專用集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

硃恩，鬍慶生 著

圖書標籤:

• 集成電路設計
• 專用集成電路
• 數字電路
• 模擬電路
• VLSI
• 芯片設計
• EDA
• IC設計
• 半導體
• 電子工程

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121261923

版次：1

商品編碼：11785185

包裝：平裝

叢書名： 微電子與集成電路設計係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-09-01

用紙：輕型紙

頁數：192

正文語種：中文

內容簡介

本書涵蓋數字集成電路和專用集成電路設計的基本流程和主要設計方法，共8章，主要內容包括：集成電路發展趨勢及專用集成電路基本設計方法、集成電路工藝基礎及版圖、MOS晶體管與電路設計基礎、CMOS數字集成電路常用基本電路、半定製電路設計、全定製電路設計、集成電路的測試技術、集成電路的模擬與驗證技術等，每章後附習題與思考題。提供電子課件和習題參考答案。

作者簡介

硃恩，東南大學教授、博士生導師，陳瑩梅，東南大學大學教授、博士生導師。兩位作者都有豐富的科研和教學經驗，集成電路設計方嚮。

目錄

目 錄
第1章 概論 1
1．1 集成電路工藝發展趨勢 1
1．1．1 特徵尺寸的發展 1
1．1．2 晶圓尺寸 2
1．1．3 銅導綫 3
1．1．4 新型器件不斷湧現 3
1．1．5 新材料新工藝的不斷應用 4
1．2 專用集成電路基本設計方法 5
1．3 ASIC設計涉及的主要問題 6
1．3．1 設計過程集成化和自動化 6
1．3．2 可測試性設計問題 7
1．3．3 成本問題 7
習題 7
第2章 集成電路工藝基礎及版圖 8
2．1 引言 8
2．2 集成電路製造基礎 8
2．2．1 氧化工藝 9
2．2．2 光刻工藝 9
2．2．3 摻雜工藝 10
2．2．4 金屬化工藝 11
2．3 CMOS電路加工工藝 12
2．4 設計規則與工藝參數 20
2．4．1 設計規則的內容與作用 20
2．4．2 設計規則的描述 21
2．5 電學參數 27
2．5．1 分布電阻 27
2．5．2 分布電容 29
習題 32
第3章 MOS晶體管與電路設計基礎 34
3．1 MOS晶體管的基本模型 34
3．1．1 NMOS管的I～V特性 34
3．1．2 PMOS管的I～V特性 36
3．2 CMOS反相器直流特性 37
3．3 信號傳輸延遲 39
3．3．1 CMOS反相器的延遲時間 39
3．3．2 連綫延遲 44
3．3．3 電路扇齣延遲 45
3．3．4 大電容負載驅動電路 47
3．4 功耗 52
3．4．1 金屬導綫寬度的確定 53
3．4．2 CMOS功耗 53
習題 55
第4章 CMOS數字集成電路常用基本電路 57
4．1 組閤邏輯 57
4．1．1 CMOS組閤邏輯的一般結構 57
4．1．2 CMOS組閤邏輯的幾種基本門 59
4．1．3 CMOS傳輸門 64
4．2 時序邏輯 68
4．3 動態邏輯電路 70
4．3．1 動態存儲電路 70
4．3．2 簡單移位寄存器 72
4．3．3 預充電邏輯 75
4．3．4 多米諾CMOS邏輯 78
4．3．5 多米諾CMOS邏輯的改進電路――TSPC邏輯電路 81
4．4 存儲電路 84
習題 86
第5章 半定製電路設計 88
5．1 引言 88
5．2 門陣列設計 90
5．2．1 門陣列母片結構 91
5．2．2 門陣列基樣元的 92
5．3 標準單元設計 93
5．3．1 標準單元庫 94
5．3．2 標準單元設計流程 94
5．3．3 標準單元設計中的EDA工具 95
5．4 可編程邏輯器件設計 96
5．4．1 可編程器件的編程原理 97
5．4．2 典型的PLD器件 98
5．5 FPGA設計 105
5．5．1 Xilinx FPGA的結構和工作原理 106
5．5．2 Xilinx FPGA的設計流程 111
習題 112
第6章 全定製電路設計 114
6．1 全定製電路設計與半定製電路設計的主要區彆 114
6．2 全定製電路的結構化設計特徵 115
6．2．1 層次性 115
6．2．2 模塊性 116
6．2．3 規則性 117
6．2．4 局部性 117
6．2．5 手工參與 118
6．3 全定製電路的陣列邏輯設計形式 118
6．3．1 Weinberger陣列結構與柵列陣版圖 119
6．3．2 存儲器結構 120
6．4 全定製電路設計舉例――加法器設計 129
6．4．1 單位加法器 129
6．4．2 多位加法器 130
6．5 單元在全定製設計中的作用與單元設計 132
習題 133
第7章 集成電路的測試技術 134
7．1 測試的重要性和基本方法 134
7．2 故障模型 135
7．2．1 固定型故障 136
7．2．2 短路和開路故障 136
7．2．3 橋接故障 137
7．2．4 存儲器故障 137
7．2．5 其他類型故障 137
7．3 測試嚮量生成 138
7．4 可測性設計 141
7．4．1 掃描路徑法 142
7．4．2 內建自測試（BIST） 145
7．4．3 邊界掃描測試 147
習題 151
第8章 集成電路的模擬與驗證技術 153
8．1 設計模擬與驗證的意義 153
8．2 電路模擬 154
8．3 邏輯模擬與時序模擬 160
8．3．1 邏輯模擬 160
8．3．2 時序模擬 160
8．3．3 建立時間與保持時間 161
8．3．4 時鍾周期 162
8．4 定時分析 163
8．4．1 定時分析原理 163
8．4．2 定時分析舉例 165
8．5 電路驗證 166
8．5．1 版圖驗證係統的發展 167
8．5．2 幾何圖形運算 168
8．5．3 設計規則檢查（DRC） 169
8．5．4 電路網錶提取（NPE） 171
8．5．5 版圖參數提取方法 172
8．5．6 電學規則檢查（ERC） 175
8．5．7 版圖與原理圖一緻性檢查 175
8．5．8 邏輯提取 178
8．5．9 深亞微米版圖的物理驗證 179
8．6 邏輯綜閤技術 180
8．6．1 邏輯綜閤的原理 182
8．6．2 邏輯綜閤流程 182
習題 184
參考文獻 185

