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[美] 查尔斯·霍金斯（Charles Hawkins） 等 著

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• CMOS
• 数字电路
• 集成电路设计
• VLSI
• 半导体
• 电子学
• 模拟电路
• 数字系统
• 电路设计
• 微电子学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111529330

版次：1

商品编码：11907609

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国外电子与电气工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

页数：242

内容简介

　　本书中文简体字版由IET授权机械工业出版社出版。未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或抄袭本书内容。
　　本书涵盖了CMOS数字集成电路的设计技术，教材的编写采用新颖的讲述方法，并不要求学生已经学习过模拟电子学的知识，有利于教师灵活地安排教学计划。本书完全放弃了涉及双极型器件的内容，只关注数字集成电路的主流工艺——CMOS数字电路设计。书中引入大量的实例，每章后也给出了丰富的习题，使得学生能够将学到的知识与实际结合。本书可作为CMOS数字集成电路的本科教材。

目录

出版者的话
译者序
序
前言
第1章　基本逻辑门和电路原理1
1.1　逻辑门和布尔代数1
1.2　布尔和逻辑门化简3
1.3　时序电路4
1.4　电压和电流定律6
1.4.1　端口电阻的观察法分析6
1.4.2　基尔霍夫电压定律与观察法分析7
1.4.3　基尔霍夫电流定律与观察法分析9
1.4.4　基于观察法的分压器和分流器混合分析10
1.5　电阻的功率消耗11
1.6　电容13
1.6.1　电容器能量与功率14
1.6.2　电容分压器15
1.7　电感16
1.8　二极管非线性电路分析16
1.9　关于功率19
1.10　小结20
习题20
第2章　半导体物理24
2.1　材料基础24
2.1.1　金属、绝缘体和半导体24
2.1.2　半导体中的载流子：电子与空穴25
2.1.3　确定载流子浓度26
2.2　本征半导体和非本征半导体27
2.2.1　n型半导体28
2.2.2　p型半导体29
2.2.3　n型与p型掺杂半导体中的载流子浓度30
2.3　半导体中的载流子输运30
2.3.1　漂移电流31
2.3.2　扩散电流32
2.4　pn结34
2.5　pn结的偏置35
2.5.1　pn结正偏压36
2.5.2　pn结反偏压36
2.6　二极管结电容37
2.7　小结38
参考文献38
习题38
第3章　MOSFET40
3.1　工作原理40
3.1.1　作为数字开关的MOSFET40
3.1.2　MOSFET的物理结构41
3.1.3　MOS晶体管工作原理：一种描述性方法42
3.2　MOSFET输入特性44
3.3　nMOS晶体管的输出特性与电路分析44
3.4　pMOS晶体管的输出特性与电路分析49
3.5　含有源极和漏极电阻的MOSFET53
3.6　MOS晶体管的阈值电压54
3.7　小结55
参考文献56
习题56
第4章　金属互连线性质60
4.1　金属互连线电阻60
4.1.1　电阻和热效应62
4.1.2　薄膜电阻63
4.1.3　通孔电阻64
4.2　电容67
4.2.1　平行板模型67
4.2.2　电容功率68
4.3　电感69
4.3.1　电感电压69
4.3.2　导线电感70
4.3.3　电感功率70
4.4　互连线RC模型71
4.4.1　短线的电容模型71
4.4.2　长线的电阻电容模型72
4.5　小结74
参考文献74
习题74
第5章　CMOS反相器77
5.1　CMOS反相器概述77
5.2　电压转移曲线78
5.3　噪声容限79
5.4　对称电压转移曲线81
5.5　电流转移曲线82
5.6　VTC图形分析83
5.6.1　静态电压转移曲线83
5.6.2　动态电压转移曲线85
5.7　反相器翻转速度模型86
5.8　CMOS反相器功耗88
5.8.1　瞬态功耗88
5.8.2　短路功耗89
5.8.3　静态泄漏功耗91
5.9　功耗与电源电压调整91
5.10　调整反相器缓冲器尺寸以驱动大负载92
5.11　小结94
参考文献94
习题94
第6章　CMOS“与非”门、“或非”门和传输门97
6.1　“与非”门97
6.1.1　电路行为98
6.1.2　“与非”门的非控制逻辑状态98
6.2　“与非”门晶体管尺寸调整100
6.3　“或非”门102
6.3.1　电路行为102
6.3.2　“或非”门的非控制逻辑状态102
6.4　“或非”门晶体管尺寸调整105
