集成電路版圖設計/高等學校電子信息類專業係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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餘華，師建英 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 版圖設計
• 電子信息
• 教材
• 高等教育
• 電子工程
• VLSI
• IC設計
• 半導體
• 電路設計

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302428466

版次：1

商品編碼：11907657

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

産品特色

我國電子信息産業銷售收入總規模在2013年已經突破12萬億元，行業收入占工業總體比重已經超過9%。電子信息産業在工業經濟中的支撐作用凸顯，更加促進瞭信息化和工業化的高層次深度融閤。隨著移動互聯網、雲計算、物聯網、大數據和石墨烯等新興産業的爆發式增長，電子信息産業的發展呈現瞭新的特點，電子信息産業的人纔培養麵臨著新的挑戰。

（1） 隨著控製、通信、人機交互和網絡互聯等新興電子信息技術的不斷發展，傳統工業設備融閤瞭大量新的電子信息技術，它們一起構成瞭龐大而復雜的係統，派生齣大量新興的電子信息技術應用需求。這些“係統級”的應用需求，迫切要求具有係統級設計能力的電子信息技術人纔。

（2） 電子信息係統設備的功能越來越復雜，係統的集成度越來越高。因此，要求未來的設計者應該具備更紮實的理論基礎知識和更寬廣的專業視野。未來電子信息係統的設計越來越要求軟件和硬件的協同規劃、協同設計和協同調試。

（3） 新興電子信息技術的發展依賴於半導體産業的不斷推動，半導體廠商為設計者提供瞭越來越豐富的生態資源，係統集成廠商的全方位配閤又加速瞭這種生態資源的進一步完善。半導體廠商和係統集成廠商所建立的這種生態係統，為未來的設計者提供瞭更加便捷卻又必須依賴的設計資源。

教育部2012年頒布瞭新版《高等學校本科專業目錄》，將電子信息類專業進行瞭整閤，為各高校建立係統化的人纔培養體係，培養具有紮實理論基礎和寬廣專業技能的、兼顧“基礎”和“係統”的高層次電子信息人纔給齣瞭指引。

傳統的電子信息學科專業課程體係呈現“自底嚮上”的特點，這種課程體係偏重對底層元器件的分析與設計，較少涉及係統級的集成與設計。近年來，國內很多高校對電子信息類專業課程體係進行瞭大力度的改革，這些改革順應時代潮流，從係統集成的角度，更加科學閤理地構建瞭課程體係。

為瞭進一步提高普通高校電子信息類專業教育與教學質量，貫徹落實《國傢中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《教育部關於全麵提高高等教育質量若乾意見》（教高【2012】4號）的精神，教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會開展瞭“高等學校電子信息類專業課程體係”的立項研究工作，並於2014年5月啓動瞭《高等學校電子信息類專業係列教材》（教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材）的建設工作。其目的是為推進高等教育內涵式發展，提高教學水平，滿足高等學校對電子信息類專業人纔培養、教學改革與課程改革的需要。

本係列教材定位於高等學校電子信息類專業的專業課程，適用於電子信息類的電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、微電子科學與工程、光電信息科學與工程、信息工程及其相近專業。經過編審委員會與眾多高校多次溝通，初步擬定分批次（2014—2017年）建設約100門課程教材。本係列教材將力求在保證基礎的前提下，突齣技術的先進性和科學的前沿性，體現創新教學和工程實踐教學； 將重視係統集成思想在教學中的體現，鼓勵推陳齣新，采用“自頂嚮下”的方法編寫教材； 將注重反映優秀的教學改革成果，推廣優秀的教學經驗與理念。

為瞭保證本係列教材的科學性、係統性及編寫質量，本係列教材設立顧問委員會及編審委員會。顧問委員會由教指委高級顧問、特約高級顧問和教學名師擔任，編審委員會由教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會委員和一綫教學名師組成。同時，清華大學齣版社為本係列教材配置優秀的編輯團隊，力求高水準齣版。本係列教材的建設，不僅有眾多高校教師參與，也有大量知名的電子信息類企業支持。在此，謹嚮參與本係列教材策劃、組織、編寫與齣版的廣大教師、企業代錶及齣版人員緻以誠摯的感謝，並殷切希望本係列教材在我國高等學校電子信息類專業人纔培養與課程體係建設中發揮切實的作用。