前言/序言

《芯片的脈動：從概念到實體的電子脈絡探索》 在這瞬息萬變的數字時代，信息如同潮水般湧來，而這一切的源頭，正是那些隱藏在精密電路闆上，卻又驅動著我們生活方方麵麵的微小芯片。它們是現代科技的基石，是連接虛擬與現實的橋梁，是智能社會的神經中樞。然而，究竟是什麼樣的智慧與工藝，纔將一塊塊不起眼的矽片，塑造成能夠執行復雜運算、承載海量信息、甚至模擬人類思考能力的“大腦”？《芯片的脈動：從概念到實體的電子脈絡探索》將帶領您深入這場令人著迷的科技之旅，揭示芯片誕生的每一個關鍵環節，勾勒齣從最初的構想到最終的實體，那條充滿智慧與挑戰的電子脈絡。 本書並非聚焦於某一特定類型的集成電路設計，例如專用集成電路（ASIC）的特定方法論或設計流程。相反，它以更為宏觀和普遍的視角，審視瞭整個半導體集成電路從無到有的演進過程。我們將從電子元件的基本原理齣發，逐步構建起理解復雜數字係統的基石。從最基礎的晶體管，這個微觀世界的開關，如何通過精妙的組閤演變成邏輯門，再到邏輯門如何編織成更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路，最終形成能夠執行指令、處理數據、控製流程的通用計算單元。 您將瞭解到，芯片的誕生並非一蹴而就，而是經曆瞭一係列嚴謹的規劃、設計、驗證和製造過程。我們將探討邏輯設計的藝術，理解如何將抽象的算法和功能需求，轉化為結構化的邏輯門網絡。這其中包括瞭對各種邏輯器件的深入剖析，例如組閤邏輯（如加法器、多路選擇器）和時序邏輯（如觸發器、寄存器、計數器）的運作機製，以及它們在構建復雜處理單元中所扮演的角色。我們會觸及到基本的狀態機設計概念，理解如何通過有限狀態機來控製和協調係統的行為。 隨後，我們將步入架構設計的殿堂。在這裏，我們不再僅僅關注局部的邏輯功能，而是著眼於整個芯片的宏觀藍圖。這包括如何劃分不同的功能模塊，例如中央處理器（CPU）、內存控製器、輸入輸齣接口、圖形處理單元（GPU）等，以及如何高效地連接這些模塊，形成一個協調運作的整體。我們將深入探討流水綫技術的原理，理解它如何通過並行處理大幅提升運算效率；介紹緩存（Cache）的設計理念，以及它在縮短數據訪問延遲方麵的重要性；還會探討指令集架構（ISA）的多樣性，以及不同的ISA如何影響芯片的性能和兼容性。 在設計過程中，驗證是確保芯片功能正確性的生命綫。本書將詳細闡述多種驗證技術，從早期的邏輯仿真，到後來的形式化驗證，再到覆蓋率分析和測試平颱的設計。您將認識到，一個微小的設計缺陷，都可能導緻整個芯片的失敗，因此，如何全麵、高效地發現並修復這些缺陷，是設計者麵臨的巨大挑戰。我們將介紹約束隨機驗證（CRV）和驗證IP（VIP）等先進的驗證方法，它們是如何極大地提高驗證的效率和全麵性。 當然，任何電子産品的最終實現，都離不開物理實現的環節。雖然本書不深入討論專用集成電路的版圖設計細節，但我們會為您揭示其背後的宏觀流程。從邏輯設計到物理實現，需要將邏輯門轉化為實際的晶體管和連接導綫，這個過程涉及綜閤（Synthesis），將高層描述的邏輯轉化為門級網錶；再到布局（Placement），將邏輯門放置在芯片的特定位置；以及布綫（Routing），連接這些邏輯門形成電路。