6.5　通过门与CMOS传输门108
6.5.1　通过门108
6.5.2　CMOS传输门109
6.5.3　三态逻辑门110
6.6　小结110
习题111
第7章　CMOS电路设计风格115
7.1　布尔代数到晶体管电路图的转换115
7.2　德摩根电路的综合118
7.3　动态CMOS逻辑门120
7.3.1　动态CMOS逻辑门的特性120
7.3.2　动态电路中的电荷共享121
7.4　多米诺CMOS逻辑门123
7.5　NORA CMOS逻辑门125
7.6　通过晶体管逻辑门125
7.7　CMOS传输门逻辑设计127
7.8　功耗及活跃系数128
7.9　小结132
参考文献132
习题132
第8章　时序逻辑门设计与时序137
8.1　CMOS锁存器138
8.1.1　时钟控制的锁存器138
8.1.2　门控锁存器139
8.2　边沿触发的存储元件140
8.2.1　D触发器140
8.2.2　时钟的逻辑状态141
8.2.3　一种三态D触发器设计141
8.3　边沿触发器的时序规则142
8.3.1　时序测量143
8.3.2　违反时序规则的影响144
8.4　D触发器在集成电路中的应用145
8.5　带延时元件的tsu和thold145
8.6　包含置位和复位的边沿触发器147
8.7　时钟生成电路148
8.8　金属互连线寄生效应151
8.9　时钟漂移和抖动151
8.10　芯片设计中的整体系统时序152
8.10.1　时钟周期约束152
8.10.2　时钟周期约束与漂移153
8.10.3　保持时间约束153
8.10.4　考虑漂移和抖动的时钟周期约束154
8.11　时序与环境噪声156
8.12　小结157
参考文献157
习题158
第9章　IC存储器电路163
9.1　存储器电路结构164
9.2　存储器单元165
9.3　存储器译码器166
9.3.1　行译码器166
9.3.2　列译码器167
9.4　读操作168
9.5　读操作的晶体管宽长比调整169
9.6　存储器写操作170
9.6.1　单元写操作170
9.6.2　锁存器转移曲线170
9.7　写操作的晶体管宽长比调整171
9.8　列写电路173
9.9　读操作与灵敏放大器174
9.10　动态存储器177
9.10.1　3晶体管DRAM单元177
9.10.2　1晶体管DRAM单元178
9.11　小结179
参考文献179
习题179
第10章　PLA、CPLD与FPGA181
10.1　一种简单的可编程电路——PLA181
10.1.1　可编程逻辑门182
10.1.2　“与”/“或”门阵列183
10.2　下一步：实现时序电路——CPLD184
10.2.1　引入时序模块——CPLD184
10.2.2　更先进的CPLD186
10.3　先进的可编程逻辑电路——FPGA190
10.3.1　Actel ACT FPGA191
10.3.2　Xilinx Spartan FPGA192
10.3.3　Altera Cyclone Ⅲ FPGA194
10.3.4　如今的FPGA196
10.3.5　利用FPGA工作——设计工具196
10.4　理解编程写入技术196
10.4.1　反熔丝技术196
10.4.2　EEPROM技术198
10.4.3　静态RAM开关技术199
参考文献199
第11章　CMOS电路版图200
11.1　版图和设计规则200
11.2　版图设计方法：布尔方程、晶体管原理图和棒图201
11.3　利用PowerPoint进行电路版图布局202
11.4　设计规则和最小间距203
11.5　CMOS反相器的版图布局204
11.5.1　pMOS晶体管的版图204
11.5.2　重温pMOS晶体管版图的设计规则205
11.5.3　nMOS晶体管版图205
11.5.4　将晶体管合并到共同的多晶硅栅下206
11.6　根据设计规则最小间距绘制完整的CMOS反相器207
11.7　多输入逻辑门的版图207
11.8　合并逻辑门标准单元版图209
11.9　更多关于版图的内容210
11.10　版图CAD工具211
11.11　小结211
第12章　芯片是如何制作的212
12.1　集成电路制造概览212
12.2　硅晶圆片的制备213
12.3　生产线的前端和后端213
12.4　生产线前端工艺技术214
12.4.1　硅的氧化214
12.4.2　光刻214
12.4.3　蚀刻216
12.4.4　沉积和离子注入216
12.5　清洁和安全性操作217
12.6　晶体管的制造218
12.7　生产线后端工艺技术218
12.7.1　溅射工艺219
12.7.2　双金属镶嵌法（大马士革工艺）219
12.7.3　层间电介质及最终钝化220
12.8　CMOS反相器的制造220
12.8.1　前端工艺操作220
12.8.2　后端工艺操作221
12.9　芯片封装221
12.10　集成电路测试222
12.11　小结222
参考文献222
章末偶数编号习题参考答案223
索引228

