集成电路版图设计/高等学校电子信息类专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余华，师建英 著

图书标签:

• 集成电路
• 版图设计
• 电子信息
• 教材
• 高等教育
• 电子工程
• VLSI
• IC设计
• 半导体
• 电路设计

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302428466

版次：1

商品编码：11907657

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

产品特色

我国电子信息产业销售收入总规模在2013年已经突破12万亿元，行业收入占工业总体比重已经超过9%。电子信息产业在工业经济中的支撑作用凸显，更加促进了信息化和工业化的高层次深度融合。随着移动互联网、云计算、物联网、大数据和石墨烯等新兴产业的爆发式增长，电子信息产业的发展呈现了新的特点，电子信息产业的人才培养面临着新的挑战。

（1） 随着控制、通信、人机交互和网络互联等新兴电子信息技术的不断发展，传统工业设备融合了大量新的电子信息技术，它们一起构成了庞大而复杂的系统，派生出大量新兴的电子信息技术应用需求。这些“系统级”的应用需求，迫切要求具有系统级设计能力的电子信息技术人才。

（2） 电子信息系统设备的功能越来越复杂，系统的集成度越来越高。因此，要求未来的设计者应该具备更扎实的理论基础知识和更宽广的专业视野。未来电子信息系统的设计越来越要求软件和硬件的协同规划、协同设计和协同调试。

（3） 新兴电子信息技术的发展依赖于半导体产业的不断推动，半导体厂商为设计者提供了越来越丰富的生态资源，系统集成厂商的全方位配合又加速了这种生态资源的进一步完善。半导体厂商和系统集成厂商所建立的这种生态系统，为未来的设计者提供了更加便捷却又必须依赖的设计资源。

教育部2012年颁布了新版《高等学校本科专业目录》，将电子信息类专业进行了整合，为各高校建立系统化的人才培养体系，培养具有扎实理论基础和宽广专业技能的、兼顾“基础”和“系统”的高层次电子信息人才给出了指引。

传统的电子信息学科专业课程体系呈现“自底向上”的特点，这种课程体系偏重对底层元器件的分析与设计，较少涉及系统级的集成与设计。近年来，国内很多高校对电子信息类专业课程体系进行了大力度的改革，这些改革顺应时代潮流，从系统集成的角度，更加科学合理地构建了课程体系。

为了进一步提高普通高校电子信息类专业教育与教学质量，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《教育部关于全面提高高等教育质量若干意见》（教高【2012】4号）的精神，教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会开展了“高等学校电子信息类专业课程体系”的立项研究工作，并于2014年5月启动了《高等学校电子信息类专业系列教材》（教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材）的建设工作。其目的是为推进高等教育内涵式发展，提高教学水平，满足高等学校对电子信息类专业人才培养、教学改革与课程改革的需要。

本系列教材定位于高等学校电子信息类专业的专业课程，适用于电子信息类的电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程及其相近专业。经过编审委员会与众多高校多次沟通，初步拟定分批次（2014—2017年）建设约100门课程教材。本系列教材将力求在保证基础的前提下，突出技术的先进性和科学的前沿性，体现创新教学和工程实践教学； 将重视系统集成思想在教学中的体现，鼓励推陈出新，采用“自顶向下”的方法编写教材； 将注重反映优秀的教学改革成果，推广优秀的教学经验与理念。

为了保证本系列教材的科学性、系统性及编写质量，本系列教材设立顾问委员会及编审委员会。顾问委员会由教指委高级顾问、特约高级顾问和教学名师担任，编审委员会由教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会委员和一线教学名师组成。同时，清华大学出版社为本系列教材配置优秀的编辑团队，力求高水准出版。本系列教材的建设，不仅有众多高校教师参与，也有大量知名的电子信息类企业支持。在此，谨向参与本系列教材策划、组织、编写与出版的广大教师、企业代表及出版人员致以诚挚的感谢，并殷切希望本系列教材在我国高等学校电子信息类专业人才培养与课程体系建设中发挥切实的作用。

