基於ZENI的集成電路設計與實現技術 周生明,鄧小鶯,馬芝,龔麗偉,硃明程 9787560 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周生明，鄧小鶯，馬芝，龔麗偉，硃明程 著

圖書標籤:

• 集成電路設計
• ZENI
• 模擬電路
• 數字電路
• EDA
• 芯片設計
• 電路實現
• 射頻電路
• 低功耗設計
• 混閤信號電路

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560632193

商品編碼：29290818521

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2013-10-01

基本信息

書名：基於ZENI的集成電路設計與實現技術

定價：26.00元

作者：周生明,鄧小鶯,馬芝,龔麗偉,硃明程

齣版社：西安電子科技大學齣版社

齣版日期：2013-10-01

ISBN：9787560632193

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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內容提要

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基於ZENI的集成電路設計與實現技術

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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精煉微電子，智造未來：集成電路設計與實現的創新之路 在信息技術飛速發展的浪潮中，集成電路（Integrated Circuit, IC）作為現代電子信息産業的基石，其設計與實現技術的進步直接驅動著整個科技領域的革新。從智能手機到高性能計算，從物聯網傳感器到人工智能芯片，無處不閃耀著集成電路設計的智慧光芒。本書旨在深入探討集成電路設計與實現的最新技術、方法論以及前沿趨勢，為讀者提供一個全麵而係統的知識框架，助力研究人員、工程師及相關專業學生掌握集成電路設計的核心要義，並洞悉行業未來發展方嚮。 第一部分：集成電路設計的基礎理論與流程 集成電路設計是一個復雜且高度精密的係統工程，涉及多個層麵的抽象和轉化。本部分將從最基礎的理論齣發，係統梳理集成電路的設計流程，幫助讀者建立起對整個設計鏈條的清晰認知。 數字集成電路設計概述： 我們將首先介紹數字集成電路設計的基本概念，包括邏輯門、觸發器、寄存器、加法器等基本邏輯單元的構建原理，以及如何利用這些單元組閤實現更復雜的數字邏輯功能。重點將闡述硬件描述語言（HDL）在現代數字IC設計中的核心作用，例如Verilog和VHDL，介紹其語法結構、建模方式以及在邏輯綜閤、功能仿真中的應用。讀者將瞭解到如何從高層次的算法描述，通過HDL語言逐步轉化為可綜閤的RTL（Register-Transfer Level）代碼。 模擬集成電路設計基礎： 與數字IC設計不同，模擬IC設計關注的是連續變化的電信號，其精度和性能要求往往更為苛刻。本部分將深入講解模擬IC設計的核心元件，如MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）和BJT（雙極結型晶體管）的工作原理、特性參數以及模型。我們將詳細介紹各種模擬電路模塊的設計，包括電流鏡、差分放大器、運算放大器、濾波器、電壓基準源、數據轉換器（ADC/DAC）等。此外，還將探討模擬IC設計中對噪聲、失真、功耗和綫性度的嚴格要求，以及相應的優化策略。 混閤信號集成電路設計： 現實世界中的許多應用需要同時處理數字信號和模擬信號，因此混閤信號集成電路的設計變得尤為重要。本部分將介紹混閤信號IC設計麵臨的挑戰，如數字噪聲對模擬電路的乾擾，以及模擬信號的時鍾抖動對數字信號的影響。我們將重點討論如何在同一芯片上有效集成模擬和數字模塊，以及如何進行跨域的仿真和驗證。例如，數據轉換器（ADC/DAC）作為混閤信號設計的典型代錶，我們將詳細解析其內部結構、設計權衡以及性能指標。 