我們將探討這些物理實現的挑戰，例如信號延遲、功耗、信號完整性等問題，以及它們如何影響芯片的性能和可靠性。 此外，本書還會涉及半導體製造的基本概念。雖然我們不會深入到光刻、蝕刻、摻雜等微觀的工藝細節，但您將瞭解到，一片芯片是如何從原材料（如高純度矽晶圓）經過數百道復雜的工藝步驟，最終被切割、封裝，成為我們手中熟悉的電子元件。我們將簡要介紹CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術作為主流的半導體製造技術，以及其基本工作原理。 《芯片的脈動》的另一大特色在於，它將通過豐富的案例分析，將抽象的概念具象化。我們將選取一些具有代錶性的通用處理器、嵌入式係統核心，或者簡單的數字邏輯芯片，對其內部結構和設計思路進行剖析。例如，我們會分析一個簡單的RISC（精簡指令集計算機）處理器的工作原理，講解其指令解碼、執行、訪存等階段的流程；或者分析一個基本的數字信號處理器（DSP）在音頻處理中的應用，展示其獨特的架構優勢。這些案例將幫助您更直觀地理解前麵所學的理論知識，並看到它們在實際應用中的威力。 本書的目標讀者是對電子工程、計算機體係結構、數字邏輯設計感興趣的初學者、學生，以及希望拓寬技術視野的行業從業者。我們力求用通俗易懂的語言，輔以清晰的圖示和流程圖，將復雜的技術概念深入淺齣地呈現齣來。我們不迴避技術細節，但更注重邏輯的連貫性和知識的係統性，旨在為讀者構建一個完整、清晰的芯片設計認知框架。 閱讀《芯片的脈動》，您將不再隻是一個被動的信息使用者，而是能夠初步理解驅動這個數字世界運轉的“引擎”是如何被創造和優化的。您將能夠洞察到不同芯片設計選擇背後的權衡與取捨，理解它們在性能、功耗、成本之間的平衡。這本書將點燃您對電子脈絡的好奇心，激發您探索更深層技術奧秘的渴望。它是一扇窗，讓您得以窺見那藏匿於方寸之間的宏偉世界，感受芯片設計中蘊含的科學智慧與工程藝術的完美結閤。這是一場關於如何將思想轉化為物質，將指令轉化為行動的壯麗史詩，等待著您親自去翻閱和品味。

評分☆☆☆☆☆

這本關於古代文明的書籍，簡直是打開瞭曆史塵封的寶藏！我一直對古埃及的金字塔、古羅馬的鬥獸場以及瑪雅文明的神秘遺跡充滿瞭好奇。書中對這些宏偉建築的建造過程、文化背景以及社會生活的描繪，細緻入微，仿佛穿越時空，置身於那個遙遠的年代。我特彆著迷於古埃及的象形文字，書中對這些神秘符號的解讀，讓我仿佛能與古埃及人進行心靈的對話。對古羅馬帝國的軍事策略和政治製度的分析，也讓我受益匪淺，理解瞭那個偉大帝國為何能統治地中海世界。而瑪雅文明的數學和天文學成就，更是讓我驚嘆不已，他們對宇宙的理解，在那個時代是多麼的超前。作者運用大量的第一手資料和考古發現，將每一個文明都描繪得栩栩如生，讓我對人類的智慧和創造力有瞭全新的認識。這本書不僅僅是知識的堆砌，更是一種情感的傳遞，讓我感受到瞭曆史的厚重和文明的傳承。讀完這本書，我仿佛經曆瞭一場跨越韆年的文化之旅，心中充滿瞭對祖先的敬仰和對人類文明發展曆程的感慨。

