数字集成电路设计课程教学大纲

《数字集成电路课程设计》教学大纲（digital integrated circuits）课程编号：060351006 学时/学分： 32（2周）/4一、大纲说明本大纲根据电子科学与技术专业2017年教学计划制订（一）适用专业电子科学与技术专业（二）课程设计性质《数字集成电路》课程设计是《数字集成电路》课程的重要实践环节，通过课程设计使学生从理论到实践初步结合，培养和提高学生工程设计与实际动手能力，为毕业设计和今后走上工作岗位打下一定的基础。

（三）主要先修课程和后续课程1、先修课程：《脉冲与逻辑电路》、《EDA技术与FPGA应用》、《电路》、《线性电子线路》；并行开课《集成电路版图与工艺》。

2、后续课程：《VLSI测试与可测性设计》、《集成电路的应用电路》等。

二、课程设计目的及基本要求本课程设计目的是启发学生的创新设计思想，培养学生进行数字集成电路设计的综合运用能力，熟悉计算机辅助设计在数字集成电路设计方面的运用。

要求学生掌握数字集成电路的工作原理，选择正确的工艺与模型库，设计能实现具体功能的电路系统，并应用计算机辅助软件进行仿真验证、逻辑综合、布版实现。

三、课程设计内容及安排课程设计的内容主要根据术课程理论教学部分进行，以教学和实践相结合的原则，考察学生的动手和创新能力。

以EDA设计流程为主线，完成具有实际应用意义电路的设计和验证。

尝试完成版图设计。

1、电路设计与仿真验证（1周）（1) 布置题目和要求，查找资料，确定设计方案并进行总体电路设计；（2）确定工艺和模型库，完成设计电路图和仿真、测试方案；（3）HDL输入，采用仿真软件进行代码仿真与调试，保证功能和时序正确；2、电路逻辑综合与时序验证（1周）（1）对设计进行时序、面积、功耗等方面的约束，形成约束文件；（2）对设计进行逻辑综合，得到满足设计要求的电路网表和标准延时文件；（3）完成电路网表的静态时序分析和仿真;（4）于指定时间进行课程设计答辩；（5）完成课程设计报告书。

《数字集成电路》课程教学大纲课程代码：060341001课程英文名称：digital integrated circuits课程总学时：48 讲课：44 实验：4 上机：0适用专业：电子科学与技术大纲编写（修订）时间：2017.05一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标数字集成电路是为电子科学与技术专业开设的学位课，该课程为必修专业课。

课程主要讲授CMOS数字集成电路基本单元的结构、电气特性、时序和功耗特性，以及数字集成电路的设计与验证方法、EDA前端流程等。

在讲授基本理论的同时，重在培养学生的设计思维以及解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握CMOS工艺下数字集成电路基本单元的功能、结构、特性；2．掌握基于HDL设计建模与仿真、逻辑综合、时序分析；熟悉Spice模型；3．具备将自然语言描述的问题转换为逻辑描述的能力；4. 具有解决实际应用问题的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：CMOS数字集成电路设计方法与流程；CMOS逻辑器件的静态、动态特性和Spice 模型；数字集成电路的时序以及互连线问题；半导体存储器的种类与性能；数字集成电路低功耗解决方法以及输入输出电路；数字集成电路的仿真与逻辑综合。

2.基本理论和方法：在掌握静态和动态CMOS逻辑器件特性基础上，理解CMOS数字集成电路的特性和工作原理；掌握真值表、流程图/状态机、时序图的分析方法和逻辑设计的基本思想。

3.基本技能:掌握器件与系统的建模仿真方法；具备逻辑描述、逻辑与时序电路设计能力；熟悉电路验证与综合软件工具。

（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基础概念、基本方法和设计思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加习题和讨论课，并在一定范围内学生讲解，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用网络资源、参照设计规范及芯片手册等技术资料的能力。

