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超大规模集成（VLSI）是通过将成千上万的晶体管合并到一个芯片中来创造集成电路（IC）的过程。VLSI开始于20世纪70年代，当时正在开发复杂的半导体和通信技术。微处理器就是一个VLSI设备。

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电子工程代写|超大规模集成电路系统代写Introduction to VLSI Systems代考|Cell Designs

The essence of hierarchical design is the capability of reusing some basic cells over and over again. During the course of bottom-up composition, a group of cells may be combined into a submodule and it can be in turn used as a submodule for another higher-level submodule. This process continues until the entire system is constructed. Therefore, the basic building blocks are cells. But what kind of circuit can be referred to as a cell? How complex a function should it contain? In fact, the function of a cell could range from a simple gate to a very complicated module, such as an MP3 decoder or even a 32-bit microprocessor.

In the following, we will introduce the three most basic types of cells corresponding to those often introduced in basic texts: combinational cells, sequential cells, and subsystem cells. Their details will be treated in greater detail in dedicated chapters later in the book.

Combinational cells are logic circuits whose outputs are only determined by the present inputs, i.e., only functions of present inputs. The most basic CMOS circuit is the NOT gate (i.e., inverter), which is composed of two MOS transistors, a pMOS transistor, and an nMOS transistor, as shown in Figure $1.34(\mathrm{a})$. The pMOS transistor connects the output to $V_{D D}$ when it is on whereas the nMOS transistor connects the output to ground when it is on. Since both MOS transistors cannot be turned on at the same time, there is no direct path from power $\left(V_{D D}\right)$ to ground. Hence, the power dissipation is quite small, only due to a small leakage current and the transient current during switching. The average power dissipation is on the order of nanowatts. The layout and side view of a CMOS inverter are shown in Figure 1.35.

电子工程代写|超大规模集成电路系统代写Introduction to VLSI Systems代考|CMOS Processes

A CMOS process is a manufacturing technology capable of incorporating both pMOS and nMOS transistors in the same chip. Due to ultra-low power dissipation and high integration density, CMOS processes have become the major technology for modern VLSI circuits.

A specific CMOS circuit can be fabricated in a variety of ways. Figure $1.42$ shows the three most commonly used CMOS fabrication structures. Figure $1.42(\mathrm{a})$ is an $n$ well (or $n$-tub) structure, where an $n$-well is first implanted and then a pMOS transistor is built on the surface of it. The nMOS transistor is built on top of the $p$-type substrate. Of course, a CMOS circuit can also be built with a $p$-well on an $n$-type substrate. However, this process yields an inferior performance to the $n$-well process on the $p$ type subsirale. Hence, it is not widely used in industry.

In the $n$-well structure, the $n$-type dopant concentration must be high enough to overcompensate for the $p$-type substrate doping in order to form the required $n$-well. One major disadvantage of this structure is that the channel mobility is degraded because mobility is determined by the total concentration of dopant impurities, including both $p$ and $n$ types.

To improve channel mobility, most recent CMOS processes used in industry are the structure called a twin-well structure or a twin-tub, as shown in Figure 1.42(b). In this structure, a $p$-type epitaxial layer is first grown and then the desired $p$-type and $n$-type wells are separately grown on top of the epitaxial layer. Finally, the nMOS and pMOS transistors are then manufactured on the surface of $p$-type and $n$-type wells, respectively. The field-oxide is grown by using local oxidation of silicon (LOCOS). Due to no overcompensation problem, a high channel mobility can be achieved.

The third CMOS structure shown in Figure 1.42(c) is still a twin-well structure but uses shallow trench isolation (STI) instead of LOCOS. Due to the lack of a bird’s beak effect occurring in LOCOS, it can provide higher integration density. This structure is widely used in deep submicron (DSM) processes, in particular, below $0.18 \mu \mathrm{m}$. The STI used here has a depth less than $1 \mu \mathrm{m}$. Some processes use a deep-trench isolation with a depth deeper than the depth of a well. In such a structure, an oxide layer is thermally grown on the bottom and side walls of the trench. The trench is then refilled by depositing polysilicon or silicon dioxide. The objective of this structure is to eliminate the inherent latch-up problem associated with CMOS processes. The latch-up problem is dealt with in more detail in Chapter $4 .$

