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商品簡介
本書為“物聯網工程實戰叢書”第2卷。書中從物聯網工程的實際需求出發，闡述了傳感器件與通信芯片的設計理念，從設計源頭告訴讀者我要設計什麼樣的芯片。集成電路設計是一門專業的技術，其設計方法和流程有專門著作介紹，不在本書講述範圍之內。
本書適合作為高等院校物聯網工程、通信工程、網絡工程、電子信息工程、微電子和集成電路等相關專業的教材，也適合傳感器和芯片研發人員閱讀，另外也適合作為智慧城市建設等政府管理部門相關人員的參考讀物。
本書適合作為高等院校物聯網工程、通信工程、網絡工程、電子信息工程、微電子和集成電路等相關專業的教材，也適合傳感器和芯片研發人員閱讀，另外也適合作為智慧城市建設等政府管理部門相關人員的參考讀物。
目次
叢書序
序言
第1章 物聯網集成電路（IoT IC）芯片設計概述1
1.1 集成傳感器件技術演進2
1.2 物聯網集成電路芯片分類3
1.3 物聯網集成電路芯片設計要求4
1.3.1 物聯網集成電路芯片設計一般要求4
1.3.2 物聯網邊緣層設備IC芯片設計要求5
1.3.3 物聯網中間層設備IC芯片設計要求6
1.3.4 物聯網核心層設備IC芯片設計要求7
1.3.5 物聯網集成電路芯片安全性設計8
1.3.6 物聯網集成電路芯片低功耗設計9
1.4 物聯網集成電路芯片生態圈構建9
1.4.1 英特爾佈局雲端物聯網11
1.4.2 Marvell做業界最全芯片平臺解決方案11
1.4.3 博通打造最安全物聯網平臺12
1.4.4 TI建立第三方物聯網雲服務生態系統12
1.5 物聯網集成電路芯片定制化之變13
1.6 物聯網集成電路芯片產業化發展13
1.6.1 物聯網集成電路芯片技術發展趨勢14
1.6.2 IC企業在物聯網領域的佈局23
1.6.3 傳感器芯片和通信芯片是物聯網集成電路芯片產業的方向28
1.7 本章小結29
1.8 習題29
第2章 集成電路製造與設計基礎30
2.1 集成電路發展簡史30
2.2 集成電路產業變遷32
2.3 集成電路分類與命名規則35
2.3.1 按電路屬性、功能分類35
2.3.2 按集成規模分類37
2.3.3 按導電類型分類38
2.3.4 按用途分類38
2.3.5 按外形分類39
2.3.6 集成電路命名規則39
2.4 集成電路製造40
2.4.1 晶圓製造40
2.4.2 晶圓生產工藝流程44
2.4.3 集成電路生產流程44
2.4.4 集成電路工藝46
2.4.5 CMOS工藝49
2.5 集成電路封裝49
2.5.1 集成電路封裝技術49
2.5.2 集成電路封裝形式枚舉52
2.6 集成電路微組裝工藝58
2.6.1 不同工藝芯片組裝58
2.6.2 集成電路組裝案例59
2.7 數字集成電路設計概要62
2.8 本章小結64
2.9 習題64
第3章 物聯網傳感器件設計65
3.1 傳感器件概述65
3.2 材料型傳感器66
3.2.1 材料型傳感器的基礎效應66
3.2.2 傳感器半導體材料特性設計68
3.2.3 摻雜工藝改變半導體敏感特性69
3.2.4 設計材料成分，改變製造工藝，調節敏感特性72
3.3 結構型傳感器73
3.3.1 電阻敏感結構74
3.3.2 電感敏感結構75
3.3.3 電容敏感結構78
3.4 半導體敏感器件81
3.4.1 磁敏元件結構81
3.4.2 濕敏元件結構85
3.4.3 光敏元件結構88
3.4.4 氣敏元件結構93
3.5 生物敏感元件結構95
3.5.1 酶傳感器結構95
3.5.2 葡萄糖傳感器結構97
3.5.3 氧傳感器結構99
3.6 圖像敏感元件結構101
3.6.1 CCD圖像傳感器101
3.6.2 CMOS圖像傳感器106
3.6.3 色敏三極管108
3.7 傳感器接口技術109
3.7.1 傳感器融合110
3.7.2 I3C總線協議111
3.8 幾種傳感器設計實例116
3.8.1 MEMS傳感器概述117
3.8.2 微機電系統（MEMS）壓力傳感器118
3.8.3 微機電系統（MEMS）加速度傳感器118
3.8.4 智能壓力傳感器119
3.8.5 智能溫濕度傳感器121
3.8.6 智能液體渾濁度傳感器121
3.9 本章小結122
3.10 習題123
第4章 物聯網通信集成電路設計124
4.1 通信電路概述124
4.1.1 物聯網常用通信方式124
4.1.2 物聯網通信電路進展128