数字电路课程教学大纲数字电路课程教学大纲数字电路是计算机科学与工程领域中的重要基础课程，它涉及到数字信号的处理和数字电路的设计。

本文将对数字电路课程的教学大纲进行探讨，以期为教师和学生提供一种有效的教学和学习方法。

一、课程简介数字电路课程是计算机科学与工程专业的基础课程之一，旨在培养学生对数字电路的基本概念和设计方法的理解和运用能力。

本课程包括数字信号的表示与处理、数字逻辑门电路的设计与分析、组合逻辑电路与时序逻辑电路的设计等内容。

二、课程目标1. 理解数字信号的基本概念和表示方法，掌握数字电路的基本原理和设计方法。

2. 掌握数字逻辑门电路的设计与分析，能够使用逻辑门实现基本的逻辑功能。

3. 理解组合逻辑电路的设计原理和方法，能够设计和分析常见的组合逻辑电路。

4. 理解时序逻辑电路的设计原理和方法，能够设计和分析常见的时序逻辑电路。

5. 能够使用计算机辅助设计工具进行数字电路的仿真和验证。

三、课程内容1. 数字信号的表示与处理a. 二进制数制及其转换b. 布尔代数与逻辑运算c. 逻辑函数与逻辑表达式d. 简化逻辑函数与逻辑化简2. 逻辑门电路的设计与分析a. 基本逻辑门电路的特性和真值表b. 逻辑门电路的代数和逻辑运算c. 逻辑门电路的时序特性和时序分析d. 逻辑门电路的布尔函数和逻辑函数3. 组合逻辑电路的设计与分析a. 组合逻辑电路的基本原理和设计方法b. 组合逻辑电路的编码器和解码器c. 组合逻辑电路的多路选择器和多路加法器d. 组合逻辑电路的比较器和译码器4. 时序逻辑电路的设计与分析a. 时序逻辑电路的基本原理和设计方法b. 时序逻辑电路的触发器和锁存器c. 时序逻辑电路的计数器和移位寄存器d. 时序逻辑电路的状态机和序列检测器5. 数字电路的仿真与验证a. 数字电路的仿真原理和方法b. 数字电路的验证原理和方法c. 数字电路的计算机辅助设计工具的使用四、教学方法1. 理论授课：通过讲解和演示，向学生传授数字电路的基本概念和设计方法。

《数字集成电路》实验教学大纲大纲制定（修订）时间：2017.05课程名称：《数字集成电路》课程编号：060341001课程类别：专业课课程性质：必修适用专业：电子科学与技术课程总学时：48实验（上机）计划学时： 4开课单位：自动化与电气工程学院一、大纲编写依据1.电子科学与技术专业2017版教学计划；2.电子科学与技术专业《数字集成电路》理论教学大纲对实验环节的要求；3.近年来《数字集成电路》实验教学经验。

二、实验课程地位及相关课程的联系1.《数字集成电路》是电子科学与技术专业重要的专业课程；2.本实验项目是《数字集成电路》课程综合知识的运用；3.本实验项目是理解数字集成电路、进行集成电路设计的基础；4.本实验以《数字电子技术》、《EDA技术与FPGA应用》、《电路》、《线性电子技术》为先修课。

5.本实验为后续的课程设计和毕业设计等有指导意义。

三、实验目的、性质和任务理解数字集成电路单元器件、互连线的物理、电器特性；掌握CMOS数字集成电路的设计、分析、验证方法；掌握数字集成电路的前端设计流程和相应的EDA工具；训练运用所学基本知识进行电路设计的基本技能，掌握科学的实验方法。

培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力。

通过综合性、设计性实验训练，使学生具有初步数字集成电路设计能力。

培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。

四、实验基本要求1.实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求；2.巩固和加深学生对组合逻辑电路和时序逻辑电路基础知识的理解，提高学生综合运用所学知识的能力；3.实验项目要求学生综合掌握单元器件特性、电路组成及工作原理，并运用相关知识自行设计实验方案；4.通过实验，要求学生做到：1）能够预习实验，自行设计实验方案并撰写实验报告；2）掌握常用数字集成电路设计、仿真、综合软件工具；3）掌握电路建模、仿真验证以及电路综合的方法；4）掌握逻辑分析与设计的基本思想。

数字集成电路分析与设计一、课程基本情况课程编号40260103开课单位微纳电子学系课程名称中文名称数字集成电路分析与设计英文名称Digital Integrated Circuit Analysis and Design教学目的与重点教学目的：1）让学生掌握数字集成电路的工作原理与分析方法2）让学生掌握数字集成电路与系统的设计流程和基本方法3）培养学生实际设计数字集成电路与系统的能力教学重点：1） CMOS反相器的特性，数字集成电路分析与设计的关键问题2）组合逻辑链的性能优化3）互连线的延时模型与分析4）同步时序电路的分析和设计5）数据通路运算单元的分析与设计6）存储器的工作原理的理解与分析课程负责人刘雷波吴行军课程类型□文化素质课□公共基础课□学科基础课□专业基础课■专业课□其它教学方式■讲授为主□实验/实践为主□专题讨论为主□案例教学为主□自学为主□其它授课语言■中文口中文+英文（英文授课＞50%）□英文□其他外语学分学时学分 3 总学时48考核方式及成绩评定标准作业：15%,课程设计：15%,期中考试（闭卷）：30%,期末考试（闭卷）：40%教材及主要参考书中文外文教材数字集成电路一电路、系统与设计（第二版）,JanM.Rabaey等著，周润德等译，电子工业出版社。