教授

編輯推薦

版圖設計在集成電路設計中起著非常重要的作用，不僅關係到集成電路的功能能否實現，而且直接關係到芯片的工作速度和麵積，極大地影響集成電路的性能、成本與功耗。

本書具有很高的應用參考價值，特點如下：

緊密結閤實際科研項目，以“案例教學”為特色，以項目為載體，讓學生能“做中學、學中做”，真正實現理論和實踐的融閤。

以目前在高校教學中較為流行的Tanner版圖設計軟件為設計平颱，以大量實際項目的電路設計為載體，詳細講述版圖設計流程與設計方法。

內容簡介

本書以Tanner版圖設計軟件為基礎，講述瞭集成電路版圖設計基礎及軟件L-Edit、T-Spice及W-Edit的使用方法，給齣瞭大量集成電路單元版圖設計實例。全書共分4章，第1章介紹瞭集成電路版圖設計基礎與L-Edit使用方法；第2章講解瞭集成電路基本器件、標準單元、特殊單元及宏單元電路的版圖設計實例及設計方法；第3章講述瞭版圖寄生參數提取及後仿真方法，介紹瞭T-Spice的使用方法及應用實例； 第4章介紹瞭版圖後仿真W-Edit軟件的使用方法及應用實例。本書最大特點是基於作者多年在半導體領域積纍的經驗，給齣瞭大量實例，可方便讀者學習與應用。

本書可作為高等院校電子類專業的教材、實驗或課程設計參考書，也可供集成電路設計、開發人員和版圖設計愛好者閱讀和參考。

作者簡介

餘華副教授，博士，重慶大學電子科學與技術係書記、副係主任。分彆獲哈爾濱工程大學學士學位、華中科技大學碩士和博士學位，並於2007-2008年先後在美國Purdue University和State University of New York(Albany)作為博士後從事研究工作。從2009年至今，在重慶大學電子科學與技術係從事教學與科研工作。作為項目負責人主持完成瞭國傢自然科學基金麵上項目、總裝預研重點項目、重慶市自然科學基金麵上項目等多個課題，作為項目主研人參與瞭“973”、國傢自然科學基金重點項目等課題，公開發錶高水平學術論文20餘篇，申請發明專利2項，編寫教材2本。

現在主要研究方嚮為信息獲取與處理技術、半導體光電集成器件及集成化芯片係統（SOC）技術、CMOS及納米集成電路、傳感技術及係統。

目錄

第1章版圖設計基礎與L�睧dit使用 ... 1.5.1對象的選中和取消 1.5.2查找對象 1.5.3移動圖像 1.5.4拷貝和復製對象 1.5.5粘貼對象 1.5.6刪除對象 1.5.7對象的圖形編輯和文本編輯 1.6視圖的操作 1.6.1窗口的平移和縮放 1.6.2鼠標控製的視圖操作 1.6.3視圖的交換 1.6.4移動視圖到指定位置 1.6.5視圖窗口元素的顯示 1.6.6顯示和隱藏對象 ... 2.4.4計數分頻器 第3章版圖後仿真T�睸pice使用 3.1初識T�睸pice 3.1.1使用者界麵 3.1.2文件的操作 3.2文本編輯器 3.2.1操作的取消和復原 3.2.2文本的查找 3.2.3遞增查找 3.3設計的模擬 3.3.1創建輸入文件 3.3.2寫電路描述 3.3.3運行模擬 3.3.4查看輸齣文件 ... 4.2.1實例說明 4.2.2文本數據文件的裝入 4.2.3WDB文件的保存和打開 4.2.4圖錶在模擬運行中的更新 4.2.5圖錶的打印 4.2.6圖錶的顔色設置...

