集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陆学斌 编

图书标签:

• 集成电路
• 版图设计
• VLSI
• EDA
• 电子工程
• 电气工程
• 半导体
• 创新人才培养
• 应用型人才
• 教材

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301212356

版次：1

商品编码：11130295

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-11-01

用纸：胶版纸

页数：254

字数：387000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材：集成电路版图设计》主要特点：原理结合基本设计方法，带您轻松步入集成电路的世界；理论结合工艺实践经验，使您完美理解版图设计的真谛；知识要点和提醒星罗棋布；设计规则及经验锦上添花。

内容简介

　　《21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材：集成电路版图设计》主要介绍集成电路版图设计，主要内容包括半导体器件和集成电路工艺的基本知识，集成电路常用器件的版图设计方法，流行版图设计软件的使用方法，版图验证的流程，以及集成电路版图实例等。
　　《21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材：集成电路版图设计》适合作为高等学校微电子技术专业和集成电路设计专业版图设计课程的教材，也可作为集成电路版图设计者的参考书。

内页插图

目录

第1章 半导体器件理论基础
1.1 半导体的电学特性
1.1.1 晶格结构与能带
1.1.2 电子与空穴
1.1.3 半导体中的杂质
1.1.4 半导体的导电性
1.2 PN结的结构与特性
1.2.1 PN结的结构
1.2.2 PN结的电压电流特性
1.2.3 PN结的电容
1.3 MOS场效应晶体管
1.3.1 MOS场效应晶体管的结构与工作原理
1.3.2 MOS管的电流电压特性
1.3.3 MOS管的电容
1.4 双极型晶体管
1.4.1 双极型晶体管的结构与工作原理
1.4.2 双极型晶体管的电流传输
1.4.3 双极型晶体管的基本性能参数
本章小结

第2章 集成电路制造工艺
2.1 硅片制备
2.1.1 单晶硅制备
2.1.2 硅片的分类
2.2 外延工艺
2.2.1 概述
2.2.2 外延工艺的分类与用途
2.3 氧化工艺
2.3.1 二氧化硅薄膜概述
2.3.2 硅的热氧化
2.4 掺杂工艺
2.4.1 扩散
2.4.2 离子注入
2.5 薄膜制备工艺
2.5.1 化学气相淀积
2.5.2 物理气相淀积
2.6 光刻技术
2.6.1 光刻工艺流程
2.6.2 光刻胶
2.7 刻蚀工艺
2.8 CMOS集成电路基本工艺流程
本章小结

第3章 操作系统与Cadence软件
3.1 UNIX操作系统
3.1.1 UNIX操作系统简介
3.1.2 UNIX常用操作
3.1.3 UNIX文件系统
3.1.4 UNIX文件系统常用工具
3.2 Linux操作系统
3.3 虚拟机
3.4 Cadence软件
3.4.1 Cadence软件概述
3.4.2 电路图的建立
3.4.3 版图设计规则
3.4.4 版图编辑大师
3.4.5 版图的建立与编辑
3.4.6 版图验证
3.4.7 DraCula DRC
3.4.8 DraCula LVS
本章小结

第4章 电阻
4.1 概述
4.2 电阻率和方块电阻
4.3 电阻的分类与版图
4.3.1 多晶硅电阻
4.3.2 阱电阻
4.3.3 有源区电阻
4.3.4 金属电阻
4.4 电阻设计依据
4.4.1 电阻变化
4.4.2 实际电阻分析
4.4.3 电阻设计依据
4.5 电阻匹配规则
本章小结

第5章 电容和电感
5.1 电容
5.1.1 概述
5.1.2 电容的分类
5.1.3 电容的寄生效应
5.1.4 电容匹配规则
5.2 电感
5.2.1 概述
5.2.2 电感的分类
5.2.3 电感的寄生效应
5.2.4 电感设计准则
本章小结

第6章 二极管与外围器件
6.1 二极管
6.1.1 二极管的分类
6.1.2 ESD保护
6.1.3 二极管匹配规则
6.2 外围器件
6.2.1 压焊块（PAD）
6.2.2 连线
本章小结

