,提高了学生的理解能力和创新能力,从而提升了教学质量。

关于培养集成电路专业应用型人才的思考

在分析我国信息技术产业发展现状的基础上,结合集成电路产业发展需求,探索了在新机遇和新要求条件下集成电路专业人才培养模式。坚持学以致用的教学理念,以培养创新精神和实践能力为出发点,通过完善专业课程体系、深化教学内容与教学方法的综合改革,建立了集成电路专业应用型人才培养方案。

利用九天EDA系统构建集成电路教学平台

九天EDA软件系统在大学本科相关专业的教学工作中发挥了良好的作用。本文主要论述了九天教学、实验系统的构成。实践表明基于此方法构成的九天EDA系统平台为我校的教师教学和学生实验提供了强有力的支持,保证了各项工作的顺利进行。

基于氮化铝薄膜的二维模态谐振器双模结构设计与仿真

基于氮化铝(aluminum nitride,AlN)压电薄膜的二维模态谐振器(two-dimensional-mode resonators,2DMR)由于其较高的有效机电耦合系数k^(2)_(eff)及其与集成电路工艺兼容等优势,引起了业内广泛的关注。然而,传统的2DMR只研究单谐振模态,难以满足多模无线通信系统的需求。针对该问题,提出一种应用于5G new radio(5GNR)频段为2.6~3.4 GHz的二维模态(2DM)双模谐振器,通过合理设计电极宽度和电极周期,使得2个模态的品质因数Q和k^(2)_(eff)相当,实现了S1模态和高阶S1模态的有效激励。通过有限元方法研究分析了压电材料厚度及梳齿电极结构对2DMR双模谐振频率和k^(2)_(eff)的影响,S1模态谐振频率主要受压电材料厚度影响,高阶S1模态谐振频率在受压电材料厚度影响的同时还易受金属电极宽度影响。基于Al N压电薄膜中d_(33)和d_(31)压电系数的共同作用,所设计的2DMR中2个模态的k^(2)_(eff)分别达到3.1%和3.6%。随后,基于S1模态和高阶S1模态谐振处无杂散和高机电耦合性能,设计了含有50Ω阻抗匹配网络的双频带通滤波器,通过增加阶数提高器件的带外抑制。滤波器的2个传输频带相邻,无带内波纹且陡峭滚降,中心频率分别位于2.852和3.082 GHz,插入损耗分别为2.0和1.9 dB,分数带宽分别为29和39 MHz。研究结果说明了这种2DMR双模结构设计在射频前端极具应用潜力。

基于802.11a/b/g WLAN接收机前端的射频集成压控振荡器设计

为了满足WLAN接收机前端要求,设计了一种基于IEEE 802.11 a/b/g协议的RF零中频接收机第一本振3.846GHz压控振荡器.该振荡器采用TSMC0.25μm RFCMOS工艺实现,利用Hajimiri相位噪声模型对结构进行了优化,具有低相位噪声的特性.通过Cadence Spectre仿真,结果表明文中设计的3.846GHz压控振荡器功耗为10mW,1MHz和3MHz载频处的相位噪声分别为-120dBc/Hz和-131dBc/Hz,调谐电压Vtune在0~2.5V之间变化时,频率可调范围为600MHz,其性能完全符合IEEE 802.1l a/b/g协议的要求.

基于CMOS工艺的AES高速接口电路设计

为提高 AES加密电路的数据吞吐量 ,采用 0 .6μm CMOS工艺设计了输入接口单元电路。该接口电路接收串行的高速数据流 ,经过串并转换后 ,输出 1 2 8路低速并行数据流。CMOS互补逻辑结构降低了电路的功耗。手工版图布局优化了芯片面积 。

带隙基准电路的理论分析与设计仿真

带隙基准是一种产生与电源电压无关并且基本不随温度变化的基准电压的电路。本文通过简单的理论分析,阐明一种最基本的带隙基准工作原理,通过仿真设计出了一个带隙基准电路,给出在设计过程中需要重点仿真的参数。我们采用该教学方法,取得了良好的教学效果。

“VLSI设计技术”课程综合实验教学探索

本文探索了"VLSI设计技术"课程的综合实验教学。该课程的实验项目应用了一款电机控制专用集成电路,并由FPGA器件实现。实验内容包含了VLSI设计中的主要电路模块和常用技术。实验提供了自动测试设备(ATE)和电机实验平台两种验证方式供学生自主选择,可以改善学生的学习效果。

