一、總體要求

“集成電路與器件物理、半導體物理”（802）由數(shù)字集成電路、半導體器件物理和半導體物理三部分組成，其中集成電路占40%（60分），器件物理占40%（60分），半導體物理占20%（30分）。

“數(shù)字集成電路”要求學生應(yīng)深入理解數(shù)字集成電路的相關(guān)基礎(chǔ)理論，掌握數(shù)字集成電路電路、系統(tǒng)及其設(shè)計方法。重點掌握數(shù)字集成電路設(shè)計的質(zhì)量評價、相關(guān)參量；能夠設(shè)計并定量分析數(shù)字集成電路的核心——反相器的完整性、性能和能量指標；掌握CMOS組合邏輯門的設(shè)計、優(yōu)化和評價指標；掌握基本時序邏輯電路的設(shè)計、優(yōu)化、不同形式時序器件各自的特點，時鐘的設(shè)計策略和影響因素；定性了解MOS器件；掌握并能夠量化芯片內(nèi)部互連線參數(shù)。

“器件物理”要求學生掌握MOSFET器件物理的基本理論和基本的分析方法，使學生具備基本的器件分析、求解、應(yīng)用能力。要求掌握MOS基本結(jié)構(gòu)和電容電壓特性；MESFET器件的基本工作原理；MOSFET器件的頻率特性；MOSFET器件中的非理想效應(yīng)；MOSFET器件按比例縮小理論；閾值電壓的影響因素；MOSFET的擊穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。

“半導體物理”要求學生熟練掌握半導體的相關(guān)基礎(chǔ)理論，了解半導體性質(zhì)以及受外界因素的影響及其變化規(guī)律。重點掌握半導體中的電子狀態(tài)和帶、半導體中的雜質(zhì)和缺陷能級、半導體中載流子的統(tǒng)計分布、半導體的導電性、半導體中的非平衡載流子等相關(guān)知識、基本概念及相關(guān)理論，掌握半導體中載流子濃度計算、電阻(導)率計算以及運用連續(xù)性方程解決載流子濃度隨時間或位置的變化及其分布規(guī)律等。

“集成電路與器件物理、半導體物理”（802）研究生入學考試是所學知識的總結(jié)性考試，考試水平應(yīng)達到或超過本科專業(yè)相應(yīng)的課程要求水平。

二、各部分復習要點

●“數(shù)字集成電路”部分各章復習要點

“數(shù)字集成電路”考試范圍及要點包括：數(shù)字集成電路設(shè)計質(zhì)量評價的基本要素；CMOS集成電路設(shè)計規(guī)則與工藝縮?。欢O管基本結(jié)構(gòu)、參數(shù)、靜態(tài)特性、動態(tài)特性、二極管分析模型；MOS晶體管基本結(jié)構(gòu)、閾值電壓、亞閾值特性、工作區(qū)、溝道長度調(diào)制、速度飽和、MOS晶體管分析模型；反相器靜態(tài)特性、開關(guān)閾值、噪聲容限、穩(wěn)定性，反相器動態(tài)特性、電容構(gòu)成，傳播延遲分析與尺寸計算、反相器靜態(tài)功耗、動態(tài)功耗；靜態(tài)互補CMOS組合邏輯門設(shè)計、尺寸設(shè)計、延遲計算與優(yōu)化，有比邏輯基本原理、傳輸管邏輯基本原理；動態(tài)CMOS設(shè)計基本原理、信號完整性問題及其速度與功耗；時序邏輯器件時間參數(shù)、靜態(tài)鎖存器和寄存器的工作原理、C2MOS寄存器結(jié)構(gòu)與特性；時鐘的設(shè)計策略和影響因素；導線中的傳輸線效應(yīng)，電容寄生效應(yīng)、電阻寄生效應(yīng)。

（一）數(shù)字集成電路基本概念和質(zhì)量評價

1.復習內(nèi)容

數(shù)字集成電路設(shè)計中的基本概念、面臨問題和質(zhì)量評價標準

2.具體要求

設(shè)計約束

時鐘設(shè)計

電源網(wǎng)絡(luò)

設(shè)計質(zhì)量評定標準

集成電路成本構(gòu)成

電壓傳輸特性

噪聲容限

再生性

扇入扇出

傳播延遲

功耗、能耗

設(shè)計規(guī)則

標準單元

工藝偏差

工藝尺寸縮小

封裝

（二）器件

1.復習內(nèi)容

定性了解二極管、MOS晶體管，理解其工作原理，靜態(tài)特性、動態(tài)特性；掌握SPICE模型和手工分析模型。

2.具體要求

二極管結(jié)構(gòu)