教授

编辑推荐

版图设计在集成电路设计中起着非常重要的作用，不仅关系到集成电路的功能能否实现，而且直接关系到芯片的工作速度和面积，极大地影响集成电路的性能、成本与功耗。

本书具有很高的应用参考价值，特点如下：

紧密结合实际科研项目，以“案例教学”为特色，以项目为载体，让学生能“做中学、学中做”，真正实现理论和实践的融合。

以目前在高校教学中较为流行的Tanner版图设计软件为设计平台，以大量实际项目的电路设计为载体，详细讲述版图设计流程与设计方法。

内容简介

本书以Tanner版图设计软件为基础，讲述了集成电路版图设计基础及软件L-Edit、T-Spice及W-Edit的使用方法，给出了大量集成电路单元版图设计实例。全书共分4章，第1章介绍了集成电路版图设计基础与L-Edit使用方法；第2章讲解了集成电路基本器件、标准单元、特殊单元及宏单元电路的版图设计实例及设计方法；第3章讲述了版图寄生参数提取及后仿真方法，介绍了T-Spice的使用方法及应用实例； 第4章介绍了版图后仿真W-Edit软件的使用方法及应用实例。本书最大特点是基于作者多年在半导体领域积累的经验，给出了大量实例，可方便读者学习与应用。

本书可作为高等院校电子类专业的教材、实验或课程设计参考书，也可供集成电路设计、开发人员和版图设计爱好者阅读和参考。

作者简介

余华副教授，博士，重庆大学电子科学与技术系书记、副系主任。分别获哈尔滨工程大学学士学位、华中科技大学硕士和博士学位，并于2007-2008年先后在美国Purdue University和State University of New York(Albany)作为博士后从事研究工作。从2009年至今，在重庆大学电子科学与技术系从事教学与科研工作。作为项目负责人主持完成了国家自然科学基金面上项目、总装预研重点项目、重庆市自然科学基金面上项目等多个课题，作为项目主研人参与了“973”、国家自然科学基金重点项目等课题，公开发表高水平学术论文20余篇，申请发明专利2项，编写教材2本。

现在主要研究方向为信息获取与处理技术、半导体光电集成器件及集成化芯片系统（SOC）技术、CMOS及纳米集成电路、传感技术及系统。

目录

第1章版图设计基础与L�睧dit使用 ... 1.5.1对象的选中和取消 1.5.2查找对象 1.5.3移动图像 1.5.4拷贝和复制对象 1.5.5粘贴对象 1.5.6删除对象 1.5.7对象的图形编辑和文本编辑 1.6视图的操作 1.6.1窗口的平移和缩放 1.6.2鼠标控制的视图操作 1.6.3视图的交换 1.6.4移动视图到指定位置 1.6.5视图窗口元素的显示 1.6.6显示和隐藏对象 ... 2.4.4计数分频器 第3章版图后仿真T�睸pice使用 3.1初识T�睸pice 3.1.1使用者界面 3.1.2文件的操作 3.2文本编辑器 3.2.1操作的取消和复原 3.2.2文本的查找 3.2.3递增查找 3.3设计的模拟 3.3.1创建输入文件 3.3.2写电路描述 3.3.3运行模拟 3.3.4查看输出文件 ... 4.2.1实例说明 4.2.2文本数据文件的装入 4.2.3WDB文件的保存和打开 4.2.4图表在模拟运行中的更新 4.2.5图表的打印 4.2.6图表的颜色设置...

前言/序言

集成电路版图是包含集成电路的器件类型、器件尺寸、器件之间的相对位置及各个器件之间的连接关系等相关物理信息的图形。版图由位于不同绘图层上的基本几何图形构成，是集成电路设计的关键环节之一。版图设计的目的是将设计好的电路映射到硅片上进行生产，是连接集成电路设计和集成电路制造的中间桥梁，版图设计的优劣不仅关系到集成电路的功能能否实现，而且直接关系到芯片的工作速度和面积，极大地影响集成电路的性能、成本与功耗，因此版图设计在集成电路设计中起着非常重要的作用。

Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S�睧dit、T�睸pice、W�睧dit、L�睧dit与LVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中的L�睧dit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度，完全可以媲美其他基于Linux、UNIX平台的IC设计软件，特别适用于学校的教学，方便学生使用。本书以Tanner版图设计软件为基础，讲述了集成电路版图设计基础及L�睧dit、T�睸pice、W�睧dit软件的使用方法，给出了大量集成电路基本器件、标准单元、特殊单元及宏单元电路的版图设计方法与实例，具有很高的应用参考价值。全书共分4章，首先介绍了集成电路版图设计基础与L�睧dit使用方法； 接着讲解了集成电路器件、标准单元、特殊单元及宏单元电路的版图设计实例及设计方法； 然后介绍了版图寄生参数提取及后仿真方法，T�睸pice的使用方法及应用实例； 最后介绍了版图后仿真W�瞖dit软件的使用方法及应用实例。