第7章 双极型晶体管
7.1 概述
7.2 发射极电流集边效应
7.3 双极型晶体管的分类与版图
7.3.1 标准双极型工艺NPN管
7.3.2 标准双极型工艺衬底PNP管
7.3.3 标准双极型工艺横向PNP管
7.3.4 BiC MOS工艺晶体管
7.4 双极型晶体管版图匹配规则
7.4.1 双极型晶体管版图基本设计规则
7.4.2 纵向晶体管设计规则
7.4.3 横向晶体管设计规则
本章小结

第8章 MOS场效应晶体管
8.1 概述
8.2 MOS管的版图
8.3 MOS晶体管版图设计技巧
8.3.1 源漏共用
8.3.2 特殊尺寸MOS管
8.3.3 衬底连接与阱连接
8.3.4 天线效应
8.4 棍棒图
8.5 MOS管的匹配规则
本章小结

第9章 集成电路版图设计实例
9.1 常用版图设计技巧
9.2 数字版图设计实例
9.2.1 反相器
9.2.2 与非门和或非门
9.2.3 传输门
9.2.4 三态反相器
9.2.5 多路选择器
9.2.6 D触发器
9.2.7 二分频器
9.2.8 一位全加器
……

参考文献

精彩书摘

　　3.4.6 版图验证
　　版图验证指的是利用专门的软件工具，对版图进行几个项目的验证，主要包括版图设计是否符合设计规则、版图和电路图是否一致、版图中是否存在多余器件以及版图是否存在断路、短路或悬空节点等。版图验证是版图设计中必不可少的一个环节，只有经过版图验证检查的版图才可以被送到芯片厂商去加工制作。
　　集成电路版图验证主要包括5项内容。
　　（1）设计规则检查（Design Rule Check，DRC）。设计规则是集成电路版图版图各种几何图形尺寸的规范，DRC就是按照某个工艺的设计规则检查版图中的图形是否满足最小宽度、最小间距、最小包围和最小延伸等要求。DRC可以确保设计的版图没有违反设计规则，能够被集成电路工艺所制作。DRC非常重要，已经成为版图验证必做的项目。
　　（2）电学规则检查（Electric Rule Check，ERC）。ERC主要检查版图是否存在短路、断路和悬空节点等错误，以及错误的注入类型、错误的衬底偏置和错误的电源（地）等。ERC一般在进行DRC时同时完成，并不需要单独运行。
　　（3）电路图一版图一致性检查（Layout Versus Schematic，LVS）。LVS是把设计的电路图和版图进行对比，要求二者达到一致（匹配）。LVS通常在DRC检查无误后进行，它是版图验证另一个必做的项目。
　　（4）版图寄生参数提取（Layout Parasitic Extraction，LPE）。LPE是根据版图的具体尺寸来计算和提取节点的寄生电容等参数。虽然LPE不是版图验证必做的项目，但是在某些集成电路设计中，为了更精确地分析版图的性能，可以进行LPE，并在此基础上对设计的电路重新进行仿真。
　　（5）寄生电阻提取（Parasitic Resistance Extraction，PRE）。PRE专门提取版图中的寄生电阻，是LPE的补充。PRE和LPE相互配合，能在版图上提取完整的寄生参数，从而更加精确地反映版图的性能。
　　用Virtuoso Layout Editor编辑生成的版图是否符合设计规则和电学规则，其功能是否正确，必须通过版图验证系统来验证。Cadence提供的版图验证系统有Dracula和Diva。两者的主要区别为Diva是在线验证工具，嵌入在Cadence的主体框架之中，可直接点击版图编辑大师上的菜单来启动，使用较方便，但功能较Dracula稍有逊色；Dracula为独立的版图验证系统，可以进行DRC、ERC、LVS、LPE和PRE，其运算速度快，功能强大，能验证和提取较大的电路，已经成为事实上的标准，本书中的版图验证（DRC和LVS）都是利用Dracula工具完成的。
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前言/序言