4.2 物聯網有線通信電路設計130
4.2.1 RS232電路設計131
4.2.2 用VHDL設計UART收發電路132
4.2.3 用Verilog HDL設計USART收發電路135
4.2.4 RS485電路設計141
4.2.5 光纖收發器電路142
4.2.6 USB 2.0接口電路設計143
4.2.7 USB 3.0芯片設計147
4.2.8 USB 3.0轉千兆以太網單芯片設計148
4.3 物聯網無線通信技術150
4.3.1 物聯網無線通信技術概述150
4.3.2 物聯網無線通信技術特性154
4.4 RFIC芯片設計155
4.4.1 RFIC 設計歷程156
4.4.2 RFIC設計流程156
4.4.3 RFIC設計行業的衰落160
4.4.4 幾款射頻芯片性能一覽161
4.5 WiFi芯片設計163
4.5.1 WiFi芯片產業概況164
4.5.2 WiFi芯片設計171
4.5.3 WiFi無線收發基帶處理器設計174
4.5.4 WiFi芯片設計案列186
4.5.5 5G WiFi技術191
4.6 藍牙芯片設計193
4.6.1 TI CC2541藍牙芯片概述193
4.6.2 TI CC2541藍牙芯片RF片載系統195
4.6.3 TI CC2541藍牙芯片開發工具195
4.6.4 TI CC2541 藍牙低功耗解決方案196
4.7 本章小結197
4.8 習題197
第5章 窄帶物聯網（NB-IoT）198
5.1 NB-IoT概念198
5.2 NB-IoT商業模式199
5.3 NB-IoT技術標準200
5.4 NB-IoT實現高覆蓋、大連接、微功耗、低成本的技術路線201
5.4.1 NB-IoT提升無線覆蓋的方法201
5.4.2 NB-IoT實現大連接的關鍵技術203
5.4.3 NB-IoT實現低成本的技術路線204
5.4.4 NB-IoT實現低功耗的措施206
5.5 NB-IoT芯片設計208
5.5.1 NB-IoT芯片設計目標208
5.5.2 物聯網芯片生產廠商產品一覽209
5.5.3 NB-IoT終端芯片系統結構213
5.5.4 Rx架構的選擇216
5.5.5 Rx混頻器（Mixer）設計216
5.5.6 Rx直流偏移消除電路218
5.5.7 Tx中的模擬基帶219
5.6 NB-IoT業務範圍、應用場景及競爭挑戰221
5.6.1 NB-IoT主要業務範圍221
5.6.2 NB-IoT應用場景222
5.6.3 NB-IoT發展與挑戰223
5.7 本章小結223
5.8 習題224
第6章
序言
第1章 物聯網集成電路（IoT IC）芯片設計概述1
1.1 集成傳感器件技術演進2
1.2 物聯網集成電路芯片分類3
1.3 物聯網集成電路芯片設計要求4
1.3.1 物聯網集成電路芯片設計一般要求4
1.3.2 物聯網邊緣層設備IC芯片設計要求5
1.3.3 物聯網中間層設備IC芯片設計要求6
1.3.4 物聯網核心層設備IC芯片設計要求7
1.3.5 物聯網集成電路芯片安全性設計8
1.3.6 物聯網集成電路芯片低功耗設計9
1.4 物聯網集成電路芯片生態圈構建9
1.4.1 英特爾佈局雲端物聯網11
1.4.2 Marvell做業界最全芯片平臺解決方案11
1.4.3 博通打造最安全物聯網平臺12
1.4.4 TI建立第三方物聯網雲服務生態系統12
1.5 物聯網集成電路芯片定制化之變13
1.6 物聯網集成電路芯片產業化發展13
1.6.1 物聯網集成電路芯片技術發展趨勢14
1.6.2 IC企業在物聯網領域的佈局23
1.6.3 傳感器芯片和通信芯片是物聯網集成電路芯片產業的方向28
1.7 本章小結29
1.8 習題29
第2章 集成電路製造與設計基礎30
2.1 集成電路發展簡史30
2.2 集成電路產業變遷32
2.3 集成電路分類與命名規則35
2.3.1 按電路屬性、功能分類35
2.3.2 按集成規模分類37
2.3.3 按導電類型分類38
2.3.4 按用途分類38
2.3.5 按外形分類39
2.3.6 集成電路命名規則39
2.4 集成電路製造40
2.4.1 晶圓製造40
2.4.2 晶圓生產工藝流程44
2.4.3 集成電路生產流程44
2.4.4 集成電路工藝46
2.4.5 CMOS工藝49
2.5 集成電路封裝49
2.5.1 集成電路封裝技術49
2.5.2 集成電路封裝形式枚舉52
2.6 集成電路微組裝工藝58