前言/序言

　　任何足够先进的技术都与魔术没什么区别。
　　——Arthur C.Clarke第三定律本书的目的是帮助你准备好为21世纪的计算机发展做出贡献。电子技术是人际交流和知识容量的巨大推动力。计算机的基础是晶体管，计算机电子学处理电路的晶体管级行为，这些电路可以实现所有的计算机逻辑操作，比如加法、乘法、存储、比较，以及任何由布尔方程所描述的运算。数十亿的晶体管和它们之间的互连线嵌入到又小又薄的矩形硅芯片中。这些小小的芯片中互连线的总长度可以达到几英里，而其消耗的功率从几微瓦到超过200瓦不等。芯片也可以称作“集成电路”（Integrated Circuit，IC）。芯片是十分复杂的，而电子和计算机工程师必须从晶体管电路层级去理解计算机运算的原理。
　　工程师需要面对许多挑战。我们如何将数字电路知识同计算机体系架构结合起来设计一个芯片？我们希望用多快的时钟控制计算机，而我们需要从哪里入手？我们如何将一块芯片接入到电路板中？我们可以容忍芯片多大的热功耗——又如何降低功耗？作为一个客户，又要如何同芯片的设计者提出自己的要求？如果芯片出现问题，需要返工到制造厂中评估，我们将从哪里开始解决这一问题？当我们从工厂取回第一块芯片进行评估时，若发现错误，应从哪里着手解决？芯片失效可能取决于温度或电源电压，并不仅仅是简单的静态布尔函数的错误。那么我们需要什么样的技能和知识来协助我们识别并修正这些问题？不管是芯片级工程师还是更高层的电路板或系统级的工程师，解决方案往往存在于晶体管级的芯片特性之中。
　　电子学的知识是层级化的。半导体物理使用模型公式描述了二极管和晶体管的行为，使我们能够计算晶体管电路中的结点电压和支路电流。之后，特定的晶体管组合构成了不同的逻辑门，如反相器、“与非”门、“或非”门、传输门、D触发器，以及由任意的布尔表达式导出的更复杂的组合逻辑门。这些逻辑门从电学上实现了布尔运算，定义了计算机的行为。我们必须理解它们的特性。电压、电流、温度、功耗、传输延时和噪声容限都具有什么特性？主时钟振荡器通过脉冲来驱动时序电路，使布尔运算的数据在计算机中的传输同步。时钟的速度是一个重要的参数，它常常是顾客在购买计算机时关注的首要规格指标。第二重要的指标可能是计算机存储器的容量。大量的存储器电路被嵌入计算机芯片中。那么，什么是标准存储器单元？存储器又是如何组织的？现代计算机芯片会将占总数70%的晶体管用于嵌入式存储器中。相比于将信号发往电路板上的外部存储器进行运算再取回，嵌入芯片中的存储器可以实现更快的运算速度。
　　我们可能把计算机领域发生的各种奇迹看作理所应当的——例如互联网、智能手机、电子邮件、Google、汽车电子设备、生物医疗器械、GPS、YouTube、即时新闻、天气预报、体育新闻、电子书、Facebook，没错，还有电子游戏。你可能会问：“难道不是一直都这样吗？”答案是否定的——这些应用直到20世纪90年代早期才出现，所有这些现代产品都依赖于快速、成本低廉的小型计算机芯片。
　　晶体管和计算机——“愿得白首不分离”
　　为了对我们的课程有更好的认识，让我们追溯一下数字计算机发展过程中电子技术的进步，以及电子学在互联网中的作用。我们不仅看到计算机向更小、更快、更廉价的方向发展的趋势，还看到了多种因素引人注目的相互作用。互联网不是凭空出现的，计算机也不是。
　　X我们所知道的第一个计算机电路叫作触发器，由英国人Eccles和Jordan在近100年前发明。一个触发器会保持在两个电平状态的其中之一，直到一个外部电压脉冲将其触发到另一个状态为止。触发器存储了一个电平状态。那时候，人们还没有提出“计算机”的概念，因而触发器在发明之后沉睡了许多年。但如今，从先进的互联网服务器芯片，到现代咖啡机或洗碗机中的芯片，每片都有数百万个触发器。触发器是同步数据传输的核心所在。
　　在20世纪30年代后期，结合了布尔代数和机械开关的原始计算机被用来实现简单的计算操作。第二次世界大战激发了人们使用计算机进行科学计算的兴趣。第一台真空管计算机是1946年宾夕法尼亚大学制造的ENIAC。按照当时的标准，100kHz的时钟频率已经很快了。ENIAC重30t，尺寸为80×8.5×3.5ft3（1ft=0.3048m），功耗为150kW。古老的触发器如今已经是计算机电子电路中不可或缺的一部分。然而，真空管是一个体积相对较大的器件，它需要一个玻璃密封的真空腔以及加热的金属填充纤维。这种真空管可靠性很差，而且其冷却是一个大问题。因而计算机需要一种更好的器件。
　　在20世纪30年代，贝尔实验室发现，可以在纯的固态材料中构造出小型开关元件。贝尔实验室当时考虑用其替换电话交换中心那些又慢又笨重的继电器，而没有想到用其发展计算机。在1947年，他们取得了伟大的发现——一个叫作“晶体管”的小型固态器件。大约5年后，数家公司都推出了晶体管计算机产品。晶体管使计算机向体积更小、功耗更低且更可靠的方向迈出了重大的一步。这些计算机使用的是装在小型金属罐内的分立的（单独的）晶体管，而不是此后出现的具有数十亿晶体管的小型集成电路芯片。这些称作“大型机”的计算机仍然需要放在专用的、冷却良好的屋子里，不过，20世纪70年代的另一个革命性发明使得计算机发展又迈出了坚实的一步。