《集成电路版图设计》：开启微观世界的无限可能 这是一本为21世纪电气信息类创新型应用人才量身打造的权威教材，旨在深入剖析集成电路版图设计的核心原理、关键技术与实际应用。本书紧密结合当前集成电路产业的发展趋势和人才培养需求，以其前瞻性和实践性，引领读者全面掌握这一决定芯片性能与成本的关键环节。 第一章：集成电路版图设计概述——勾勒微缩世界的蓝图 本章将为您揭开集成电路版图设计的神秘面纱。我们将从集成电路（IC）的基本概念入手，阐述其在现代科技中的核心地位，从手机芯片到人工智能处理器，无不依赖于精巧的IC设计。随后，重点介绍版图设计在整个IC设计流程中的独特作用。设计流程并非一蹴而就，它如同建造一座宏伟建筑，需要层层递进、环环相扣。从功能设计、逻辑设计、电路设计，到最后的版图设计，每一个环节都至关重要。版图设计，作为将抽象电路图转化为可制造物理实体的最后一步，其质量直接决定了芯片的最终表现。 本章还将深入探讨版图设计的演进历程。从早期的手工布线，到如今高度自动化的EDA（Electronic Design Automation）工具，版图设计的技术经历了翻天覆地的变化。这种演进不仅是技术上的飞跃，更是对人类智慧和创造力不断挑战极限的体现。我们将追溯这一历程，理解技术革新如何推动IC产业向前发展，并为后续章节的学习奠定坚实的理论基础。 第二章：CMOS器件与工艺基础——构筑微电子世界的基石 要深入理解版图设计，必须首先掌握其底层支撑——CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）器件及其制造工艺。本章将对CMOS器件进行细致的讲解，重点剖析MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的工作原理。从PN结的形成到沟道电场的控制，我们将层层剥离，揭示晶体管如何实现开关和放大的功能，这是构建一切数字和模拟电路的基础。 接下来，我们将详细介绍CMOS制造工艺的流程。这一过程充满了精密的化学和物理操作，例如光刻（Photolithography）、刻蚀（Etching）、薄膜沉积（Thin Film Deposition）以及离子注入（Ion Implantation）等。我们将逐一解析每一步工艺的目的、原理和关键参数，让您理解晶体管和互连线是如何在硅片上一步步“生长”出来的。熟悉这些工艺细节，对于理解版图设计规则（Design Rule）至关重要，因为版图设计必须遵循这些规则，才能确保芯片在实际生产中能够成功制造。 第三章：CMOS版图设计规则（DRC）——遵循物理定律的精密指令 版图设计最核心的约束之一便是设计规则（Design Rule）。本章将为您系统阐述CMOS版图设计规则，这是确保芯片可制造性的根本保障。我们将从基本的线宽、间距规则讲起，解释为何这些参数如此重要，它们如何影响器件的性能、功耗以及良率。例如，过小的线宽可能导致短路，过大的间距则可能增加寄生效应。 本章还将深入探讨更复杂的规则，包括金属层之间的接触孔（Contact/Via）尺寸和间距、多晶硅栅极与扩散区之间的重叠规则、以及各类工艺相关的限制。我们将通过大量的图示和实例，帮助您直观理解这些规则的物理含义和潜在风险。理解并严格遵守DRC，是每一个合格版图工程师的必备技能，它直接关系到芯片能否顺利流片并达到预期的性能指标。 第四章：CMOS基本单元版图设计——构建数字电路的砖瓦 掌握了CMOS器件和设计规则之后，本章将引导您动手实践，学习CMOS基本逻辑门电路的版图设计。我们将以最简单的非门（Inverter）为例，详细讲解其NMOS和PMOS器件的版图布局，以及如何通过金属层进行连接。您将看到抽象的电路图如何转化为具体的物理图形。 随后，我们将扩展到更复杂的逻辑门，如与门（AND）、或门（OR）、与非门（NAND）和或非门（NOR）的版图设计。您将学习如何通过组合和排列基本器件，构建出满足逻辑功能的版图。此外，本章还会介绍存储单元，如静态随机存取存储器（SRAM）的6T单元，这类单元的版图设计需要更高的密度和可靠性，是实际应用中的重要组成部分。通过本章的学习，读者将能够初步掌握将逻辑功能转化为物理版图的能力，为设计更复杂的电路打下坚实基础。 第五章：CMOS复合门与时序逻辑版图设计——迈向复杂电路的设计殿堂 本章将进一步提升读者的版图设计能力，进入CMOS复合门和时序逻辑电路的版图设计领域。我们将探讨如何设计更高效的CMOS复合门，例如多输入与非门或或非门，以及如何通过优化布局来减小面积、降低功耗和提高速度。 随后，我们将重点关注时序逻辑电路的版图设计，如触发器（Flip-Flop）和寄存器（Register）的设计。这些电路不仅需要满足逻辑功能，还需要精确控制信号的时序，因此其版图设计往往更为复杂，需要考虑时钟信号的布线、关键路径的延迟等因素。本章将通过详细的案例分析，展示如何针对时序逻辑电路进行合理的版图规划和实现。 第六章：CMOS混合信号电路版图设计——融合模拟与数字的挑战 现代集成电路往往集成了数字、模拟和混合信号模块。本章将聚焦于CMOS混合信号电路的版图设计。