Jan M. Rabaey etc. “Digital Integrated Circuits , A Design Perspective (Second Edition)", Prentice Hall , 2003.主要参考书CMOS数字集成电路一分析与设计（第3版）,Sung-Mo Kang等著，王志功等译，清华大学出版社（影Sung-Mo Kang, Yusuf Leblebici,"CMOS Digital IntegratedCircuits-Analysis and Design(ThirdEdition)".三、课程主要教学内容9.4高级互连技术9. 5综述9.6总结第10章存储器（6学时）（教材第12章）10.1分类10.2结构10.3内核--- 存储单元和阵列10.4外围电路10.5可靠性10.6总结。

《集成电路设计课程设计》课程教学大纲Course Project for IC Design课程编号：DZ240060 适用专业：集成电路设计与集成系统先修课程：学分数：2总学时数：2周实验（上机）学时：2周考核方式：系考执笔者：孟李林编写日期：2010-07-2一、课程性质和任务本课程设计属于实践课程，主要针对集成电路设计与集成系统专业本科生，是重要的实践教学环节，应安排在第七学期后两周。

通过本课程的实践学习，使学生巩固《数字集成电路设计》、《CMOS模拟集成电路设计》、《EDA技术实验》等课程所学知识，熟练掌握集成电路设计的流程，熟练使用集成电路设计流程中的相应EDA工具软件，使学生初步具有对集成电路设计的综合能力和实践能力。

二、课程教学内容和要求课程设计要求学生根据指导教师布置的设计题目，使用EDA工具完成集成电路设计全部设计流程，包括：选题，需求分析，技术规范制订，详细方案设计，电路设计，设计功能仿真，电路综合，静态时序分析，版图设计等。

通过本课程的训练，使学生对集成电路设计流程有较完整和深入的认识和理解，能够熟练掌握和应用相关的EDA实现工具，培养学生初步的集成电路综合设计能力和较好的学习与实践能力。

第一章选题由教师提供设计题目，学生自己选题，完成IC设计流程的实践学习第二章需求分析、技术规范制订对选题进行需求分析，提出合理的设计需求，制订相应的技术规范。

掌握功能的定义和特点取舍，掌握接口的划分和接口时序的制定。

第三章详细方案设计熟悉设计方案编写格式。

针对所选题目，编写出详细设计方案。

第四章电路设计熟练掌握HDL，针对设计需求，采用HDL进行电路设计。

第五章设计功能仿真熟悉仿真工具的使用。

熟练应用EDA仿真工具进行设计功能仿真验证。

第六章电路综合理解电路综合的概念。

理解Tcl语言，掌握综合约束脚本的写法。

熟悉电路综合工具，完成设计电路的综合。

第七章时序分析理解静态时序分析中基本概念。

掌握PT工具的基本使用方法。

数字集成电路设计课程教学大纲英文名称：DigitalIntegratedCircuits课程编码：B09062课程类别：必修学分数：48学时数（理论、实验分别表示）：48/0周学时：3课内学时/课外学时：1/1授课学期：第六学期适用专业：电子科学与技术先修课程：微电子物理基础、数字电路与系统考核方式：闭卷考试一、教学目的要求。

本课程是电子科学与技术专业四年制本科生的一门必修课。

通过学习，使学生能掌握数字CMOS集成电路的基本原理及其分析与设计方法，了解集成电路的发展动态，初步熟悉集成电路的设计流程。

二、课程主要内容及基本要求。

（标“*”者为重点内容；标“△”者为难点）（一）TTL集成电路分析：TTL集成电路的基本电路。

（二）TTL集成电路版图设计*△TTL集成电路版图设计规则、设计要求。

（三）NMOS逻辑集成电路NMOS的直流特性、瞬态特性和功耗。

（四）CMOS逻辑电路△*CMOS逻辑门的构成特点；CMOS与非门和或非门的分析及其设计；组合逻辑电路的设计；类NMOS电路；传输门逻辑电路计。

（五）MOS集成电路版图设计△MOS集成电路版图设计、设计要求。

（六）双极电路的基本器件结构双极电路的基本器件结构、应用举例。

（七）MOS电路的基本器件结构*MOS电路的基本器件结构、举例分析。

（八）MOS电路的分析△*MOS电路的直流分析、交流分析等。

（九）版图设计*△VLSI的设计方法；门阵列和标准单元设计方法；版图设计。

三、课程主要环节及时数分配见下表：四、教学的深度与广度通过本课程的授课，使学生掌握双极和MOS两种工艺条件下的数字电路的设计和分析方法。

分析部分包括器件结构、电气参数和电路功能的分析；设计部分包括双极和MOS基本组合电路和时序电路的设计及其对应的版图设计。

五、对知识、能力结构、综合素质的要求了解数字集成电路的设计与分析，包括TTL集成电路、TTL集成电路版图设计、NMOS逻辑集成电路、CMOS逻辑电路、MOS集成电路版图设计、对双极电路和MOS电路的基本器件结构及电路的分析、版图设计等。