　　事实上，在晶体管层发生过许多变化。首先是原贝尔实验室的“双极型晶体管”（Bipolar Junction Transistor，BJT）很快被一种更新型的器件替代，它称作“金属氧化物半导体场效应晶体管”（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）。一种将MOSFET混合连接的设计风格称作CMOS，其功耗显著减小。功耗更小的CMOS使得一块芯片上能放置更多的晶体管，而不必担心芯片过热，因而提高了计算机性能。CMOS还有一个特殊的性质，就是当晶体管尺寸变小时，晶体管的工作速度会更快。
　　CMOS晶体管的第三个特点是，其更小的尺寸使得一次流片可以制造出更多的芯片，因为每一块芯片的总面积减小了。每次工艺流程可以容纳更多的芯片，因而使晶体管的成本降低。工业生产中通常将芯片的尺寸保持不变，只是在每个芯片中加入更多的晶体管，以提高性能。
　　最后一个特点则是，若生产进程中使芯片失效的小型粒子缺陷的密度保持不变，则在同样的面积里封装更多的芯片将提高合格芯片所占的比率（即成品率，yield）。这将使得晶体管的制造成本大大降低。从大约1980年开始，CMOS便在计算机芯片设计中占据主导地位，如今CMOS技术仍然是产业飞速发展的核心所在。
　　如果下一代晶体管可以做得更小，那么下一代芯片就可以卖出更便宜的价格，这是制造业的一个巨大的奇迹。如今你仍然可以花同样（甚至更少）的钱，买到和几年前同样价位的个人计算机，而更新的芯片有着更快的速度和更强的功能，同时又能将芯片的温度保持在可控制的范围内。以上这些CMOS的特性真正推动了计算机芯片的重大发展。看到这里，读者应该停下来好好想一想CMOS技术的重要性。还有什么其他产品能够每年提供更好的性能而又保持价格不变甚至更低呢？晶体管和计算机——“天长地久有时尽”？20世纪70年代初，Intel公司生产出了第一个微处理器，先是4位的，然后是8位的。产品的创新依托于晶体管级的进步。在1974年，位于新墨西哥州阿尔布开克市的MITS公司制造了第一台个人计算机，即PC（personal computer）。MITS Altair 8000是一台原始的PC，它需要通过拨码开关输入代码，不过它有一个显示器，并且尺寸降到了打字机那么大。它有一个2MHz的时钟，组装好的成品售价498美元。它也是第一台被个人所拥有的计算机。它使用单个微处理器芯片——Intel 8080来实现计算功能。许多工程师都出于好奇而购买了Altair个人计算机。有趣的是，来自阿尔布开克市新兴的微软公司的比尔·盖茨和保罗·艾伦为MITS Altair PC编写了BASIC语言。1977年，苹果公司发布了Apple II PC，售价为1200美元。之前没有人曾体验过这种价格、尺寸和性能的个人计算机，更不要说拥有一台属于自己的计算机。但是1980年上市的IBM PC具有更深远的影响，因为它开创了企业级应用。计算机的发展不曾回头。商业活动从巨大的、乏味的中央计算机房中解放出来。此后，旅行者们又发现，随着笔记本电脑的出现，他们可以在路上做自己的工作。之前随处可见的“打字机”逐渐被淘汰了。
　　PC在信息可达性方面引起了一场难以想象的巨大革命。技术和新兴的企业开始整合。技术与商务企业的合作，以及政府对关键领域的支持促成了这一革命。然而一个巨大的“企业”——因特网，正静静地等待着人们开启它的大门。
　　20世纪60到70年代，因特网在幕后按照自己的步伐悄悄地发展，在背后推其发展的工程师和科学家希望借此打破地域的限制，使用位于全国各地的彼此的专业计算机。1969年10月，正是借助美国国防部高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）的政府资助，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的计算机主机才可以使用一个叫作接口信息处理器（Interface Message Processor，IMP）的接口单元，与具备类似接口的斯坦福大学的计算机进行通信。计算机资源的远距离共享实现了。尽管实现了消息（后来叫做电子邮件）的交换，但那时人们认为这种通信能力只是次要的，并不是什么了不起的事情。事实上，网络信息交换的首要作用并没有被广泛宣传。当时人们对这项技术的回应是：“科学家和工程师可以使用彼此的计算机，这不是很好吗？但那与我的生活无关。”这个结论是多么保守啊！
　　接下来的一个重大进步发生在1989年，那时PC制造商开始将内部调制解调器绑定到个人计算机当中。如今因特网向所有人开放。由于用户发现电子邮件是一种很好的商务工具，当时它的使用量涨势惊人，然而，时至今日，人们使用它仅仅只是出于乐趣。鼠标和图形显示器的发明是计算机通向友好用户体验的巨大进步。计算机芯片速度和晶体管集成度的发展遵从所谓的“摩尔定律”（Moore’s Law），大约每两年翻一番。之后，垃圾邮件、病毒和黑客展现了它们丑恶的一面。垃圾邮件占用了昂贵的系统带宽，并且需要更多额外的电能来满足它的胃口。