我们将探讨模拟模块（如运放、ADC、DAC）与数字模块共存于同一芯片上的特殊挑战，例如数字信号的串扰如何影响模拟信号的精度。 本章将重点讲解模拟模块的版图设计原则，包括对称性设计、接地和电源的规划、以及如何处理噪声和寄生效应。我们将介绍一些典型的模拟电路版图实例，例如运算放大器、电流镜等，并分析其设计中的关键考虑因素。同时，本章还将讨论如何优化混合信号电路的整体布局，以实现良好的性能和隔离。 第七章：版图物理验证（DRC & LVS）——确保版图与设计的“双生子” 即使完成了版图设计，工作也并未结束。本章将深入讲解版图物理验证的两个关键环节：设计规则检查（DRC）和版图与原理图提取后检查（LVS）。 DRC 是指利用EDA工具对设计的版图进行自动化检查，确保其符合所有工艺设计规则。我们将介绍常用的DRC检查项，以及如何解读DRC报告并进行相应的修改。LVS 则是将设计的版图反向提取出其电路网络，并将其与原始的电路原理图进行比对，确保版图准确无误地实现了设计意图。本章将详细讲解LVS检查的原理、流程以及常见的LVS错误类型，并指导读者如何有效地解决这些问题。成功的DRC和LVS验证是芯片流片前不可或缺的步骤，它直接关系到芯片能否在生产线上实现。 第八章：功耗、时序与可靠性分析——追求卓越性能的极致 高性能集成电路的设计不仅仅是功能的实现，更关乎功耗、时序和可靠性。本章将深入探讨这些至关重要的性能指标。 我们将首先讲解CMOS电路的功耗分析，包括静态功耗和动态功耗的来源，以及各种降低功耗的设计技巧，例如时钟门控、电源门控和低功耗单元的选择。 接着，我们将聚焦于时序分析。我们将介绍建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）以及时钟周期（Clock Period）等关键概念，并讲解如何通过版图布局和布线来优化关键路径的时序，确保电路在最高工作频率下稳定运行。 最后，我们将讨论芯片的可靠性问题。这包括对各种应力（如热应力、电迁移、以及ESD静电放电）的分析，以及如何在版图设计中采取相应的防护措施，以提高芯片的长期稳定性和使用寿命。 第九章：先进CMOS工艺与版图设计新挑战——拥抱未来集成电路的变革 集成电路技术日新月异，新的工艺节点不断涌现，为版图设计带来了新的挑战与机遇。本章将介绍当前和未来先进CMOS工艺的特点，例如 FinFET（鳍式场效应晶体管）和 GAA（Gate-All-Around）晶体管的结构与工作原理，以及它们对版图设计带来的影响。 我们将探讨在更小的工艺节点下，版图设计面临的新的设计规则、寄生效应的加剧，以及对互连线电阻和电容的精细控制要求。同时，本章还将介绍先进封装技术（如3D IC）以及它们对版图设计提出的新思路和新方法。通过本章的学习，读者将能够对集成电路技术的未来发展趋势有更深刻的认识，并为应对未来的设计挑战做好准备。 第十章：EDA工具在版图设计中的应用——高效实现复杂设计的利器 电子设计自动化（EDA）工具是现代集成电路版图设计的核心。本章将介绍主流的EDA工具在版图设计流程中的应用。我们将以Cadence Virtuoso、Synopsys Custom Compiler等业界常用的版图设计软件为例，介绍其基本操作界面、常用功能模块，以及如何利用它们进行版图的绘制、编辑、规则检查和仿真。 本章还将探讨EDA工具在版图布局、布线、以及物理验证中的自动化能力。我们将介绍如何利用脚本和宏命令来提高设计效率，以及如何利用这些工具进行跨工艺节点的版图迁移和优化。熟悉并熟练掌握EDA工具的使用，是成为一名合格的集成电路版图工程师的必备条件。 第十一章：集成电路版图设计实训项目——理论联系实际的综合演练 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。本章是本书的实践篇，将通过一系列精心设计的实训项目，帮助读者将所学知识融会贯通，并应用于实际的版图设计任务中。 我们将提供不同复杂度的项目，例如设计一个简单的ADC模块，或者一个包含数字控制的模拟电路。实训项目将涵盖从原理图输入、版图绘制、到物理验证的全过程。读者将有机会独立完成一个完整的版图设计流程，并从中发现问题、解决问题，从而极大地提升自己的动手能力和工程实践经验。 第十二章：集成电路产业与职业发展——点亮未来工程师的职业道路 集成电路产业是国家战略性新兴产业，也是技术密集型和人才密集型产业。本章将为您介绍当前全球集成电路产业的发展格局，包括主要国家和地区在EDA、IP核、晶圆制造、以及芯片设计等领域的竞争与合作。 我们将重点探讨集成电路版图设计工程师在产业中的职业定位、发展路径以及所需的关键素质。本书将为您提供关于如何进入集成电路行业、如何进行职业规划、以及如何在竞争激烈的市场中脱颖而出的宝贵建议。我们将强调创新思维、团队合作和持续学习的重要性，帮助您在集成电路领域开启成功的职业生涯。 《集成电路版图设计》不仅是一本教材，更是一扇通往微观世界的大门，一座通往未来科技的桥梁。它将引导您在挑战与机遇并存的集成电路设计领域，掌握核心技能，激发创新潜能，为实现“中国芯”的腾飞贡献您的智慧与力量。