前言/序言

集成電路版圖是包含集成電路的器件類型、器件尺寸、器件之間的相對位置及各個器件之間的連接關係等相關物理信息的圖形。版圖由位於不同繪圖層上的基本幾何圖形構成，是集成電路設計的關鍵環節之一。版圖設計的目的是將設計好的電路映射到矽片上進行生産，是連接集成電路設計和集成電路製造的中間橋梁，版圖設計的優劣不僅關係到集成電路的功能能否實現，而且直接關係到芯片的工作速度和麵積，極大地影響集成電路的性能、成本與功耗，因此版圖設計在集成電路設計中起著非常重要的作用。

Tanner集成電路設計軟件是由Tanner Research 公司開發的基於Windows平颱的用於集成電路設計的工具軟件。該軟件功能十分強大，易學易用，包括S�睧dit、T�睸pice、W�睧dit、L�睧dit與LVS，從電路設計、分析模擬到電路布局一應俱全。其中的L�睧dit版圖編輯器在國內應用廣泛，具有很高知名度，完全可以媲美其他基於Linux、UNIX平颱的IC設計軟件，特彆適用於學校的教學，方便學生使用。本書以Tanner版圖設計軟件為基礎，講述瞭集成電路版圖設計基礎及L�睧dit、T�睸pice、W�睧dit軟件的使用方法，給齣瞭大量集成電路基本器件、標準單元、特殊單元及宏單元電路的版圖設計方法與實例，具有很高的應用參考價值。全書共分4章，首先介紹瞭集成電路版圖設計基礎與L�睧dit使用方法； 接著講解瞭集成電路器件、標準單元、特殊單元及宏單元電路的版圖設計實例及設計方法； 然後介紹瞭版圖寄生參數提取及後仿真方法，T�睸pice的使用方法及應用實例； 最後介紹瞭版圖後仿真W�瞖dit軟件的使用方法及應用實例。

本書由重慶大學餘華和河北大學師建英共同編著完成，其中餘華策劃瞭本書的編寫思路及大綱，師建英完成瞭本書大部分內容的編寫。本書編寫過程中，得到瞭清華大學齣版社的大力支持，在此嚮為本書齣版做齣貢獻的所有朋友錶示感謝。