二極管靜態(tài)特性

二極管動態(tài)特性

二極管手工分析模型

二極管SPICE模型

MOS晶體管結(jié)構(gòu)

MOS晶體管工作區(qū)

MOS晶體管靜態(tài)特性、閾值電壓、溝道長度調(diào)制、速度飽和

MOS晶體管亞閾值特性

MOS晶體管動態(tài)特性

MOS晶體管電容構(gòu)成

熱載流子效應(yīng)

CMOS閂鎖效應(yīng)

MOS晶體管SPICE模型

MOS晶體管手工分析模型

（三）導線

1.復習內(nèi)容

互連線的電路模型，SPICE模型，確定并定量化互連參數(shù)；傳輸線效應(yīng)；互連線的信號完整性

2.具體要求

互連參數(shù)

互連線電容寄生效應(yīng)

互連線電阻寄生效應(yīng)

互連線電感寄生效應(yīng)

趨膚效應(yīng)

互連線集總模型

互連線分布模型

（四）CMOS反相器

1.復習內(nèi)容

反相器設(shè)計；反相器完整性、性能、能量指標的定量分析及其優(yōu)化。

2.具體要求

CMOS反相器靜態(tài)特性、開關(guān)閾值、噪聲容限、穩(wěn)定性

CMOS反相器動態(tài)特性

CMOS反相器電容計算

CMOS反相器傳播延遲分析

CMOS反相器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

CMOS反相器功耗、動態(tài)功耗、靜態(tài)功耗

MOS反相器低功耗設(shè)計技術(shù)

能量延時積

（五）CMOS組合邏輯門設(shè)計

1.復習內(nèi)容

掌握CMOS邏輯設(shè)計，包括動態(tài)和靜態(tài)邏輯、傳輸管邏輯、無比邏輯、有比邏輯；能夠優(yōu)化CMOS邏輯的管子尺寸、面積、速度、穩(wěn)定性和能耗；掌握低功耗邏輯設(shè)計技術(shù)

2.具體要求

靜態(tài)互補CMOS設(shè)計、靜態(tài)特性、傳播延時、尺寸設(shè)計與性能優(yōu)化

有比邏輯概念

傳輸管邏輯概念、傳輸特性、穩(wěn)定性、性能

動態(tài)邏輯基本原理、速度、功耗、信號完整性

多米諾邏輯概念、設(shè)計、優(yōu)化

（六）時序邏輯電路設(shè)計

1.復習內(nèi)容

時序邏輯基本部件——寄存器、鎖存器、觸發(fā)器設(shè)計實現(xiàn)技術(shù)；靜態(tài)、動態(tài)時序邏輯比較；振蕩器、施密特觸發(fā)器設(shè)計實現(xiàn)技術(shù)；時鐘策略

2.具體要求

時序電路的時間參數(shù):：建立時間、保持時間、傳播延時

雙穩(wěn)態(tài)原理

多路開關(guān)性鎖存器

主從邊沿觸發(fā)寄存器

靜態(tài)SR觸發(fā)器

動態(tài)傳輸門邊沿觸發(fā)寄存器

C2MOS寄存器

真單相鐘控寄存器

脈沖寄存器

流水線概念

流水線型邏輯

施密特觸發(fā)器

單穩(wěn)時序電路

不穩(wěn)電路

時鐘策略、時鐘偏差、時鐘抖動、時鐘誤差來源

●“器件物理”部分各章復習要點

（一）金屬-氧化物-半導體場效應(yīng)結(jié)構(gòu)物理基礎(chǔ)

1.復習內(nèi)容

MOS結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)，能帶結(jié)構(gòu)與空間電荷區(qū)，平帶電壓與閾值電壓，電容電壓特性

2.具體要求

MOS結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)

n型和p型襯底MOS電容器的能帶結(jié)構(gòu)