　　随着万维网（World Wide Web,WWW）的引入，因特网走遍了全球。“WWW”是欧洲粒子物理研究所（CERN）在1991年提出的概念。我们现在在统一资源定位器（Uniform Resource Locator，URL）的地址中可以看到“WWW”的字样。之后，随着伊利诺伊大学的MOSAIC浏览器和Netscape公司的NETSCAPE浏览器的问世，浏览器的发展迅速跟进。雅虎和微软开始竞争，著名的浏览器大战就此打响。斯坦福大学毕业的两位学生提出了一种新的概念——“搜索引擎”，并据此于1998年创立了Google。如今的Google异常成功，以至于Google已经成为了一个动词。
　　尽管这些早期的应用历历在目，但正是凭借企业家们的特殊才能，才将万维网带入最新的浪潮之中。各种不可思议的创新发明现在看起来仍然没有止境。亚马逊、eBay、PayPal、Google、维基百科、YouTube、博主、Refdesk、Facebook、每天早上你最爱的报纸的邮件推送、股市和天气的即时查询、便捷的Google全球卫星地图、全球经营的在线商务、Twitter、电子书以及其他各种各样的服务，带领我们进入了信息化的生活状态。这些应用需要更快、更小、更廉价的计算机芯片——无论多么奇妙的应用都需要最基础的技术支持。
　　计算机——“生生代代无穷已”？计算机芯片依赖于许多学科的知识。电子和计算机工程师、计算机科学家、数学家、物理学家、化工工程师、化学家、机械工程师、统计学家、制造工程师和市场营销人员协调一致地工作，才能制造出这些创造奇妙的产品。技术产品通常从概念和原型设计中发展而来。若概念合理，那么产品将经历一系列连续的改进，直到最后达到性能的极限。我们究竟能把性能提高到什么程度？让我们先来看看三种其他的技术，了解一下它们产品性能的发展轨迹，以及它们能为电子行业的未来发展提供什么样的启发。
　　在火车的发展过程中，性能提高的时代从大约1820年一直延续到20世纪50年代。之后，除了子弹头列车之外，传统火车的发展便不再继续。汽车的发展从19世纪90年代延续到20世纪60年代。对于火车和汽车来说，速度、舒适度和发动机功率都已经达到了巅峰。商用飞机的发展基本上从1903年延续到20世纪60年代（波音747飞机问世）。而飞机的速度和载客量也已经达到了最大值。这三个领域发展起来之后，集成电路在20世纪80年代引发了第二次革命。但是，若你生活在这些技术发展最鼎盛的时期，你会感觉到这些“进步”似乎永远不会停止，然而，最基本的速度、能耗和运载能力方面的进步的确终止了。这对于计算机的发展有什么启示呢？CMOS计算机技术会发展到尽头吗？计算机每一年仍然会提供更多的性能提升吗？有若干原因使我们相信CMOS技术将会达到一个性能的极限。如果历史是一部导引，那么接下来我们将会榨干芯片的最后一点设计和制造细节，而改进将主要依靠更高效的制造技术以及多处理器芯片的应用。我们什么时候会遇到这个技术终点？现在我们已经看到了某些极限的征兆，所以我们从教学的角度大胆地提出一个猜想：CMOS工艺技术的极限会在大约2025年达到。这只是个猜想，既然我们知道在我们的职业生涯中将会遇到这个性能的极限，那么具体的日期就不重要了。
　　当CMOS性能发展到终点时，我们希望研究工作继续寻找其他可行的电子制造技术。制造更快、更小、更廉价的计算机的诉求仍然强烈，也许新型的晶体管或者类晶体管的器件将助我们一臂之力。
　　电路功耗是一个巨大的挑战。Tom Friedman在他的著作《Hot,Flat,and Crowded》（第31页）中援引了一位Sun Microsystem工程师对未来能源需求的预测。根据他的观察，在接下来的12年中地球上将增加10亿人。若每人使用一盏60W的电灯泡，则我们需要增加600亿瓦的发电功率。若平均每人每天使用这盏电灯4h，则平均每增加100亿瓦的功率需要大约20个燃煤电厂。若这10亿人平均每天使用一台120W的计算机4h，我们还要为这10亿人增加40个燃煤电厂。我们的地球能源有限，低功耗计算机芯片设计面临着巨大压力。
　　如今技术的概念与早期人类使用轮子支撑推车来装载重物这样的“技术”有所不同。我们所谓的“技术”是使用适当的材料和自然规律来减轻我们负担的方法。电子技术也不例外，不过我们知道任何技术都有负面作用。互联网创造了奇迹，但是它并没能屏蔽黑客、垃圾邮件发送者和那些网络诈骗犯所散播的负面内容。互联网可以带来快速而精准的新闻，但是它也可以迅速传播不准确的谣言。这些问题总与技术相关，我们需要面对它们。我们应当关注技术带来的好处，并继续前人未完成的战役——那就是与技术的滥用坚决斗争。
　　未来除了说电子技术拥有未来之外，我们不会对未来做过多其他的推测。互联网带来了商业和技术上的快速变革，我们往往把这些进步当作理所应当。令人吃惊的产品将会出现，而一些老旧的产品将会消失。本书旨在教育下一代的工程师，他们将推动信息可达性的历史车轮继续前进。