超大规模集成电路系统代考

电子工程代写|超大规模集成电路系统代写Introduction to VLSI Systems代考|Cell Designs

分层设计的本质是一遍又一遍地重用一些基本单元的能力。在自下而上的组合过程中，一组电池可以组合成一个子模块，又可以作为另一个更高级别子模块的子模块使用。这个过程一直持续到整个系统构建完成。因此，基本的构建块是细胞。但是什么样的电路可以称为单元呢？它应该包含多复杂的功能？事实上，一个单元的功能可以从一个简单的门到一个非常复杂的模块，例如一个 MP3 解码器，甚至是一个 32 位微处理器。

下面，我们将介绍与基础课本中经常介绍的单元格相对应的三种最基本的单元格：组合单元格、顺序单元格和子系统单元格。它们的细节将在本书后面的专门章节中更详细地介绍。

组合单元是其输出仅由当前输入确定的逻辑电路，即仅由当前输入的功能确定。CMOS最基本的电路是非门（即反相器），由两个MOS管，一个pMOS管，一个nMOS管组成，如图1.34(一个). pMOS晶体管将输出连接到在DD当它打开时，nMOS晶体管在打开时将输出连接到地。由于两个 MOS 管不能同时导通，因此电源没有直接通路(在DD)接地。因此，功耗非常小，只是由于漏电流和开关过程中的瞬态电流很小。平均功耗为纳瓦量级。CMOS 反相器的布局和侧视图如图 1.35 所示。

电子工程代写|超大规模集成电路系统代写Introduction to VLSI Systems代考|CMOS Processes

CMOS 工艺是一种能够在同一芯片中集成 pMOS 和 nMOS 晶体管的制造技术。由于超低功耗和高集成度，CMOS工艺已成为现代VLSI电路的主要技术。

可以以多种方式制造特定的 CMOS 电路。数字1.42显示了三种最常用的 CMOS 制造结构。数字1.42(一个)是一个n好（或n-tub) 结构，其中一个n首先注入-阱，然后在其表面构建pMOS晶体管。nMOS晶体管是建立在顶部p型基板。当然，CMOS电路也可以用一个p-好吧n型基板。但是，此过程产生的性能不如n- 良好的过程p类型subsirale。因此，它在工业中没有被广泛使用。

在里面n-井结构，n-型掺杂剂浓度必须足够高，以过度补偿p型衬底掺杂，以形成所需的n-出色地。这种结构的一个主要缺点是沟道迁移率下降，因为迁移率取决于掺杂剂杂质的总浓度，包括两者p和n类型。

为了提高沟道迁移率，工业中使用的最新 CMOS 工艺是称为双阱结构或双槽的结构，如图 1.42(b) 所示。在这个结构中，一个p型外延层首先生长，然后是所需的p-类型和n型阱分别生长在外延层的顶部。最后，nMOS和pMOS晶体管然后在表面制造p-类型和n型井，分别。通过使用硅的局部氧化 (LOCOS) 来生长场氧化物。由于没有过度补偿问题，可以实现高沟道迁移率。

图 1.42(c) 所示的第三种 CMOS 结构仍然是双阱结构，但使用浅沟槽隔离 (STI) 代替 LOCOS。由于LOCOS中没有出现鸟嘴效应，它可以提供更高的集成密度。这种结构广泛用于深亚微米 (DSM) 工艺，特别是以下0.18米米. 这里使用的 STI 的深度小于1米米. 一些工艺使用深度比井深更深的深沟隔离。在这种结构中，氧化层热生长在沟槽的底部和侧壁上。然后通过沉积多晶硅或二氧化硅来重新填充沟槽。这种结构的目的是消除与 CMOS 工艺相关的固有闩锁问题。闭锁问题在第 1 章中有更详细的处理

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题，以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法，其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型；这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型（GLM）归属统计学领域，是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型（GLM）通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归，以及方差分析和方差分析（仅含固定效应）。

有限元方法代写

有限元方法（FEM）是一种流行的方法，用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法，用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程（即一些边界值问题）。为了解决一个问题，有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分，称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的，它是通过构建对象的网格来实现的：用于求解的数值域，它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统，以模拟整个问题。然后，有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机微积分是数学的一个分支，对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

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