本书由重庆大学余华和河北大学师建英共同编著完成，其中余华策划了本书的编写思路及大纲，师建英完成了本书大部分内容的编写。本书编写过程中，得到了清华大学出版社的大力支持，在此向为本书出版做出贡献的所有朋友表示感谢。

由于编者才疏学浅，书中的不足之处在所难免，恳请各位前辈、同仁及广大读者不吝指正，使本书内容更加充实与完善。

重庆大学余华河北大学师建英

深入探索微观世界：芯片制造的艺术与科学 本书旨在为对集成电路（IC）版图设计这一精密领域感兴趣的读者提供一个全面且深入的视角。我们并非仅仅停留在概念层面，而是力求将读者带入微观世界的制造前沿，揭示那些塑造我们现代生活、驱动科技进步的芯片是如何被“绘制”出来的。这本书将带领您穿越从抽象的逻辑电路到最终集成到硅片上的物理布局的完整旅程，重点关注集成电路版图设计这一至关重要的环节。 为何要深入了解版图设计？ 集成电路，我们通常称之为芯片，是现代电子设备的大脑和心脏。从智能手机、电脑到汽车、医疗设备，无一不依赖于这些微小而强大的集成电路。然而，这些令人惊叹的性能和功能的背后，是一系列极其复杂且精密的工程设计过程。其中，版图设计是连接逻辑设计和物理制造之间的关键桥梁。它不仅仅是将电路图转化为几何图形，更是一门融合了物理学、材料科学、电子工程以及精密制造工艺的综合性艺术与科学。 版图设计工程师的工作，是将逻辑设计人员创造的电路功能，转化为能够在芯片上实际实现的物理结构。这涉及将数百万甚至数十亿个晶体管、电阻、电容以及它们之间的连接线，以一种高度有序、高效且能够被现有制造技术所实现的几何图案的形式，精确地“绘制”到硅片上。这个过程的每一步都充满了挑战，需要对制造工艺的限制、信号的传输特性、功耗的优化、时序的精确控制以及电路的可靠性有着深刻的理解。 本书将涵盖的核心内容： 本书将循序渐进地带领读者掌握集成电路版图设计的核心知识与技能，主要内容包括： 第一部分：集成电路基础与设计流程回顾 在深入版图设计之前，理解集成电路的整体设计流程至关重要。本部分将简要回顾数字和模拟集成电路设计的各个阶段，包括需求分析、架构设计、逻辑设计、电路设计、仿真验证等。这将为读者建立一个宏观的认识框架，明确版图设计在整个流程中的位置和作用。同时，我们将介绍半导体物理基础、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等基本器件的工作原理，以及CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的基础知识，为后续理解版图规则和设计约束打下坚实的基础。 第二部分：版图设计基础理论与规则 这是本书的核心章节，将深入剖析版图设计的关键概念和理论。 版图设计工具（EDA Tools）简介： 我们将介绍当前主流的版图设计软件，例如Cadence Virtuoso, Synopsys L-Edit等，并简要说明其基本功能和使用流程。理解这些工具是进行实际版图设计的前提。 制造工艺与设计规则（Design Rules）： 芯片制造并非随心所欲。每一个晶圆厂都有其独特的制造工艺，这些工艺决定了最小的图形尺寸、线宽、线距、孔径大小以及它们之间的最小间距等。这些限制被统称为设计规则（DRC - Design Rule Checking）。本书将详细解释DRC的由来、分类（如Lambda规则、Micron规则、DRC-LVS规则集等）以及它们对版图设计布局的直接影响。理解并严格遵守DRC是确保芯片能够被成功制造出来的首要条件。 版图抽象层级： 芯片的设计可以从不同的抽象层级进行。我们将介绍从物理版图、电路图到逻辑门等不同层级的映射关系，以及如何从逻辑网表（Netlist）反向生成版图，或从版图提取电路信息。 基本电路单元的版图实现： 我们将以CMOS反相器、NAND门、NOR门等基本逻辑门为例，详细展示它们的版图实现。这包括如何布局MOSFET、如何连接它们的栅极、源极、漏极以及如何布线，并解释为什么采用特定的版图结构。我们将重点关注面积、性能和功耗的权衡。 版图设计中的基本操作： 如单元放置（Placement）、布线（Routing）、填充（Tiling）、挖空（Voiding）等。这些都是版图设计中不可或缺的基本操作。 第三部分：进阶版图设计技术与优化 随着集成电路规模的不断扩大和性能要求的日益提高，版图设计变得更加复杂和精细。本部分将探讨一些进阶的设计技术和优化策略。 标准单元库（Standard Cell Library）的设计与应用： 现代数字集成电路设计高度依赖于预先设计好的标准单元库。