超大规模集成电路布线技术(新视野电子电气科技丛书) [美] Venky,Ramachand pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Venky，Ramachandran，[美 著

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• 半导体
• 芯片设计
• 物理设计
• 新视野电子电气科技丛书

店铺： 盛德伟业图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302478386

商品编码：29326664032

包装：精装

出版时间：2018-03-01

基本信息

书名:超大规模集成电路布线技术(新视野电子电气科技丛书)

定价：129.00元

售价：103.2元,便宜25.8元,折扣80

作者: Venky,Ramachandran, Pinaki,Ma

出版社：清华大学出版社

出版日期：2018-03-01

ISBN：9787302478386

字数：

页码：333

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书作者Pinaki Mazumder教授是IEEE Fellow和AAAS Fellow，在EDA领域有30年以上的教学、科研和工程经历。

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本书汇集电子设计自动化领域包括作者在内的研究者的*新成果，聚焦超大规模集成电路布线技术，从串行与并行布线模型开始，到各种基本布线算法，兼顾芯片设计中的特定情况，重点讨论了大量的工业界实用的特殊类型布线与*新并行布线器。

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本书注重基础，主要研究迷宫布线算法、总体布线算法、详细布线算法（即通道布线与开关盒布线算法等）和特殊布线算法，具有较高的通用性和实用性，有望推动超大规模集成电路布线工具的持续发展。

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本书既涉及EDA领域“大家”的重要成果，也涵盖作者及其团队30多年的杰出研究，适合计算机与半导体行业从业的工程师、电子设计自动化方面的教学者阅读，也适合研究VLSI电路布局布线算法的高年级硕士生、博士生以及研究学者参考。