由於編者纔疏學淺，書中的不足之處在所難免，懇請各位前輩、同仁及廣大讀者不吝指正，使本書內容更加充實與完善。

重慶大學餘華河北大學師建英

深入探索微觀世界：芯片製造的藝術與科學 本書旨在為對集成電路（IC）版圖設計這一精密領域感興趣的讀者提供一個全麵且深入的視角。我們並非僅僅停留在概念層麵，而是力求將讀者帶入微觀世界的製造前沿，揭示那些塑造我們現代生活、驅動科技進步的芯片是如何被“繪製”齣來的。這本書將帶領您穿越從抽象的邏輯電路到最終集成到矽片上的物理布局的完整旅程，重點關注集成電路版圖設計這一至關重要的環節。 為何要深入瞭解版圖設計？ 集成電路，我們通常稱之為芯片，是現代電子設備的大腦和心髒。從智能手機、電腦到汽車、醫療設備，無一不依賴於這些微小而強大的集成電路。然而，這些令人驚嘆的性能和功能的背後，是一係列極其復雜且精密的工程設計過程。其中，版圖設計是連接邏輯設計和物理製造之間的關鍵橋梁。它不僅僅是將電路圖轉化為幾何圖形，更是一門融閤瞭物理學、材料科學、電子工程以及精密製造工藝的綜閤性藝術與科學。 版圖設計工程師的工作，是將邏輯設計人員創造的電路功能，轉化為能夠在芯片上實際實現的物理結構。這涉及將數百萬甚至數十億個晶體管、電阻、電容以及它們之間的連接綫，以一種高度有序、高效且能夠被現有製造技術所實現的幾何圖案的形式，精確地“繪製”到矽片上。這個過程的每一步都充滿瞭挑戰，需要對製造工藝的限製、信號的傳輸特性、功耗的優化、時序的精確控製以及電路的可靠性有著深刻的理解。 本書將涵蓋的核心內容： 本書將循序漸進地帶領讀者掌握集成電路版圖設計的核心知識與技能，主要內容包括： 第一部分：集成電路基礎與設計流程迴顧 在深入版圖設計之前，理解集成電路的整體設計流程至關重要。本部分將簡要迴顧數字和模擬集成電路設計的各個階段，包括需求分析、架構設計、邏輯設計、電路設計、仿真驗證等。這將為讀者建立一個宏觀的認識框架，明確版圖設計在整個流程中的位置和作用。同時，我們將介紹半導體物理基礎、MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）等基本器件的工作原理，以及CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝的基礎知識，為後續理解版圖規則和設計約束打下堅實的基礎。 第二部分：版圖設計基礎理論與規則 這是本書的核心章節，將深入剖析版圖設計的關鍵概念和理論。 版圖設計工具（EDA Tools）簡介： 我們將介紹當前主流的版圖設計軟件，例如Cadence Virtuoso, Synopsys L-Edit等，並簡要說明其基本功能和使用流程。理解這些工具是進行實際版圖設計的前提。 製造工藝與設計規則（Design Rules）： 芯片製造並非隨心所欲。每一個晶圓廠都有其獨特的製造工藝，這些工藝決定瞭最小的圖形尺寸、綫寬、綫距、孔徑大小以及它們之間的最小間距等。這些限製被統稱為設計規則（DRC - Design Rule Checking）。本書將詳細解釋DRC的由來、分類（如Lambda規則、Micron規則、DRC-LVS規則集等）以及它們對版圖設計布局的直接影響。理解並嚴格遵守DRC是確保芯片能夠被成功製造齣來的首要條件。 版圖抽象層級： 芯片的設計可以從不同的抽象層級進行。我們將介紹從物理版圖、電路圖到邏輯門等不同層級的映射關係，以及如何從邏輯網錶（Netlist）反嚮生成版圖，或從版圖提取電路信息。 基本電路單元的版圖實現： 我們將以CMOS反相器、NAND門、NOR門等基本邏輯門為例，詳細展示它們的版圖實現。這包括如何布局MOSFET、如何連接它們的柵極、源極、漏極以及如何布綫，並解釋為什麼采用特定的版圖結構。我們將重點關注麵積、性能和功耗的權衡。 版圖設計中的基本操作： 如單元放置（Placement）、布綫（Routing）、填充（Tiling）、挖空（Voiding）等。這些都是版圖設計中不可或缺的基本操作。 第三部分：進階版圖設計技術與優化 隨著集成電路規模的不斷擴大和性能要求的日益提高，版圖設計變得更加復雜和精細。本部分將探討一些進階的設計技術和優化策略。 標準單元庫（Standard Cell Library）的設計與應用： 現代數字集成電路設計高度依賴於預先設計好的標準單元庫。我們將介紹標準單元庫的構成，如基本邏輯門、觸發器、加法器等，以及它們在版圖設計中的應用。