《光影流转：数字时代的视觉艺术探索》 内容简介 本书是一部深入探索数字时代视觉艺术发展脉络、创作手法与未来趋势的学术专著。它并非聚焦于某一种特定的技术或工具，而是以一种宏观而细腻的视角，审视数字技术如何颠覆、重塑并拓展了艺术创作的可能性，以及这些变化对我们感知世界、理解艺术、乃至构建自身身份所带来的深远影响。 第一部分：数字浪潮下的艺术革命 在引言部分，我们首先回顾了艺术史上的几次重大变革，从文艺复兴时期对透视法的掌握，到印象派对光影的捕捉，再到现代艺术对形式和观念的突破。这些历史性的转折都与当时最前沿的科技和媒介息息相关。进入21世纪，数字技术以前所未有的速度和深度渗透到艺术领域，其影响之广泛、变革之彻底，堪比印刷术和摄影术的发明。本书旨在揭示数字技术是如何成为当代艺术家的“新画笔”、“新雕塑刀”，甚至“新媒介”，从而催生出全新的艺术形态和表达方式。 第一章将深入剖析“数字艺术”这一概念的演变。它不是一个单一的、静态的定义，而是随着技术发展和社会语境不断生成和更新的动态过程。我们将追溯从早期计算机艺术、生成艺术，到互联网艺术、虚拟现实艺术等不同阶段的代表性实践。重点将放在理解数字技术如何从工具性的辅助，转变为观念性的核心，以及艺术家如何利用数字化的逻辑、算法、交互性等特质来表达思想和情感。 第二章将聚焦于数字媒体在视觉艺术创作中的具体应用。这里并非罗列各种软件或硬件，而是探讨这些技术背后所蕴含的艺术语言。例如，数字绘画和插画如何挑战传统媒介的界限，像素的组合如何构建出全新的视觉秩序；三维建模和动画如何创造出超越现实的想象空间，虚拟场景的构建如何引发关于真实与虚幻的哲学思考；摄影与数字处理的结合如何重塑了图像的真实性，后期合成如何成为一种新的叙事手段；影像艺术（包括数字视频、交互装置）如何利用时间、空间、运动和观众的参与来构建沉浸式的体验。 第三章将把目光投向数字技术对艺术家的创作流程和思维模式的影响。数字化的便捷性、可修改性以及强大的模拟能力，使得艺术家能够以前所未有的自由度进行实验和探索。我们将讨论算法在艺术创作中的角色，它如何成为艺术家“合作者”或“灵感源泉”，以及这种“机器生成”的艺术形式所带来的伦理和美学讨论。同时，我们也关注艺术家如何利用数字工具来记录、整理、分析和转化他们的创意过程，数字化的工作流如何改变了艺术家的角色定位，从单纯的创作者，到技术的使用者、开发者，甚至是概念的构建者。 第二部分：数字艺术的多元形态与理论审视 第四章将深入探讨数字艺术的几种重要表现形式。我们将详细分析交互艺术（Interactive Art），它强调观众的参与和反馈，打破了传统艺术“观看者”与“被观看者”的二元对立，创造出动态的、共创的艺术体验。我们将讨论身体互动、传感器技术、网络连接等如何被运用到艺术装置中，以及这些作品如何引发关于主体性、 agency 和参与式美学的讨论。 第五章将聚焦于虚拟现实（VR）与增强现实（AR）在艺术领域的应用。VR 技术创造了一个完全沉浸式的数字环境，艺术家可以借此构建前所未有的感官体验，将观众带入超乎想象的时空。AR 技术则将数字信息叠加到现实世界中，模糊了线上与线下的界限，为艺术展览、公共艺术以及叙事方式带来了新的可能性。我们将分析这些技术如何影响艺术品的呈现方式、观众的观看体验，以及它们对“在场性”和“物”的观念提出的挑战。 第六章将审视数字艺术的本体论和认识论问题。数字作品是“真实的”吗？它们的“在场性”体现在何处？