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《半导体工业的基石：现代电子设计的精密艺术》 本书旨在深入探讨现代电子产品核心——半导体芯片——的制造流程中至关重要的环节：集成电路（IC）的布线技术。我们生活的世界，从掌中的智能手机到驱动太空探索的复杂设备，无一不依赖于这些微小而强大的集成电路。然而，将亿万个晶体管、电阻、电容等电子元件通过数公里长的导线连接起来，并在仅仅几毫米见方的芯片上实现高效、可靠的信号传输，这是一项充满挑战且极具智慧的工程。本书将聚焦于这一精密艺术背后的科学与技术，揭示现代电子设计的基石是如何搭建起来的。 第一部分：布线技术的基础理论与挑战 在深入具体的布线技术之前，理解其面临的核心挑战至关重要。集成电路的布线层并非简单的“连接线”，而是具有复杂物理特性的导电通道，它们必须在极其微小的空间内高效运作。 信号完整性（Signal Integrity, SI）： 随着集成电路时钟频率的不断提高，信号在布线中的传输速度也随之加快。这导致了各种信号失真现象，如串扰（Crosstalk）、反射（Reflection）、损耗（Loss）和电磁干扰（EMI）。这些问题一旦处理不当，就会导致电路误判、数据错误，甚至整个芯片失效。本书将详细介绍这些信号完整性问题的成因，包括互连线之间的电容和电感耦合、传输线的阻抗匹配、趋肤效应（Skin Effect）等，并初步探讨在设计层面上规避和减轻这些问题的方法。 电源完整性（Power Integrity, PI）： 集成电路需要稳定可靠的电源供应。布线层作为能量传输的通道，其自身的阻抗和寄生效应会对电源电压产生波动，即电压跌落（IR Drop）和电源噪声（Power Noise）。这些波动会影响电路的正常工作，甚至导致逻辑错误。本书将剖析电源完整性问题的根源，如电流急剧变化引起的电感效应、电源分配网络的阻抗特性，以及如何通过优化布线层设计和采用去耦电容来改善电源质量。 时序约束（Timing Constraints）： 在高速数字电路中，信号在不同路径上的传播延迟必须在严格的时序要求内完成，以确保数据的正确采样和逻辑的同步。布线层的长度、宽度、形状以及其与其他元件的相对位置都会影响信号的传播延迟。本书将介绍如何理解和处理时序约束，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）的概念，以及布线延迟的计算和优化方法，例如线绕（Winding）、缓冲插入（Buffer Insertion）等。 热效应（Thermal Effects）： 高密度、高速运行的集成电路会产生大量的热量。布线层作为导电通路，其电阻会产生焦耳热。过高的温度会加速材料的老化，降低器件的可靠性，甚至导致热击穿。本书将探讨布线设计如何影响芯片整体的发热分布，以及如何在设计中考虑热量管理，例如优化布线密度、采用导热性更好的材料等。 第二部分：现代布线技术的核心要素 在理解了布线面临的挑战后，我们转而深入探讨实现这些挑战的技术细节。现代集成电路的布线已经发展成为一个高度复杂且精密的工程领域。 多层金属互连（Multi-Layer Metal Interconnects）： 现代芯片往往包含数十甚至上百层金属互连层，通过通孔（Via）连接起来，形成三维的布线网络。本书将详细介绍多层布线的基本结构，包括金属层、介电层（Dielectric Layer）的材料选择和特性，以及通孔的类型（如盲孔、埋孔、通孔）、结构和设计规则。理解不同金属层的功能分配（例如，顶层金属用于长距离连接，底层金属用于本地连接）以及金属层的优先级也是关键。 设计规则检查（Design Rule Checking, DRC）： 为了确保制造的可行性和电路的可靠性，集成电路设计必须遵循一系列由晶圆厂提供的设计规则。这些规则涵盖了线宽、线距、通孔尺寸、金属层之间的最小间距、通孔与金属的对齐要求等。本书将解释DRC的核心作用，以及在布线设计过程中如何严格遵守这些规则，并探讨DRC工具的工作原理。 寄生参数提取（Parasitic Extraction）： 布线层的导线、通孔等都会产生电容、电阻和电感等寄生参数。这些参数对信号完整性和电源完整性有着直接的影响。本书将介绍寄生参数提取的过程，包括基于几何形状的提取方法（如线电容、线电感模型）以及考虑了物理效应的更复杂的提取技术。了解这些寄生参数是进行精确仿真和优化的基础。 布线策略与算法（Routing Strategies and Algorithms）： 将数百万甚至数十亿个连接点高效地连接起来，需要复杂的布线算法。本书将介绍一些经典的布线算法，如流水线布线（Maze Routing）、通道布线（Channel Routing）和门级布线（Global Routing & Detailed Routing）等。虽然具体的算法细节可能较为深奥，但本书将侧重于理解这些算法的基本思想，例如如何在高密度区域找到路径、如何处理拥塞（Congestion）以及如何优化布线长度和锐角。 先进互连技术（Advanced Interconnect Technologies）： 随着芯片特征尺寸的不断缩小，传统的金属互连技术面临瓶颈。本书将介绍一些先进的互连技术，如铜互连（Copper Interconnect）相对于铝互连的优势，低介电常数（Low-k）介电材料的应用以降低电容效应，以及更先进的纳米线（Nanoribbons）或碳纳米管（Carbon Nanotubes）等潜在的未来互连材料。 第三部分：布线设计中的优化与验证 布线设计并非一次性的过程，而是一个持续迭代和优化的过程，需要通过各种工具和方法进行验证，以确保最终设计的质量。 布局布线协同设计（Placement-Routing Co-design）： 芯片的布局（Placement）和布线（Routing）是相互影响的。良好的布局可以为布线提供更优越的条件，而布线结果也会反过来影响布局的优化。本书将探讨布局布线协同设计的重要性，以及如何在设计流程中实现两者的有效协同，例如在布局阶段预留布线资源。 功耗优化（Power Optimization）： 降低集成电路的功耗是当前和未来的重要设计目标。布线技术在功耗优化中扮演着重要角色。本书将介绍如何通过优化布线路径减少线驱动器的功耗，如何通过动态电压频率调整（DVFS）配合布线策略来管理功耗，以及如何利用布线层实现局部功耗管理。 可靠性设计（Reliability Design）： 集成电路的可靠性是其能否在实际应用中长期稳定工作的关键。