集成電路設計流程詳解： 本部分將係統地介紹從概念到最終芯片的完整設計流程。這包括： 需求分析與規格定義： 如何根據應用需求，精確定義芯片的功能、性能、功耗和成本等指標。 架構設計： 在高層次上規劃芯片的整體結構，劃分功能模塊，確定數據流和控製流。 邏輯設計（RTL編碼）： 使用HDL語言描述芯片的功能，是數字IC設計的核心步驟。 邏輯綜閤： 將HDL代碼轉換為門級網錶，是設計流程中的關鍵轉化環節。 靜態時序分析（STA）： 檢查電路的時序是否滿足設計要求，確保芯片在最高工作頻率下可靠運行。 物理設計： 包括布局（Placement）和布綫（Routing），將門級網錶轉化為實際的版圖（Layout）。 版圖驗證（DRC/LVS）： 檢查版圖是否符閤製造工藝規則，以及版圖是否與電路原理圖一緻。 功耗分析與優化： 識彆和消除功耗瓶頸，實現低功耗設計。 信號完整性與電源完整性分析： 解決高速信號傳輸中的串擾、反射等問題，確保電源網絡穩定。 製造與封裝： 將設計好的版圖交由晶圓廠製造，並進行後續的封裝測試。 可測試性設計（DFT）： 在設計階段引入測試結構，以提高芯片的可測試性和故障診斷能力。 第二部分：先進的集成電路設計技術與方法 隨著摩爾定律的延續和計算能力的爆炸式增長，集成電路設計麵臨著前所未有的挑戰和機遇。本部分將聚焦於當前最前沿的設計技術和方法，為讀者提供更深入的視野。 高級工藝節點設計： 隨著半導體製造工藝進入7nm、5nm甚至更小的節點，設計團隊需要應對更小的器件尺寸、更高的漏電、更復雜的物理效應（如量子效應、短溝道效應）以及更嚴格的設計規則。本部分將探討在這些先進工藝節點下進行IC設計時遇到的特殊挑戰，包括寄生效應的建模、新的器件模型、以及對版圖設計和驗證的更高要求。 低功耗集成電路設計： 在移動設備、物聯網和大規模數據中心等領域，功耗始終是製約性能和續航的關鍵因素。本部分將深入研究各種低功耗設計技術，包括： 門級功耗優化： 如使用低功耗標準單元庫、動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控（Clock Gating）等。 電路級功耗優化： 如電源門控（Power Gating）、多電壓域設計（Multi-Voltage Domain Design）、亞閾值電路（Sub-threshold Circuit）設計等。 架構級功耗優化： 如采用高效的算法和架構、共享資源、數據壓縮等。 嵌入式係統功耗管理： 結閤軟件和硬件，實現更精細的功耗控製。 高性能集成電路設計： 追求極緻性能是許多高端應用的核心需求，如高性能計算、人工智能加速器、圖形處理器等。本部分將探討實現高性能的各種設計策略： 並行處理與流水綫技術： 如何通過增加計算單元和優化指令流，提高吞吐量。 緩存層次結構設計： 高效的緩存係統是提升訪存性能的關鍵。 互連網絡設計： 在多核處理器和SoC（System on Chip）中，高效的片上網絡（NoC）設計至關重要。 時鍾樹綜閤（CTS）： 確保時鍾信號在芯片內部的低偏斜和低抖動，是達到高性能的基礎。 超頻與性能提升技術： 探討動態頻率調整、睿頻技術等。 片上係統（SoC）設計： 現代集成電路設計越來越傾嚮於將多種功能集成到單一芯片上，即SoC。本部分將詳細介紹SoC的設計理念、關鍵技術和挑戰： IP（Intellectual Property）集成： 如何有效地集成來自不同供應商的IP核，以及IP接口標準（如AMBA AXI）的應用。 總綫與互連： 設計高效的總綫協議和片上網絡，以連接不同的IP核。 功耗與性能協同管理： 在復雜的SoC係統中，如何在功耗和性能之間進行權衡和優化。 驗證策略： 針對SoC的復雜性，開發高效的驗證方法至關重要。 新興設計技術與概念： 3D IC（三維集成電路）： 探討垂直堆疊技術在提升性能、降低功耗和減小尺寸方麵的潛力，以及其設計和製造挑戰。 存內計算（In-Memory Computing）： 結閤存儲和計算，減少數據搬運，提升能效，特彆是在AI領域。 神經形態計算芯片： 模擬人腦神經網絡結構，實現高效的智能計算。 異構計算： 如何在同一芯片上集成不同類型的處理器（如CPU、GPU、DSP、FPGA），以適應不同任務的需求。 第三部分：集成電路設計的驗證與測試 集成電路設計完成後，必須經過嚴格的驗證和測試，以確保其功能正確性、性能達標以及可靠性。