評分☆☆☆☆☆

我對自然科學一直抱有濃厚的興趣，特彆是對那些令人驚嘆的生物多樣性。這本書簡直是一部關於地球生命演化的史詩！我一直對恐龍滅絕的奧秘、早期生命形式的起源以及各種奇特生物的生存之道充滿好奇。書中對寒武紀生命大爆發的描繪，仿佛讓我看到瞭生命從無到有的神奇過程，那些奇形怪狀的早期生物，至今仍讓我感到驚嘆。對恐龍時代的詳細闡述，從它們的形態、習性到最終的滅絕，都充滿瞭科學的嚴謹和引人入勝的故事性。書中對深海生物的探索也同樣令人著迷，那些生活在黑暗、高壓環境下的生物，它們的適應能力和生存方式，簡直超乎想象。作者用生動形象的語言，將復雜的科學知識變得易於理解，並配以精美的插圖，讓我仿佛置身於那個充滿生機的世界。這本書不僅滿足瞭我對自然界的好奇心，更讓我對生命的韌性和進化過程有瞭更深的敬畏。

評分☆☆☆☆☆

我對音樂的理解，一直停留在比較基礎的層麵，主要是一些古典樂的入門知識和對流行音樂的淺嘗輒止。但是，這本書讓我完全顛覆瞭以往的認知。它深入淺齣地講解瞭音樂的構成原理，比如鏇律、和聲、節奏的巧妙編排，以及不同樂器在音樂中的角色和特點。我一直對爵士樂那種即興演奏的魅力感到好奇，書中對爵士樂的起源、發展以及不同流派的分析，讓我豁然開朗。那些關於搖滾樂的激進與反叛，以及電子音樂的創新與實驗，都讓我看到瞭音樂更廣闊的可能性。作者不僅從技術層麵剖析瞭音樂，更從文化和社會角度闡釋瞭音樂的意義，讓我理解瞭音樂如何反映時代精神，如何觸動人們的情感。我甚至開始嘗試自己創作一些簡單的鏇律，雖然稚嫩，但卻充滿瞭樂趣。這本書為我打開瞭一扇通往音樂世界的大門，讓我不再僅僅是聽眾，更能去欣賞、去理解、去感受音樂的靈魂。

評分☆☆☆☆☆

一本令人驚嘆的技術瑰寶！雖然我最近沉迷於探索深邃的宇宙奧秘，對黑洞的形成機製、暗物質的構成以及宇宙膨脹的最新理論進行瞭深入研究，並閱讀瞭大量關於廣義相對論和量子力學前沿進展的書籍，但當我偶然翻開這本書時，一種前所未有的好奇心被瞬間點燃。書中對宇宙大爆炸那一刻的描繪，仿佛把我帶迴瞭時空的起點，文字間的跳躍與生動，讓我對遙遠的星係和未知的星雲産生瞭強烈的求知欲。那些關於恒星演化的章節，從新生恒星的孕育到超新星爆發的壯麗，再到黑洞的吞噬一切，每一個細節都扣人心弦，令人仿佛親曆瞭宇宙的生與死。作者的筆觸細膩而富有激情，將枯燥的物理概念轉化為引人入勝的故事，讓我深深地陶醉其中，甚至忘記瞭時間流逝。我迫不及待地想要瞭解更多關於暗能量的秘密，以及宇宙最終的命運走嚮。這本書無疑打開瞭我認識宇宙的一扇新窗口，它不僅僅是一本科普讀物，更是一次精神的遨遊，一次對未知世界的虔誠朝聖。它所帶來的震撼，遠遠超齣瞭我的預期，讓我對科學的魅力有瞭更深的敬畏。

評分☆☆☆☆☆

最近我迷上瞭烹飪，尤其喜歡嘗試世界各地的特色美食。這本書為我提供瞭無數靈感。我一直對地中海沿岸國傢的飲食文化非常感興趣，書中對意大利麵、希臘沙拉以及西班牙海鮮飯的介紹，詳細到食材的選擇、烹飪的技巧，甚至連佐餐酒的搭配都一一列舉。我嘗試著製作瞭幾道菜，味道齣奇地好，傢人朋友都贊不絕口。書中對亞洲美食的探索也同樣精彩，從泰國的咖喱到日本的壽司，再到中國的宮保雞丁，每一個菜譜都充滿瞭地域特色和民族風情。我尤其喜歡書中對烹飪背後故事的講述，比如一道菜肴的起源、它在當地文化中的地位等等，這讓我在品嘗美食的同時，也能感受到文化的魅力。這本書不僅僅是一本菜譜，更像是一次跨越國界的味蕾旅行，讓我領略瞭不同文化的獨特風情，也讓我在廚房裏找到瞭無限的樂趣和成就感。