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1、“集成电路与器件物理、半导体物理”(802)复习提纲、 总总体要求体要求“集成电路与器件物理、半导体物理”（802）由数字集成电路、半导体器件物理和半导体物理三部分组成，其中集成电路占 40%（60 分），器件物理占 40%（60 分），半导体物理占 20%（30 分）。“数字集成电路”要求学生应深入理解数字集成电路的相关基础理论，掌握数字集成电路电路、系统及其设计方法。重点掌握数字集成电路设计的质量评价、相关参量；能够设计并定量分析数字集成电路的核心反相器的完整性、性能和能量指标；掌握CMOS 组合逻辑门的设计、优化和评价指标；掌握基本时序逻辑电路的设计、优化、不同形式时序器件各自的特点，时
2、钟的设计策略和影响因素；定性了解 MOS 器件；掌握并能够量化芯片内部互连线参数。“器件物理”要求学生掌握 MOSFET 器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。要求掌握 MOS 基本结构和电容电压特性；MESFET 器件的基本工作原理；MOSFET 器件的频率特性；MOSFET 器件中的非理想效应；MOSFET 器件按比例缩小理论；阈值电压的影响因素；MOSFET 的击穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷
3、能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。“集成电路与器件物理、半导体物理”（802）研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。、 各部分复各部分复习习要点要点“数字集成数字集成电电路路”部分各章复部分各章复习习要点要点“数字集成电路”考试范围及要点包括：数字集成电路设计质量评价的基本要素；CMOS 集成电路设计规则与工艺缩小；二极管基本结构、参数、静态特性、动态特性、二极管分析模型
4、；MOS 晶体管基本结构、阈值电压、亚阈值特性、工作区、沟道长度调制、速度饱和、MOS 晶体管分析模型；反相器静态特性、开关阈值、噪声容限、稳定性，反相器动态特性、电容构成，传播延迟分析与尺寸计算、反相器静态功耗、动态功耗；静态互补 CMOS 组合逻辑门设计、尺寸设计、延迟计算与优化，有比逻辑基本原理、传输管逻辑基本原理；动态 CMOS 设计基本原理、信号完整性问题及其速度与功耗；时序逻辑器件时间参数、静态锁存器和寄存器的工作原理、C2MOS 寄存器结构与特性；时钟的设计策略和影响因素；导线中的传输线效应，电容寄生效应、电阻寄生效应。（一）数字集成（一）数字集成电电路基本概念和路基本概念和质质
5、量量评评价价1.复复习习内容内容数字集成电路设计中的基本概念、面临问题和质量评价标准2.具体要求具体要求设计约束时钟设计电源网络设计质量评定标准集成电路成本构成电压传输特性噪声容限再生性扇入扇出传播延迟功耗、能耗设计规则标准单元工艺偏差工艺尺寸缩小封装（二）器件（二）器件 1.复复习习内容内容定性了解二极管、MOS 晶体管，理解其工作原理，静态特性、动态特性；掌握SPICE 模型和手工分析模型。2.具体要求具体要求二极管结构二极管静态特性二极管动态特性二极管手工分析模型二极管 SPICE 模型MOS 晶体管结构MOS 晶体管工作区MOS 晶体管静态特性、阈值电压、沟道长度调制、速度饱和MOS
6、晶体管亚阈值特性MOS 晶体管动态特性MOS 晶体管电容构成热载流子效应CMOS 闩锁效应MOS 晶体管 SPICE 模型MOS 晶体管手工分析模型（三）（三）导线导线 1.复复习习内容内容互连线的电路模型，SPICE 模型，确定并定量化互连参数；传输线效应；互连线的信号完整性2.具体要求具体要求互连参数互连线电容寄生效应互连线电阻寄生效应互连线电感寄生效应趋肤效应互连线集总模型互连线分布模型（四）（四）CMOS 反相器反相器1.复复习习内容内容反相器设计；反相器完整性、性能、能量指标的定量分析及其优化。2.具体要求具体要求CMOS 反相器静态特性、开关阈值、噪声容限、稳定性CMOS 反相器动
7、态特性CMOS 反相器电容计算CMOS 反相器传播延迟分析CMOS 反相器网络设计CMOS 反相器功耗、动态功耗、静态功耗MOS 反相器低功耗设计技术能量延时积（五）（五）CMOS 组组合合逻辑门设计逻辑门设计1.复复习习内容内容掌握 CMOS 逻辑设计，包括动态和静态逻辑、传输管逻辑、无比逻辑、有比逻辑；能够优化 CMOS 逻辑的管子尺寸、面积、速度、稳定性和能耗；掌握低功耗逻辑设计技术2.具体要求具体要求静态互补 CMOS 设计、静态特性、传播延时、尺寸设计与性能优化有比逻辑概念传输管逻辑概念、传输特性、稳定性、性能动态逻辑基本原理、速度、功耗、信号完整性多米诺逻辑概念、设计、优化（六）（