本部分將深入探討IC設計的驗證與測試技術。 仿真技術： 功能仿真： 驗證電路邏輯功能是否與設計規格一緻。 時序仿真： 考慮門延遲和綫延遲，檢查電路的時序性能。 功率仿真： 估算和分析電路的功耗。 形式驗證： 使用數學方法證明電路設計屬性的正確性，減少仿真測試的盲點。 靜態驗證技術： 靜態時序分析（STA）： 如前所述，是驗證時序性能的關鍵。 靜態功耗分析： 估算電路的靜態功耗。 靜態邏輯驗證： 檢查邏輯設計中的潛在錯誤，如組閤迴路、鎖存器等。 驗證方法學： 自頂嚮下驗證： 從係統級開始，逐步細化到模塊級。 驗證IP（VIP）與驗證平颱： 構建可復用的驗證組件和平颱，提高驗證效率。 約束隨機驗證（CV）： 通過約束和隨機激勵的結閤，生成大量的測試用例，提高驗證的完備性。 斷言（Assertions）： 在HDL代碼中嵌入驗證斷言，在仿真過程中實時檢查設計行為。 可測試性設計（DFT）： 掃描鏈（Scan Chain）： 將寄存器連接成鏈，便於狀態的加載和讀齣，提高測試覆蓋率。 內置自測試（BIST）： 在芯片內部集成測試電路，實現自主測試。 邊界掃描（Boundary Scan）： 用於闆級測試和係統級調試。 故障建模與測試嚮量生成： 識彆潛在的故障模式，並生成能檢測這些故障的測試嚮量。 物理驗證： 設計規則檢查（DRC）： 確保版圖符閤製造工藝規則。 版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）： 驗證版圖是否準確地反映瞭電路設計。 寄生參數提取： 從版圖中提取電路的寄生電阻和電容，用於更精確的仿真。 第四部分：集成電路産業的未來展望 集成電路産業正經曆著深刻的變革，技術創新、市場需求和全球格局都在不斷演變。本部分將探討集成電路設計的未來發展趨勢。 人工智能與機器學習對IC設計的影響： AI將助力IC設計的智能化，例如AI輔助的布局布綫、AI驅動的驗證、AI推理芯片的設計等。同時，AI應用本身對高性能、低功耗的專用IC提齣瞭巨大需求。 新興計算範式： 除瞭傳統的馮·諾依曼架構，量子計算、光計算、生物計算等新興計算範式的發展，將對未來的IC設計提齣新的挑戰和機遇。 可持續發展與綠色IC設計： 隨著全球對環境問題的關注日益增加，如何設計更節能、更環保的集成電路，以及如何優化製造過程以減少環境影響，將成為重要的發展方嚮。 開放硬件與IP生態係統： 開放指令集架構（如RISC-V）的興起，以及開放IP核的廣泛應用，正在重塑IC設計的生態係統，降低設計門檻，加速創新。 人纔培養與技術交流： 集成電路設計是一個高度專業化的領域，對人纔的需求巨大。加強教育投入，促進國際技術交流與閤作，是推動産業持續發展的關鍵。 本書力求通過深入淺齣的講解、詳實的案例分析和前沿的技術展望，為讀者構建一個關於集成電路設計與實現技術的全麵知識體係。無論您是初涉此領域的學生，還是經驗豐富的工程師，都能從中獲得啓發和價值，共同推動集成電路技術嚮更精、更快、更強的方嚮邁進，為構建一個更加智能、互聯的未來貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，那種深邃的藍色調配上銀灰色的字體，給人一種既專業又充滿未來科技感的印象。我原本是衝著書名中那個“ZENI”的縮寫來的，我對新興的集成電路設計方法論一直保持著極大的好奇心，特彆是那些聲稱能帶來革命性效率提升的框架。然而，當我翻開前幾頁，我發現這本書的開篇更像是一份詳盡的行業綜述，而非直接切入核心技術的“乾貨”。它花瞭大量的篇幅去鋪陳當前半導體行業麵臨的挑戰，比如摩爾定律的放緩、功耗牆的日益嚴峻，以及異構計算架構的興起。這種宏觀的敘事方式，雖然能讓初學者快速建立起一個行業背景知識體係，但對於像我這樣已經浸淫行業多年，期望立刻看到具體設計流程和代碼示例的資深工程師來說，略顯冗長。它像是一位博學的教授在課前先給大傢做瞭一場精彩的曆史迴顧，讓人對即將到來的內容抱有更高的期待，但緊隨其後的章節似乎並沒有立即滿足這種迫切感，而是繼續在理論基礎和規範標準上進行打磨。我希望接下來的內容能盡快進入到具體工具鏈的介紹，畢竟，再好的理論也需要落地的實現來支撐其價值。這本書的語言風格非常嚴謹，幾乎沒有多餘的修飾，每一個句子都像是一個經過精確計算的邏輯門，傳遞著明確的信息。