布线层的设计对可靠性有直接影响，例如金属迁移（Electromigration）是由于电流密度过高导致金属原子迁移而产生的故障。本书将探讨在布线设计中如何考虑可靠性问题，例如通过限制电流密度、优化线宽和通孔设计来减缓金属迁移。 仿真与验证（Simulation and Verification）： 在芯片制造之前，必须通过大量的仿真和验证来确保设计的正确性。本书将介绍布线设计过程中常用的仿真工具，如SPICE仿真器用于电路级仿真，以及专门的信号完整性、电源完整性仿真工具。同时，也将探讨形式验证（Formal Verification）等技术在布线规则检查和功能验证中的应用。 新兴布线趋势（Emerging Routing Trends）： 随着摩尔定律的推进和新材料、新工艺的出现，集成电路布线技术也在不断演进。本书将简要介绍一些前沿的布线趋势，如3D IC（三维集成电路）中的垂直互连技术，chiplet（芯粒）技术中的chip-to-chip互连挑战，以及利用机器学习（Machine Learning）优化布线算法的可能性。 结语 集成电路布线技术是现代电子产品性能、可靠性和功耗的决定性因素之一。它是一门集物理、数学、计算机科学和工程实践于一体的交叉学科。本书希望通过对布线基础理论、核心技术、优化策略以及前沿趋势的深入剖析，为读者提供一个全面而深刻的认识。掌握了这些布线技术的精髓，才能真正理解那些我们日常生活中不可或缺的电子设备是如何被创造出来的，并为未来的电子设计领域贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一位对半导体行业抱有职业憧憬的新晋工程师而言，这本书的名字简直就像是一盏指引方向的明灯。我一直认为，理解一颗芯片的设计和制造过程，就像解剖一位精密机械师的作品，每一个部件的摆放、每一条线路的连接，都蕴含着设计者的智慧和对性能的极致追求。“布线技术”正是这一过程中的关键环节，它直接影响着芯片的功耗、速度、可靠性以及最终的成本。我非常期待这本书能够深入浅出地解析在超大规模集成电路设计中，布线所面临的挑战，例如信号完整性问题、功耗优化、时序收敛等等。我希望能够学习到一些前沿的布线策略和优化方法，了解当前行业内最新的技术趋势，比如多层布线、三维堆叠技术，甚至是纳米级别的精密连接。这本书，我期望它能成为我的案头宝典，在我遇到设计瓶颈时，提供解决问题的思路和灵感，帮助我逐步成长为一名合格的IC设计工程师，为推动中国集成电路产业的发展贡献自己的一份力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，让我瞬间联想到了那些在实验室里，工程师们夜以继日地攻克技术难关的场景。我是一名对硬件开发怀有极大热情的电子爱好者，虽然我的技术水平还比较初级，但我对高性能计算和人工智能等前沿技术的发展有着浓厚的兴趣。我深知，这些技术的实现，离不开强大的计算能力，而算力的提升，很大程度上取决于集成电路的进步。“布线技术”听起来就像是电路设计的“血管”和“神经”，是保证信息高效流通的关键。我好奇的是，在如此微小的芯片上，如何才能实现如此庞大而复杂的连接？是否存在一些独特的布线规则和算法，能够最大程度地优化信号传输，降低功耗，提高芯片的性能？我期待这本书能够为我解答这些疑问，并且能够让我对集成电路的内部构造有一个更清晰的认识，即使我无法掌握所有深奥的理论，也能从中获得一些启发，为我未来的学习和实践打下基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让人瞬间联想到那些厚重、严谨的学术巨著，仿佛一翻开就能置身于微观世界的精密工程之中。我之所以对它产生兴趣，更多的是源于对“超大规模集成电路”这个词汇背后蕴含的科技力量的向往。我并非专业出身，但一直对电子科技领域的发展有着浓厚的关注，尤其是那些能够驱动现代社会运行的底层技术。想象一下，在指甲盖大小的芯片上，集成着数以亿计甚至万亿计的晶体管，它们以难以置信的速度协同工作，处理着海量的信息，支撑着我们日常生活的方方面面——智能手机、高性能计算机、先进的医疗设备，甚至是深空探测器，无不依赖于此。而“布线技术”这个词，则将我拉到了这个宏大概念的具体实现层面。我好奇的是，如何才能在如此微小的空间内，巧妙地布置这些连接不同功能单元的“导线”？它们之间是如何避免信号干扰的？如何保证信号的传输效率和稳定性？这背后一定涉及着极其复杂的物理学原理、材料科学知识以及精密的制造工艺。这本书，即便我无法完全读懂其中的每一个技术细节，单是体会作者在字里行间流露出的那种对科学的执着和对工程的严谨，也足以让我受益匪浅，感受到科技进步的魅力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注半导体产业的科技评论员，我看到这本书的书名，首先想到的是“技术壁垒”和“核心竞争力”。“超大规模集成电路”本身就是现代科技的皇冠明珠，而“布线技术”更是其中最核心、最具挑战性的环节之一。我期待这本书能够提供一个关于这一领域的权威解读，深入剖析当前国际上在超大规模集成电路布线技术方面的最新进展和发展趋势。这不仅仅关乎芯片的性能和成本，更直接影响着一个国家在集成电路领域的自主研发能力和产业话语权。我希望这本书能够为读者，尤其是产业界和学术界的专业人士，提供一个全面的技术概览，包括但不限于先进的布线算法、EDA工具的应用、以及在材料科学和制造工艺方面的创新。通过阅读这本书，我希望能更清晰地认识到，在激烈的国际竞争中，我国在这一关键技术领域面临的挑战和机遇，从而为推动相关政策和技术研发提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对科技发展史充满好奇的普通读者，我被这本书的书名所吸引，它勾勒出了一个我既熟悉又陌生的世界。我们每天都在享受科技带来的便利，但却鲜少去探究其背后的复杂工艺。“超大规模集成电路”听起来就如同科幻小说中的概念，而“布线技术”则是一个更加具象化的挑战。我脑海中浮现出那些如同城市交通网络般复杂的微小线路，它们是如何在纳米尺度下被精确绘制和连接的？这背后一定蕴含着人类智慧的结晶，是对物理定律的深刻理解和对工程技术的精湛运用。我渴望了解，这些看似微不足道的“线”，是如何承载着我们今天所依赖的庞大信息流？它们是否如同神经系统一样，将芯片的各个功能单元连接起来，使其能够高效运转？这本书，我希望它能打开我认知世界的新窗口，让我看到那些隐藏在电子产品背后，默默工作的科技奇迹，从而更加深刻地理解我们所处的这个信息时代。