8、六）时时序序逻辑电逻辑电路路设计设计 1.复复习习内容内容时序逻辑基本部件寄存器、锁存器、触发器设计实现技术；静态、动态时序逻辑比较；振荡器、施密特触发器设计实现技术；时钟策略2.具体要求具体要求时序电路的时间参数:：建立时间、保持时间、传播延时双稳态原理多路开关性锁存器主从边沿触发寄存器静态 SR 触发器动态传输门边沿触发寄存器C2MOS 寄存器真单相钟控寄存器脉冲寄存器流水线概念流水线型逻辑施密特触发器单稳时序电路不稳电路时钟策略、时钟偏差、时钟抖动、时钟误差来源“器件物理器件物理”部分各章复部分各章复习习要点要点（一）金属（一）金属-氧化物氧化物-半半导导体体场场效效应结应结构物理基构物
9、理基础础 1.复复习习内容内容MOS 结构的物理性质，能带结构与空间电荷区，平带电压与阈值电压，电容电压特性2.具体要求具体要求MOS 结构的物理性质n 型和 p 型衬底 MOS 电容器的能带结构耗尽层厚度的计算功函数的基本概念以及金属-半导体功函数差的计算方法平带电压的定义与求解；阈值电压的影响因素；MOS 电容的定义，理想的 C-V 特性；影响 C-V 特性的主要因素（二）（二）MOSFET 基本工作原理基本工作原理 1.复复习习内容内容MOSFET 基本结构，MOSFET 电流电压关系，衬底偏置效应。MOSFET 的频率特性。闩锁现象2.具体要求具体要求MOSFET 电流电压关系的定性分
10、析，漏极电流与栅压之间的关系；衬偏效应的概念及影响小信号等效电路的概念与分析方法MOSFET 器件频率特性的影响因素CMOS 基本技术及闩锁现象（三）（三）MOSFET 器件的深入概念器件的深入概念 1.复复习习内容内容MOSFET 中的非理想效应；MOSFET 的按比例缩小理论；小尺寸器件的阈值电压；MOSFET 器件的击穿特性2.具体要求具体要求理解实际器件与理想特性之间的偏差及其原因器件按比例缩小的基本方法动态电路方程及其求解短沟道效应与窄沟道效应对 MOSFET 器件阈值电压的影响MOSFET 器件的各种击穿模式，击穿电压的影响因素“半半导导体物理体物理”部分各章复部分各章复习习要点要
11、点（一）半（一）半导导体中的体中的电电子状子状态态 1.复复习习内容内容半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。2.具体要求具体要求半导体中的电子状态和能带半导体中电子的运动和有效质量本征半导体的导电机构空穴的概念回旋共振及其实验结果Si、Ge 和典型化合物半导体的能带结构（二）半（二）半导导体中体中杂杂志和缺陷能志和缺陷能级级 1.复复习习内容内容元素半导体中的杂质能级，化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。2.具体要求具体要求Si 和 Ge 晶体中的杂质能级杂质的补偿作用深能级杂质-族化合物半导体
12、中的杂质能级等电子杂质与等电子陷阱半导体中的缺陷与位错能级（三）半（三）半导导体中体中载载流子的流子的统计统计分布分布 1.复复习习内容内容状态密度，Fermi 能级，载流子统计分布，本征和杂质半导体的载流子浓度，补偿半导体的载流子浓度，简并半导体2.具体要求具体要求状态密度的定义与计算费米能级和载流子的统计分布本征半导体的载流子浓度杂质半导体的载流子浓度杂质补偿半导体的载流子浓度简并半导体及其载流子浓度、简并化条件、简并半导体的特点与杂质带导电载流子浓度的分析计算方法及其影响载流子浓度的因素（四）半（四）半导导体的体的导电导电性性1.复复习习内容内容载流子的漂移运动，迁移率，载流子的散射，迁
13、移率与杂质浓度和温度的关系，电阻率与杂质浓度和温度的关系，强场效应与热载流子2.具体要求具体要求载流子漂移运动迁移率载流子散射半导体中的各种散射机制迁移率与杂质浓度和温度的关系电阻率及其与杂质浓度和温度的关系强电场下的效应高场畴区与 Gunn 效应；（五）非平衡（五）非平衡载载流子流子 1.复复习习内容内容非平衡载流子的产生与复合，非平衡载流子寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效应，非平衡载流子载流子的扩散与漂移，爱因斯坦关系，连续性方程。2.具体要求具体要求非平衡载流子的注入与复合准费米能级非平衡载流子的寿命复合理论陷阱效应载流子的扩散运动载流子的漂移运动Einstein 关系连续性方程的建立及其应用、 试试卷卷结结构与考构与考试试方式方式1、 、题型结构：名词解释、简答题、问答题、计算题、判断题、绘图题等。试卷满分为150 分。2、考试方式：闭卷，考试必须按照规定携带不具备编程和存储功能的函数计算器。3、 、考试时间：180 分钟参考参考书书目目1、 数字集成电路电路、系统与设计（第二版），Rabaey 等著，周润德等译，电子工业出版社 2004 年。2、 半导体物理与器件（第三版）赵毅强等译 电子工业出版社 2005 年。3、 半导体物理学（第五版）刘恩科、朱秉升、罗晋生等著，国防工业出版社，1994 年。