2.6.1 不同工藝芯片組裝58
2.6.2 集成電路組裝案例59
2.7 數字集成電路設計概要62
2.8 本章小結64
2.9 習題64
第3章 物聯網傳感器件設計65
3.1 傳感器件概述65
3.2 材料型傳感器66
3.2.1 材料型傳感器的基礎效應66
3.2.2 傳感器半導體材料特性設計68
3.2.3 摻雜工藝改變半導體敏感特性69
3.2.4 設計材料成分，改變製造工藝，調節敏感特性72
3.3 結構型傳感器73
3.3.1 電阻敏感結構74
3.3.2 電感敏感結構75
3.3.3 電容敏感結構78
3.4 半導體敏感器件81
3.4.1 磁敏元件結構81
3.4.2 濕敏元件結構85
3.4.3 光敏元件結構88
3.4.4 氣敏元件結構93
3.5 生物敏感元件結構95
3.5.1 酶傳感器結構95
3.5.2 葡萄糖傳感器結構97
3.5.3 氧傳感器結構99
3.6 圖像敏感元件結構101
3.6.1 CCD圖像傳感器101
3.6.2 CMOS圖像傳感器106
3.6.3 色敏三極管108
3.7 傳感器接口技術109
3.7.1 傳感器融合110
3.7.2 I3C總線協議111
3.8 幾種傳感器設計實例116
3.8.1 MEMS傳感器概述117
3.8.2 微機電系統（MEMS）壓力傳感器118
3.8.3 微機電系統（MEMS）加速度傳感器118
3.8.4 智能壓力傳感器119
3.8.5 智能溫濕度傳感器121
3.8.6 智能液體渾濁度傳感器121
3.9 本章小結122
3.10 習題123
第4章 物聯網通信集成電路設計124
4.1 通信電路概述124
4.1.1 物聯網常用通信方式124
4.1.2 物聯網通信電路進展128
4.2 物聯網有線通信電路設計130
4.2.1 RS232電路設計131
4.2.2 用VHDL設計UART收發電路132
4.2.3 用Verilog HDL設計USART收發電路135
4.2.4 RS485電路設計141
4.2.5 光纖收發器電路142
4.2.6 USB 2.0接口電路設計143
4.2.7 USB 3.0芯片設計147
4.2.8 USB 3.0轉千兆以太網單芯片設計148
4.3 物聯網無線通信技術150
4.3.1 物聯網無線通信技術概述150
4.3.2 物聯網無線通信技術特性154
4.4 RFIC芯片設計155
4.4.1 RFIC 設計歷程156
4.4.2 RFIC設計流程156
4.4.3 RFIC設計行業的衰落160
4.4.4 幾款射頻芯片性能一覽161
4.5 WiFi芯片設計163
4.5.1 WiFi芯片產業概況164
4.5.2 WiFi芯片設計171
4.5.3 WiFi無線收發基帶處理器設計174
4.5.4 WiFi芯片設計案列186
4.5.5 5G WiFi技術191
4.6 藍牙芯片設計193
4.6.1 TI CC2541藍牙芯片概述193
4.6.2 TI CC2541藍牙芯片RF片載系統195
4.6.3 TI CC2541藍牙芯片開發工具195
4.6.4 TI CC2541 藍牙低功耗解決方案196
4.7 本章小結197
4.8 習題197
第5章 窄帶物聯網（NB-IoT）198
5.1 NB-IoT概念198
5.2 NB-IoT商業模式199
5.3 NB-IoT技術標準200
5.4 NB-IoT實現高覆蓋、大連接、微功耗、低成本的技術路線201
5.4.1 NB-IoT提升無線覆蓋的方法201
5.4.2 NB-IoT實現大連接的關鍵技術203
5.4.3 NB-IoT實現低成本的技術路線204
5.4.4 NB-IoT實現低功耗的措施206
5.5 NB-IoT芯片設計208
5.5.1 NB-IoT芯片設計目標208
5.5.2 物聯網芯片生產廠商產品一覽209
5.5.3 NB-IoT終端芯片系統結構213
5.5.4 Rx架構的選擇216
5.5.5 Rx混頻器（Mixer）設計216
5.5.6 Rx直流偏移消除電路218
5.5.7 Tx中的模擬基帶219
5.6 NB-IoT業務範圍、應用場景及競爭挑戰221
5.6.1 NB-IoT主要業務範圍221
5.6.2 NB-IoT應用場景222
5.6.3 NB-IoT發展與挑戰223
5.7 本章小結223
5.8 習題224
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