数字作品的“原作”概念又该如何理解？我们将借用哲学、媒体理论以及艺术史的视角，探讨数字艺术与传统艺术之间的连续与断裂。重点将放在“拷贝”、“复制”、“传播”等概念在数字时代被重新定义，以及这些变化对艺术品的价值、流通和鉴定机制所带来的影响。 第七章将讨论数字艺术与社会、政治、伦理的交织。数字技术并非仅仅是中性的工具，它本身就携带着特定的社会文化编码和权力结构。我们将分析数字艺术如何反映和批判社会现实，例如关于数据隐私、算法偏见、数字鸿沟、虚拟身份等议题。同时，我们也关注数字艺术在公共领域的实践，它如何成为一种新的社会介入和公共话语的生成方式。 第三部分：未来的视界：数字艺术的新边界 第八章将展望数字艺术的未来发展趋势。我们将探讨人工智能（AI）在艺术创作中的潜力，AI 生成的艺术作品是否具有原创性和情感表达？AI 如何改变艺术家的角色？我们将分析生成式设计、机器学习在艺术中的应用，以及它们可能带来的伦理和哲学挑战。 第九章将关注数字艺术与其他学科的交叉融合。例如，数字艺术与科学的结合，如何通过可视化技术呈现复杂的科学原理，或通过艺术创作引发对科学伦理的思考。数字艺术与建筑、城市规划的结合，如何创造出智能化的公共空间和互动景观。数字艺术与表演艺术的结合，如何打破舞台与观众的界限，创造出更具沉浸感和参与性的戏剧体验。 第十章将探讨数字艺术在全球化语境下的发展。数字技术加速了文化信息的传播和交流，数字艺术如何促进不同文化之间的对话和理解？数字艺术在跨文化传播中面临的挑战，例如语言、符号、观看习惯的差异，以及艺术家如何在全球化的网络中构建个人身份和艺术语言。 在结论部分，我们将再次强调数字艺术并非是孤立的技术现象，而是人类文明发展到一定阶段，对自身存在、对世界认知、对情感表达的全新探索。本书并非要为某种特定的技术或风格下定论，而是希望通过对数字时代视觉艺术的深入剖析，激发读者对艺术、技术、人文精神之间关系的更深层次思考，并为未来的艺术创作与理论研究提供一个开放性的视角和坚实的理论基础。本书适合所有对当代艺术、数字技术、文化思潮感兴趣的读者，包括艺术家、策展人、艺术史研究者、设计从业者、技术爱好者，以及对数字时代文化变迁充满好奇的公众。 《光影流转：数字时代的视觉艺术探索》期待与您一同踏上这场关于视觉、技术与人文精神的深度对话之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本《CMOS数字集成电路设计》，给我的感觉是内容非常扎实，但也因此，对于某些读者来说，它的信息密度可能会有点过高。我个人比较欣赏书中关于功耗优化的章节。作者从不同层面，包括电路级、架构级以及系统级，都提出了相应的减小功耗的策略。例如，动态功耗和静态功耗的分析，以及如何通过降低电压、降低频率、动态电压频率调整（DVFS）等技术来有效控制功耗，这些都给我打开了新的思路。书中对于低功耗设计的各种技巧，都给出了详细的解释和图示，并且在某些地方还引用了相关文献，这增加了其学术上的可信度。然而，我感觉书中对版图设计和物理实现这块的内容，虽然提及了，但篇幅相对较少。我希望能够有更多关于标准单元布局、布线规则、时钟树综合（CTS）以及功耗和信号完整性相关的版图考量。毕竟，理论设计最终要落实到物理层面，这之间的转化过程非常关键。总的来说，这本书是一本优秀的理论指导手册，尤其是在功耗和性能优化方面，但如果读者对物理实现有较高需求，可能需要搭配其他更侧重版图和制造方面的书籍。