我们将介绍标准单元库的构成，如基本逻辑门、触发器、加法器等，以及它们在版图设计中的应用。标准单元的设计需要兼顾性能、功耗和面积，并遵循严格的设计规则。 引线（Wiring）的设计与挑战： 在庞大的集成电路中，数以亿计的组件需要通过金属导线连接。引线设计是版图设计中最具挑战性的部分之一，因为它直接影响信号的传输速度（RC延迟）、功耗（电阻损耗）、串扰（Crosstalk）以及布线拥塞（Congestion）。我们将深入探讨多层金属布线技术、引线长度优化、串扰抑制技术以及功耗优化策略。 功耗优化技术： 降低功耗是现代芯片设计的重要目标。我们将介绍版图层面的功耗优化方法，如功率门控（Power Gating）、时钟门控（Clock Gating）的版图实现，以及如何通过优化布局减少漏电流和动态功耗。 时序优化技术： 信号的传播延迟直接影响芯片的运行速度。我们将探讨如何通过调整引线长度、选择合适的标准单元以及优化布局来改善时序。 可靠性设计（Reliability Design）： 芯片的长期稳定运行至关重要。我们将关注版图设计中的可靠性问题，如电迁移（Electromigration）、IR Drop（电压降）、热效应等，以及如何在版图设计中采取措施来提高芯片的可靠性。 物理验证（Physical Verification）： 版图设计完成后，必须进行一系列的物理验证，以确保其符合设计规则并能够被成功制造。我们将详细介绍： DRC（Design Rule Checking）： 验证版图是否符合制造厂的设计规则。 LVS（Layout Versus Schematic）： 验证版图提取出的电路是否与原始的逻辑电路网表一致。 ERC（Electrical Rule Checking）： 验证电路设计中是否存在一些电气上的问题，例如短路、开路等。 Antenna Effect Checking： 检查在制造过程中可能出现的抗氧化层累积效应。 Latch-up Checking： 检查是否存在可能导致闩锁效应的结构。 第四部分：特定类型集成电路的版图设计考量 本部分将聚焦于一些特定类型的集成电路，探讨它们在版图设计方面独特的挑战和方法。 模拟集成电路的版图设计： 模拟电路对噪声、寄生效应、匹配性等非常敏感。我们将重点讨论模拟电路版图设计的特殊要求，如器件匹配（Device Matching）、寄生效应的最小化、噪声隔离、敏感区域的处理等。例如，差分对的版图设计、运放的版图设计等。 射频（RF）集成电路的版图设计： RF电路工作在高频段，对电磁干扰（EMI）、寄生参数（如寄生电容、寄生电感）等非常敏感。我们将介绍RF版图设计的特殊考虑，如传输线的设计、屏蔽技术、电磁仿真等。 混合信号集成电路的版图设计： 混合信号电路包含模拟和数字部分，版图设计需要解决数字噪声对模拟部分的干扰问题，以及模拟和数字电源/地线的隔离等。 第五部分：现代版图设计趋势与未来展望 我们将简要介绍当前集成电路版图设计领域的一些前沿技术和发展趋势，例如： 先进工艺节点（Advanced Process Nodes）的挑战： 随着工艺节点的不断缩小，如7nm、5nm、3nm等，版图设计面临着前所未有的挑战，如量子效应、三维堆叠技术（3D IC）等。 先进封装技术（Advanced Packaging Technologies）： Chiplet、2.5D/3D封装等新的封装方式正在改变集成电路的设计和制造格局，对版图设计也提出了新的要求。 人工智能（AI）在版图设计中的应用： AI技术正在被引入到版图设计流程中，以提高效率、优化设计。 本书的特点： 理论与实践相结合： 我们不仅提供扎实的理论基础，还通过大量的实例和图示，帮助读者理解抽象的概念。 注重细节与深度： 力求在每一个关键环节都做到深入浅出，避免流于表面。 面向未来： 关注行业发展趋势，为读者未来的职业发展提供指引。 通过本书的学习，读者将能够： 深刻理解集成电路版图设计的复杂性和重要性。 掌握版图设计的基本原理、规则和流程。 熟悉主流的版图设计工具和验证方法。 能够分析和解决常见的版图设计问题。 为进一步深入学习集成电路设计、制造以及相关领域奠定坚实的基础。 无论您是正在学习电子信息工程、微电子学等相关专业的学生，还是希望转入集成电路设计行业的工程师，亦或是对芯片制造充满好奇的爱好者，本书都将是您探索集成电路版图设计世界的宝贵指南。让我们一起揭开微观世界的奥秘，领略芯片制造的无穷魅力！