耗盡層厚度的計算

功函數(shù)的基本概念以及金屬-半導體功函數(shù)差的計算方法

平帶電壓的定義與求解；閾值電壓的影響因素；

MOS電容的定義，理想的C-V特性；影響C-V特性的主要因素

（二）MOSFET基本工作原理

1.復習內(nèi)容

MOSFET基本結(jié)構(gòu)，MOSFET電流電壓關(guān)系，襯底偏置效應(yīng)。MOSFET的頻率特性。閂鎖現(xiàn)象

2.具體要求

MOSFET電流電壓關(guān)系的定性分析，漏極電流與柵壓之間的關(guān)系；

襯偏效應(yīng)的概念及影響

小信號等效電路的概念與分析方法

MOSFET器件頻率特性的影響因素

CMOS基本技術(shù)及閂鎖現(xiàn)象

（三）MOSFET器件的深入概念

1.復習內(nèi)容

MOSFET中的非理想效應(yīng)；MOSFET的按比例縮小理論；小尺寸器件的閾值電壓；MOSFET器件的擊穿特性

2.具體要求

理解實際器件與理想特性之間的偏差及其原因

器件按比例縮小的基本方法動態(tài)電路方程及其求解

短溝道效應(yīng)與窄溝道效應(yīng)對MOSFET器件閾值電壓的影響

MOSFET器件的各種擊穿模式，擊穿電壓的影響因素

●“半導體物理”部分各章復習要點

（一）半導體中的電子狀態(tài)

1.復習內(nèi)容

半導體晶體結(jié)構(gòu)與化學鍵性質(zhì)，半導體中電子狀態(tài)與能帶，電子的運動與有效質(zhì)量，空穴，回旋共振，元素半導體和典型化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu)。

2.具體要求

半導體中的電子狀態(tài)和能帶

半導體中電子的運動和有效質(zhì)量

本征半導體的導電機構(gòu)

空穴的概念

回旋共振及其實驗結(jié)果

Si、Ge和典型化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu)

（二）半導體中雜志和缺陷能級

1.復習內(nèi)容

元素半導體中的雜質(zhì)能級，化合物半導體中的雜質(zhì)能級、位錯和缺陷能級。

2.具體要求

Si和Ge晶體中的雜質(zhì)能級

雜質(zhì)的補償作用

深能級雜質(zhì)

Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體中的雜質(zhì)能級

等電子雜質(zhì)與等電子陷阱

半導體中的缺陷與位錯能級

（三）半導體中載流子的統(tǒng)計分布

1.復習內(nèi)容

狀態(tài)密度，F(xiàn)ermi能級，載流子統(tǒng)計分布，本征和雜質(zhì)半導體的載流子濃度，補償半導體的載流子濃度，簡并半導體

2.具體要求

狀態(tài)密度的定義與計算

費米能級和載流子的統(tǒng)計分布

本征半導體的載流子濃度

雜質(zhì)半導體的載流子濃度

雜質(zhì)補償半導體的載流子濃度

簡并半導體及其載流子濃度、簡并化條件、簡并半導體的特點與雜質(zhì)帶導電

載流子濃度的分析計算方法及其影響載流子濃度的因素

（四）半導體的導電性

1.復習內(nèi)容

載流子的漂移運動，遷移率，載流子的散射，遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，電阻率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，強場效應(yīng)與熱載流子

2.具體要求

載流子漂移運動

遷移率

載流子散射

半導體中的各種散射機制

遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系

電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系

強電場下的效應(yīng)

高場疇區(qū)與Gunn效應(yīng)；

（五）非平衡載流子

1.復習內(nèi)容

非平衡載流子的產(chǎn)生與復合，非平衡載流子壽命，準費米能級，復合理論，陷阱效應(yīng)，非平衡載流子載流子的擴散與漂移，愛因斯坦關(guān)系，連續(xù)性方程。

2.具體要求

非平衡載流子的注入與復合

準費米能級

非平衡載流子的壽命

復合理論

陷阱效應(yīng)

載流子的擴散運動

載流子的漂移運動

Einstein關(guān)系

連續(xù)性方程的建立及其應(yīng)用

三、試卷結(jié)構(gòu)與考試方式

1、題型結(jié)構(gòu)：名詞解釋、簡答題、問答題、計算題、判斷題、繪圖題等。試卷滿分為150分。

2、考試方式：閉卷，考試必須按照規(guī)定攜帶不具備編程和存儲功能的函數(shù)計算器。

3、考試時間：180分鐘

參考書目

1、《數(shù)字集成電路—電路、系統(tǒng)與設(shè)計》（第二版），Rabaey等著，周潤德等譯，電子工業(yè)出版社 2004年。

2、《半導體物理與器件》（第三版）趙毅強等譯 電子工業(yè)出版社 2005年。

3、《半導體物理學》（第五版）劉恩科、朱秉升、羅晉生等著，國防工業(yè)出版社，1994年。

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