华南理工：集成电路器件及SPICE模型详解

本章节深入探讨了集成电路设计基础中的关键内容——第六章“集成电路器件及SPICE模型”。该部分由华南理工大学电子与信息学院的殷瑞祥教授讲解，重点关注无源器件的结构及其在电路设计中的作用，以及SPICE模型的运用。 6.1节首先介绍了无源器件，如互连线、电阻、电容和电感等。互连线设计需考虑长度、宽度、电流裕量、多层金属结构以及寄生效应，特别是对于微波和毫米波电路。电阻的实现有多种方法，包括片式电阻、高质量高精度电阻和互连线电阻，单线和U型电阻是常见类型。有源电阻，如MOS管在饱和区的工作状态，其直流和交流电阻特性有所区别。 在无源元件中，电容的实现技术在高速集成电路中尤为重要，包括利用二极管和三极管的结电容、金属-绝缘体-金属(MIM)结构等，这些结构对信号传输速度和噪声抑制具有显著影响。 6.2至6.5部分则分别详细阐述了二极管、双极晶体管（BJT）、结型场效应管（JFET）和MESFET的电流方程以及它们在SPICE模型中的应用。SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种广泛使用的电路模拟工具，它允许设计师建立复杂的电路模型，并进行精确的模拟分析，以优化器件性能和电路行为。 6.7节进一步讨论了SPICE数模混合仿真的设计流程和方法，这是连接理论与实际设计的关键环节，通过这种方法，工程师可以预测并解决在实际集成电路中可能遇到的问题，从而提高设计效率和产品质量。 这一章内容涵盖了集成电路设计的基础概念和技术，帮助读者理解各种无源和有源器件的工作原理，以及如何通过SPICE模型进行高效电路设计和仿真。这对于从事集成电路设计的学生和工程师来说，是理解和掌握设计技术的重要篇章。