评分☆☆☆☆☆

《CMOS数字集成电路设计》这本书，我读完后，感觉它在某些方面提供了非常细致的讲解，而在另一些方面则略显概括。我对书中关于时钟网络设计的讲解印象深刻。作者详细分析了时钟信号传播的延迟、时钟抖动（Jitter）等问题，并提出了一些解决方案，如时钟缓冲树（Clock Tree Synthesis, CTS）的设计原则和常见结构。这部分内容对于理解如何高效、稳定地将时钟信号分发到芯片的各个角落至关重要。同时，我也觉得书中在模拟混合信号设计的部分，虽然有提及，但篇幅较少，并且技术细节不够深入。在实际的SoC设计中，模拟和数字部分的交互越来越频繁，对这部分内容的深入理解，对我来说非常重要。如果书中能有更多关于ADC、DAC、PLL等关键模拟模块在CMOS工艺下的设计考量，或者与数字部分的接口设计，我会觉得这本书更加全面。总的来说，这本书更侧重于数字部分，对于希望全面掌握数字模拟混合信号设计的读者，可能需要寻找其他辅助资料。

评分☆☆☆☆☆

《CMOS数字集成电路设计》这本书，我最近才读完。坦白说，它的内容深度确实令人印象深刻，但对我而言，有些部分还是略显艰涩。作者在解释晶体管等基本器件的工作原理时，虽然严谨详尽，但对于我这个初学者来说，需要反复推敲才能完全理解。书中关于逻辑门的设计和优化，提供了多种方法和权衡，这一点非常宝贵。我尤其喜欢其中关于时序分析的部分，作者通过大量的图示和公式推导，将时序约束、时钟偏移、建立时间和保持时间等概念讲解得透彻。这对于我日后进行实际的芯片设计非常有帮助。不过，在实际案例的选取上，我希望能有更多贴近工业界实际应用的例子，例如一些小型但完整的IP核设计流程，这样能让我更直观地感受到理论与实践的结合。目前书中提供的案例更多是模块化的，虽然能学到单个模块的设计，但整合起来的整体感觉稍有欠缺。总而言之，这是一本值得深入研读的书籍，尤其适合那些希望打下坚实CMOS设计理论基础的读者，但初学者可能需要更多的耐心和辅导资料来配合阅读。

评分☆☆☆☆☆

刚翻阅了《CMOS数字集成电路设计》这本书，整体感觉其内容覆盖面很广，涵盖了从基本原理到高级设计的许多方面。我个人觉得书中对异步电路设计的介绍，虽然篇幅不算特别长，但逻辑清晰，对于理解异步逻辑的优势和挑战很有启发。作者在描述异步电路的特点，如避免时钟偏斜、更高的可靠性等时，都做得比较到位。然而，我发现书中在涉及最新的EDA工具和设计流程方面，信息更新可能稍显滞后。在实际的IC设计工作中，EDA工具的选择和运用是至关重要的，书中对常用EDA工具的功能和操作的描述，感觉有些基础，并没有深入到最新版本的功能和最佳实践。例如，对于一些高级综合、布局布线和物理验证的工具，书中只是泛泛而谈，没有提供具体的实践指导。因此，我认为这本书更适合作为一本理论基础的参考书，对于想要快速掌握最新工业界设计流程和工具的读者，可能需要寻找更新的资料。尽管如此，其对基本概念的扎实阐述，仍然是学习CMOS设计不可或缺的一部分。

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我最近在阅读《CMOS数字集成电路设计》这本书，这本书最大的亮点在于其系统性的知识架构。作者将CMOS数字电路的设计过程，从逻辑设计、电路实现，到性能优化和验证，都梳理得井井有条。我特别喜欢书中关于故障建模和可测试性设计（DFT）的内容。这部分内容对于保证芯片的质量和良率至关重要。作者详细讲解了各种故障模型，如 Stuck-at Faults，以及如何通过扫描链、BIST（Built-In Self-Test）等技术来提高芯片的可测试性。这部分内容的介绍，给我留下了深刻的印象，并且让我认识到在设计初期就考虑可测试性的重要性。不过，相对而言，我感觉书中在高级后端设计方面，比如寄生参数提取、功耗分析和IR Drop分析等，还可以有更深入的探讨。这些方面对于最终的芯片性能和可靠性有着直接影响，目前书中提供的细节相对有限，更多的是一种概念性的介绍。

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蛮不错的一本书

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教材刚需，帮朋友买的，快递很及时，

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非常好，绝对正版

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可以正版 就是价格贵