评分☆☆☆☆☆

拿到《集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》这本书，我的第一感受就是它肩负的重任。作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”，它不仅仅是一本技术书籍，更是一种教育理念的体现。我希望它能够帮助我们理解集成电路版图设计的精髓，而不仅仅是学习一套工具的使用方法。书中是否会深入探讨版图设计的底层原理，例如MOS器件的物理模型如何影响版图布局？以及各种工艺参数对版图设计规则的约束？我特别期待它能在“设计流程”和“验证方法”上做到详尽且易于理解。例如，从逻辑图到版图的完整流程，包括布局、布线、功耗优化、信号完整性分析等关键环节，是否都有清晰的阐述和实例？再者，作为一本面向“创新型应用人才”的教材，我期望它能引导我们思考如何突破现有技术的局限，如何在版图设计中融入创新思想，解决那些尚未被充分解决的问题。这本书的成功与否，将直接影响到我们这一代集成电路工程师的创新能力和实践水平。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》，我首先被其章节的设置所吸引。它似乎循序渐进地将复杂的版图设计知识分解，从最基础的器件模型和版图规则讲解起，这对于初学者来说绝对是个好消息。我特别希望它能在“版图规则”这部分讲解得足够透彻，因为这直接关系到芯片的最终可制造性。书中是否能详细阐述不同工艺制程下的DRC (Design Rule Check) 和 LVS (Layout Versus Schematic) 的重要性？以及如何高效地运用EDA工具来完成这些检查？我脑海中浮现出那些令人头疼的版图错误，希望这本书能提供实用的技巧和解决方案。另外，作为一本面向“创新型应用人才”的教材，我期望它能涉及一些更高级的版图设计理念，例如如何优化版图以提高性能、降低功耗，以及如何应对信号完整性、电源完整性等挑战。如果书中能包含一些实际的流片案例，或者模拟设计的版图实现过程，那就更完美了，能够极大地提升我们的实际操作能力。