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的内容对我而言有些过于理论化了，缺乏足够多的实践案例和代码示例。虽然它在讲解集成电路版图设计的理论框架方面做得不错，但对于如何将这些理论转化为实际的版图文件，或者如何调试和优化版图，则显得有些力不从心。我更期待书中能够提供一些完整的项目示例，从顶层设计到最终的版图输出，一步一步地展示整个流程。另外，书中对一些关键的软件操作步骤描述得不够详细，这让我在尝试复现时感到困难。作为一个希望将理论与实践相结合的学生，我需要更多的指导来连接书本知识和实际操作之间的鸿沟。希望未来的版本能够增加更多的实战内容，弥补这方面的不足。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它将集成电路版图设计这个看似枯燥的技术领域，通过生动形象的语言和逻辑严谨的结构，变得易于理解和掌握。作者在编写这本书时，显然花了很多心思去考虑读者的接受程度。书中对于一些复杂的概念，例如多晶硅层、金属层、接触孔等，都给出了非常清晰的解释和图示，让即使是对版图设计不太熟悉的读者也能很快入门。我特别欣赏书中对于设计规则的讲解，并没有简单地罗列一堆数字，而是深入分析了这些规则背后的物理意义和工程考量，让我能够理解为何需要遵循这些规则。这本书的行文流畅，逻辑清晰，读起来非常舒服，就像是在和一位经验丰富的老师交流一样。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对集成电路版图设计的理解上了一个新的台阶。书中不仅仅是陈述理论知识，更重要的是融入了大量的实践指导和经验分享。作者在讲解EDA工具的使用时，并没有流于表面，而是深入到了很多工具的常用命令和技巧，这对于我们这些正在使用这些工具的学生来说，无疑是宝贵的财富。例如，在介绍版图绘制工具时，书中详细描述了如何进行组件的实例化、连线的绘制以及属性的设置，这些都是日常工作中必不可少的技能。另外，书中对一些复杂版图的构建思路也进行了剖析，让我看到了如何将设计理念转化为具体的版图实现。这本书的实用性非常强，让我觉得学到的知识可以直接应用到实际的版图设计工作中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版真的挺让人头疼的，插图和文字之间的间距总是显得有些拥挤，阅读起来总觉得不够舒畅。尤其是那些电路图，很多细节在印刷出来后都变得模糊不清，需要凑得很近才能勉强辨认。本来对集成电路版图设计就比较吃力，这本书在这方面又没能提供一个清晰易懂的视觉体验，这无疑增加了学习的难度。我尤其希望书中在某些关键的版图细节上，能够有更清晰、放大的示意图，或者用不同的颜色区分不同的层，这样会大大降低理解门槛。此外，一些公式和符号的字体也偏小，印刷质量整体上似乎还需要打磨，希望再版时能有所改进，让读者能更专注于内容本身，而不是被排版和印刷问题所困扰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都令我印象深刻。作者在讲解集成电路版图设计的各个方面都显得游刃有余，从基础的物理设计规则到复杂的版图布局优化，都进行了深入浅出的阐述。虽然我对这个领域算不上是完全的初学者，但书中很多关于版图层次、设计约束以及验证方法的讲解，还是让我豁然开朗。尤其是关于DRC/LVS的章节，不仅讲解了原理，还结合了实际案例，让我对这些至关重要的验证步骤有了更深刻的理解。这本书的优点在于它能够从宏观到微观，将抽象的概念具象化，让读者能够逐步掌握版图设计的精髓。我特别喜欢书中对不同工艺节点下版图设计考量的差异性分析，这对于了解行业发展趋势非常有帮助。