標準單元的設計需要兼顧性能、功耗和麵積，並遵循嚴格的設計規則。 引綫（Wiring）的設計與挑戰： 在龐大的集成電路中，數以億計的組件需要通過金屬導綫連接。引綫設計是版圖設計中最具挑戰性的部分之一，因為它直接影響信號的傳輸速度（RC延遲）、功耗（電阻損耗）、串擾（Crosstalk）以及布綫擁塞（Congestion）。我們將深入探討多層金屬布綫技術、引綫長度優化、串擾抑製技術以及功耗優化策略。 功耗優化技術： 降低功耗是現代芯片設計的重要目標。我們將介紹版圖層麵的功耗優化方法，如功率門控（Power Gating）、時鍾門控（Clock Gating）的版圖實現，以及如何通過優化布局減少漏電流和動態功耗。 時序優化技術： 信號的傳播延遲直接影響芯片的運行速度。我們將探討如何通過調整引綫長度、選擇閤適的標準單元以及優化布局來改善時序。 可靠性設計（Reliability Design）： 芯片的長期穩定運行至關重要。我們將關注版圖設計中的可靠性問題，如電遷移（Electromigration）、IR Drop（電壓降）、熱效應等，以及如何在版圖設計中采取措施來提高芯片的可靠性。 物理驗證（Physical Verification）： 版圖設計完成後，必須進行一係列的物理驗證，以確保其符閤設計規則並能夠被成功製造。我們將詳細介紹： DRC（Design Rule Checking）： 驗證版圖是否符閤製造廠的設計規則。 LVS（Layout Versus Schematic）： 驗證版圖提取齣的電路是否與原始的邏輯電路網錶一緻。 ERC（Electrical Rule Checking）： 驗證電路設計中是否存在一些電氣上的問題，例如短路、開路等。 Antenna Effect Checking： 檢查在製造過程中可能齣現的抗氧化層纍積效應。 Latch-up Checking： 檢查是否存在可能導緻閂鎖效應的結構。 第四部分：特定類型集成電路的版圖設計考量 本部分將聚焦於一些特定類型的集成電路，探討它們在版圖設計方麵獨特的挑戰和方法。 模擬集成電路的版圖設計： 模擬電路對噪聲、寄生效應、匹配性等非常敏感。我們將重點討論模擬電路版圖設計的特殊要求，如器件匹配（Device Matching）、寄生效應的最小化、噪聲隔離、敏感區域的處理等。例如，差分對的版圖設計、運放的版圖設計等。 射頻（RF）集成電路的版圖設計： RF電路工作在高頻段，對電磁乾擾（EMI）、寄生參數（如寄生電容、寄生電感）等非常敏感。我們將介紹RF版圖設計的特殊考慮，如傳輸綫的設計、屏蔽技術、電磁仿真等。 混閤信號集成電路的版圖設計： 混閤信號電路包含模擬和數字部分，版圖設計需要解決數字噪聲對模擬部分的乾擾問題，以及模擬和數字電源/地綫的隔離等。 第五部分：現代版圖設計趨勢與未來展望 我們將簡要介紹當前集成電路版圖設計領域的一些前沿技術和發展趨勢，例如： 先進工藝節點（Advanced Process Nodes）的挑戰： 隨著工藝節點的不斷縮小，如7nm、5nm、3nm等，版圖設計麵臨著前所未有的挑戰，如量子效應、三維堆疊技術（3D IC）等。 先進封裝技術（Advanced Packaging Technologies）： Chiplet、2.5D/3D封裝等新的封裝方式正在改變集成電路的設計和製造格局，對版圖設計也提齣瞭新的要求。 人工智能（AI）在版圖設計中的應用： AI技術正在被引入到版圖設計流程中，以提高效率、優化設計。 本書的特點： 理論與實踐相結閤： 我們不僅提供紮實的理論基礎，還通過大量的實例和圖示，幫助讀者理解抽象的概念。 注重細節與深度： 力求在每一個關鍵環節都做到深入淺齣，避免流於錶麵。 麵嚮未來： 關注行業發展趨勢，為讀者未來的職業發展提供指引。 通過本書的學習，讀者將能夠： 深刻理解集成電路版圖設計的復雜性和重要性。 掌握版圖設計的基本原理、規則和流程。 熟悉主流的版圖設計工具和驗證方法。 能夠分析和解決常見的版圖設計問題。 為進一步深入學習集成電路設計、製造以及相關領域奠定堅實的基礎。 無論您是正在學習電子信息工程、微電子學等相關專業的學生，還是希望轉入集成電路設計行業的工程師，亦或是對芯片製造充滿好奇的愛好者，本書都將是您探索集成電路版圖設計世界的寶貴指南。讓我們一起揭開微觀世界的奧秘，領略芯片製造的無窮魅力！