评分☆☆☆☆☆

这本《集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》的出现，让我看到了国家在培养集成电路领域高端人才方面的决心。作为一本“规划教材”，它必然承载着一定的使命和责任。我关注的是它能否有效地衔接理论与实践，让学生在掌握了基础理论知识后，能够快速地转化为实际的版图设计能力。我希望书中不仅包含静态的知识点，更能融入动态的教学理念，比如鼓励学生进行项目式的学习，通过实际的版图设计项目来巩固和深化所学知识。书中是否能详细介绍一些主流的EDA工具的使用方法，如Cadence、Synopsys等，并提供相应的练习题或者实验指导？这对于我们快速上手至关重要。此外，我对于“创新型应用人才”的培养有着特殊的期盼，希望这本书能够引导我们思考如何将现有的技术进行创新性地组合和应用，解决实际工程中的难题，而不是仅仅停留在机械地模仿和学习。

评分☆☆☆☆☆

这本《集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》，当我拿到它的时候，就感觉到一种沉甸甸的专业感。封面设计虽然朴实，但字体的选择和排版却透露出严谨和厚重，一看就知道是经过精心策划的学术著作。我尤其关注的是它作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”的定位，这让我对它的内容充满期待。我希望这本书能够紧跟时代发展的步伐，不仅仅是理论知识的堆砌，更能体现出对未来集成电路设计领域人才需求的深刻洞察。它应该能够引导学生从基础概念出发，逐步深入到实际的版图设计流程，包括工艺规则、设计方法、验证技术等等。更重要的是，我期待它能提供一些案例分析，让我们能看到理论是如何应用于实践的，尤其是在一些前沿技术，比如低功耗设计、高性能计算等方面的版图实现，这样才能真正培养出具备“创新型应用”能力的人才。这本书的出现，对我这样一个希望在集成电路领域有所建树的在校生来说，无疑是一盏明灯，指引着我学习的方向。

评分☆☆☆☆☆

对于《集成电路版图设计/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》，我个人特别看重其在“版图实现”环节的深度。电子设计自动化（EDA）工具是版图设计不可或缺的利器，我期望这本书能够在这方面提供详尽的指导。例如，书中是否会针对性地介绍如何使用这些工具来创建、编辑、检查和调试版图？是否会包含一些实际操作的截图或者流程图，让读者能够直观地理解每一步操作？我尤其希望它能在“版图验证”部分做得深入，包括DRC、LVS等检查的原理、常见错误及处理方法，以及一些高级的验证技术，比如寄生参数提取、时序分析等。毕竟，一个成功的版图设计离不开严谨的验证。同时，作为一本面向未来人才的教材，我期待它能触及一些更前沿的版图设计技术，如自动化版图生成（P&R）、版图优化算法，以及针对特定应用场景（如RF、模拟电路、数字逻辑）的版图设计考量，让读者能够站在时代的潮头，具备更强的竞争力。

评分☆☆☆☆☆

内容稍微有些过时，不过看看还可以

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商品很好，送货也快，下次再来！

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书不错，京东送的也很快

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