評分☆☆☆☆☆

從編輯的角度來看，這本書的索引做得相當詳盡，對於快速定位特定術語或公式非常有幫助。這一點必須予以肯定，它極大地提升瞭我在需要快速查閱資料時的效率。這本書的敘事節奏在我看來，前半部分略顯緩慢，聚焦於基礎概念的重新梳理和行業背景的鋪陳，這對於我這個已經對基礎瞭如指掌的讀者來說，是一種知識的重復攝入。然而，一旦進入到大約三分之二的位置，它的節奏突然加快，開始密集地拋齣各種復雜的技術點和跨學科的知識融閤，比如將機器學習算法引入到布局布綫階段的優化策略。這種後期的爆發力是驚人的，它確實展示瞭該領域的前沿思考。但這種前鬆後緊的結構，使得讀者需要極大的毅力來堅持度過前期的鋪墊。如果能將一些基礎概念的介紹精簡，或者通過交叉引用而非重復敘述的方式來處理，讓讀者能更快地抵達那些真正具有創新性的核心內容，這本書的整體閱讀體驗將會更加流暢和令人振奮。總而言之，這是一部內容紮實、結構宏大的著作，但它的閱讀麯綫需要讀者付齣一定的耐心去適應。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試從這本書中尋找一些關於“模塊化設計”和“IP復用”的實際案例，因為這正是我目前項目組急需解決的痛點。書中確實提到瞭這些概念的重要性，並將其提升到瞭戰略高度，強調瞭設計抽象層級的劃分對於項目成功至關重要的作用。然而，當我翻到那些本應展示實際代碼片段或係統級框圖的部分時，內容卻顯得有些保守和概括。它更多地是在描述“應該”如何做，而非“如何具體地”實現。比如，在討論接口協議的封裝時，我期待能看到一些僞代碼或者基於Verilog/SystemVerilog的結構化範例來展示最佳實踐，但取而代之的，是對於設計規範文檔（Design Specification Document）的冗長描述。這讓我感覺，這本書在理論的廣度上做得非常齣色，覆蓋瞭從前端到後端設計流程的各個方麵，但在實踐的深度上似乎有所保留。這可能是齣於版權或保密性的考慮，但對於希望將書本知識立即轉化為生産力的讀者而言，這種“隻可意會不可言傳”的感覺多少有些令人氣餒。整體而言，它更像是一本理念指導手冊，而不是一本操作指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者團隊陣容強大，這從書名後的作者列錶就可以看齣來，匯集瞭多位業內專傢的智慧，這無疑是其權威性的保證。在閱讀涉及流片反饋和良率分析的章節時，我深切感受到瞭這種團隊優勢帶來的深度。他們對不同工藝節點下的潛在陷阱有著非常敏銳的洞察力，對於如何通過設計手段來規避製造缺陷，提供瞭不少獨到的見解。特彆是關於DFM（Design for Manufacturability）的討論，書中的角度非常新穎，不像傳統教科書那樣僅僅停留在光刻規則的層麵，而是深入到瞭材料特性和薄膜堆疊對信號完整性的影響。然而，這類高級討論的代價是，這本書對EDA工具鏈的特定版本和配置幾乎沒有提及。在一個快速迭代的軟件環境中，工具版本的差異常常會導緻設計流程的巨大變化。我非常希望作者能提供一個附帶的勘誤錶或在綫資源鏈接，說明書中示例或流程是基於哪個版本的Cadence或Synopsys套件開發的。否則，讀者在實際操作中很可能會因為工具版本的不兼容而陷入睏境，這對於一本旨在教授“實現技術”的書來說，是一個不小的疏忽。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量確實達到瞭業界一流的水準，紙張的選擇很有分量感，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺這是一本值得收藏的參考書。我特彆欣賞作者們在章節結構上的精心布局，每一個技術點的過渡都處理得非常自然流暢，像是流水綫上的各個工序銜接得天衣無縫。不過，在深入閱讀瞭一些關於寄存器傳輸級（RTL）優化的章節後，我發現書中對某些關鍵算法的推導過程略顯跳躍。例如，在討論到一個關於時序收斂的優化模型時，書本直接給齣瞭最終的數學錶達式，而缺少瞭中間幾個關鍵的假設條件和證明步驟。這對於那些需要深刻理解底層原理以應對復雜設計問題的工程師來說，構成瞭一道不小的理解屏障。我不得不頻繁地查閱外部資料來填補這些“黑箱”部分，這無疑打斷瞭閱讀的沉浸感。如果作者能在這些高難度的數學推導環節增加一些圖示或者更詳盡的文字解釋，哪怕隻是在附錄中補充，都將極大地提升這本書的實用價值。它更像是一份高度提煉的會議論文集，而非一本循序漸進的教學手冊，這使得它更適閤作為高級研究人員的案頭工具書，而非本科生的入門教材。