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都令我印象深刻。作者在講解集成電路版圖設計的各個方麵都顯得遊刃有餘，從基礎的物理設計規則到復雜的版圖布局優化，都進行瞭深入淺齣的闡述。雖然我對這個領域算不上是完全的初學者，但書中很多關於版圖層次、設計約束以及驗證方法的講解，還是讓我豁然開朗。尤其是關於DRC/LVS的章節，不僅講解瞭原理，還結閤瞭實際案例，讓我對這些至關重要的驗證步驟有瞭更深刻的理解。這本書的優點在於它能夠從宏觀到微觀，將抽象的概念具象化，讓讀者能夠逐步掌握版圖設計的精髓。我特彆喜歡書中對不同工藝節點下版圖設計考量的差異性分析，這對於瞭解行業發展趨勢非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於它將集成電路版圖設計這個看似枯燥的技術領域，通過生動形象的語言和邏輯嚴謹的結構，變得易於理解和掌握。作者在編寫這本書時，顯然花瞭很多心思去考慮讀者的接受程度。書中對於一些復雜的概念，例如多晶矽層、金屬層、接觸孔等，都給齣瞭非常清晰的解釋和圖示，讓即使是對版圖設計不太熟悉的讀者也能很快入門。我特彆欣賞書中對於設計規則的講解，並沒有簡單地羅列一堆數字，而是深入分析瞭這些規則背後的物理意義和工程考量，讓我能夠理解為何需要遵循這些規則。這本書的行文流暢，邏輯清晰，讀起來非常舒服，就像是在和一位經驗豐富的老師交流一樣。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己對集成電路版圖設計的理解上瞭一個新的颱階。書中不僅僅是陳述理論知識，更重要的是融入瞭大量的實踐指導和經驗分享。作者在講解EDA工具的使用時，並沒有流於錶麵，而是深入到瞭很多工具的常用命令和技巧，這對於我們這些正在使用這些工具的學生來說，無疑是寶貴的財富。例如，在介紹版圖繪製工具時，書中詳細描述瞭如何進行組件的實例化、連綫的繪製以及屬性的設置，這些都是日常工作中必不可少的技能。另外，書中對一些復雜版圖的構建思路也進行瞭剖析，讓我看到瞭如何將設計理念轉化為具體的版圖實現。這本書的實用性非常強，讓我覺得學到的知識可以直接應用到實際的版圖設計工作中。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的內容對我而言有些過於理論化瞭，缺乏足夠多的實踐案例和代碼示例。雖然它在講解集成電路版圖設計的理論框架方麵做得不錯，但對於如何將這些理論轉化為實際的版圖文件，或者如何調試和優化版圖，則顯得有些力不從心。我更期待書中能夠提供一些完整的項目示例，從頂層設計到最終的版圖輸齣，一步一步地展示整個流程。另外，書中對一些關鍵的軟件操作步驟描述得不夠詳細，這讓我在嘗試復現時感到睏難。作為一個希望將理論與實踐相結閤的學生，我需要更多的指導來連接書本知識和實際操作之間的鴻溝。希望未來的版本能夠增加更多的實戰內容，彌補這方麵的不足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版真的挺讓人頭疼的，插圖和文字之間的間距總是顯得有些擁擠，閱讀起來總覺得不夠舒暢。尤其是那些電路圖，很多細節在印刷齣來後都變得模糊不清，需要湊得很近纔能勉強辨認。本來對集成電路版圖設計就比較吃力，這本書在這方麵又沒能提供一個清晰易懂的視覺體驗，這無疑增加瞭學習的難度。我尤其希望書中在某些關鍵的版圖細節上，能夠有更清晰、放大的示意圖，或者用不同的顔色區分不同的層，這樣會大大降低理解門檻。此外，一些公式和符號的字體也偏小，印刷質量整體上似乎還需要打磨，希望再版時能有所改進，讓讀者能更專注於內容本身，而不是被排版和印刷問題所睏擾。