UHF频段无源RFID标签前端倍压电路设计

基于0.5μm双阱标准CMOS工艺,完成了一种适用于UHF频段无源RFID标签的倍压电路设计。该电路利用置于P阱中的NMOS管连接成二极管形式取代传统倍压电路中的肖特基二极管,避免了工艺上的特殊要求,与同工艺上PMOS管连接的二极管相比,有更低的开启电压。电路仿真结果表明,使用二极管连接的NMOS管能够满足倍压电路的设计要求。

基于I^2C总线实验设计

鉴于I^2C总线在嵌入式系统中的重要性,设计I^2C总线实验已成为嵌入式系统实验教学中一个极重要的教学环节。在详细分析I^2C总线工作原理的基础上,以TM4C123GH6PM微控制器和LM75A温度传感器为例,研究I^2C总线的实验设计方法,包括硬件电路设计和软件程序设计。该实验设计在实验教学中取得了良好的效果,提高了嵌入式系统实验教学的水平。

基于电流镜积分的红外探测器读出电路设计

详细分析了电流镜积分(CMI)读出电路的工作原理、设计过程和CMI结构的噪声,并用CSMC0.5μm CMOS工艺对所设计的电路进行仿真和版图设计,仿真结果表明CMI结构在电源电压为5V,积分电容为2pF时能提供一个较大的电荷存储能力(6.25×107个电子);在光生电流为50pA时,探测器偏压稳定在3.615mV;在频率为1kHz时噪声为3.451nsqV/Hz;读出电路在积分和两路差分输出线性度不低于99%。

GaN基APD日盲紫外探测器读出电路设计

基于GaN基APD（雪崩二极管）日盲紫外探测器工作原理,我们设计了GaN-APD日盲紫外探测器的读出电路（ROIC）。考虑到GaN-APD日盲紫外探测器的特性,我们重点研究了80 V高压击穿保护电路、暗电流消除电路以及为CTIA运放电路的电流偏置电路和带隙基准电路。在此基础上,我们设计了1×8的电路并进行了仿真验证,读出电路耐高压不小于80V,当积分电容为4 pF,积分时间为25μs,时钟频率为100 kHz的时候,电路的电荷存储能力为5.6×107个,输出电压摆幅在0~2.25 V,读出电路的输出电压线性度不低于99%。

基于开关电容阵列的5.8GHz全集成LC压控振荡器设计

采用TSMC 0.18μm 1P6M RF CMOS工艺,完成了一种基于开关电容阵列的全集成LC压控振荡器的设计.版图后仿真结果表明,在1.8V电源电压下,电路核心功耗约为7.2mW,中心振荡频率为5.8GHz,在偏离中心频率1MHz处,该VCO的相位噪声为-121.8dBc/Hz,调谐范围为10.2%,满足交通专用短程通信系统的频段要求.

基于0.6 μm CMOS工艺的单片集成有源电感设计

采用0.6μmCMOS工艺实现了一种CMOS工艺单片集成有源电感的设计,其电路原理图由2个N型场效应晶体管和2个P型场效应晶体管构成,电感值可受直流偏置控制,占用面积小。仿真结果表明,该有源电感电路的工作频率范围为1MHz-1GHz,600MHz频率处电感的Q值达到26,等效电感值为400nH。

一种射频识别卡电路的可测性设计

随着CMOS器件进入深亚微米阶段,集成电路的规模、复杂度以及测试成本都急剧提高,与此同时人们对集成电路的可靠性要求也越来越高。集成电路系统的测试是一个费时而艰巨的过程,必须综合考虑到测试的功能、性能等诸多问题,并能以较低的成本来实现较高质量的测试,因此对超大规模集成电路的测试研究已成为IC设计中不可缺少的一部分。而可测试性设计(DFT)就是通过增加辅助电路来降低电路的测试难度、从而降低其测试成本的一种测试。文章针对一款非接触式射频卡电路,分析了其工作原理和模块组成,研究了其测试电路,通过对输出端口信息的测试,可以清楚地知道内部各模块的功能与性能,达到了验证电路可靠性的目的。

塑封集成电路分层的研究

在封装行业内,塑封集成电路已广泛应用,但塑封器件极易发生分层,严重影响器件的可靠性。介绍了发生塑封器件分层的主要界面,同时介绍了一种快速定位分层部位的检测方法——SAM。最后通过热应力和湿气的分析,提出了预防分层的有效措施。处理好分层将提高塑封集成电路可靠性,也将进一步推进塑封集成电路的发展。

HDMI接口编解码传输模块ASIC设计

在分析HDMI协议的基础上,提出了一种实现HDMI接口传输模块的ASIC设计方案。在Quartus II 10.0平台下,利用可综合的Verilog语言完成了电路的设计综合,并下载到FPGA开发板进行了测试验证。验证结果表明,设计满足HDMI接口传输模块要求,占用逻辑资源少,可应用到总体设计中。