超大規模集成電路布綫技術(新視野電子電氣科技叢書) [美] Venky,Ramachand pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Venky，Ramachandran，[美 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 布綫
• 超大規模集成電路
• VLSI
• 電子設計自動化
• EDA
• 半導體
• 芯片設計
• 物理設計
• 新視野電子電氣科技叢書

店鋪： 盛德偉業圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302478386

商品編碼：29326664032

包裝：精裝

齣版時間：2018-03-01

基本信息

書名:超大規模集成電路布綫技術(新視野電子電氣科技叢書)

定價：129.00元

售價：103.2元,便宜25.8元,摺扣80

作者: Venky,Ramachandran, Pinaki,Ma

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2018-03-01

ISBN：9787302478386

字數：

頁碼：333

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書作者Pinaki Mazumder教授是IEEE Fellow和AAAS Fellow，在EDA領域有30年以上的教學、科研和工程經曆。

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本書匯集電子設計自動化領域包括作者在內的研究者的*新成果，聚焦超大規模集成電路布綫技術，從串行與並行布綫模型開始，到各種基本布綫算法，兼顧芯片設計中的特定情況，重點討論瞭大量的工業界實用的特殊類型布綫與*新並行布綫器。

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本書注重基礎，主要研究迷宮布綫算法、總體布綫算法、詳細布綫算法（即通道布綫與開關盒布綫算法等）和特殊布綫算法，具有較高的通用性和實用性，有望推動超大規模集成電路布綫工具的持續發展。

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本書既涉及EDA領域“大傢”的重要成果，也涵蓋作者及其團隊30多年的傑齣研究，適閤計算機與半導體行業從業的工程師、電子設計自動化方麵的教學者閱讀，也適閤研究VLSI電路布局布綫算法的高年級碩士生、博士生以及研究學者參考。

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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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《半導體工業的基石：現代電子設計的精密藝術》 本書旨在深入探討現代電子産品核心——半導體芯片——的製造流程中至關重要的環節：集成電路（IC）的布綫技術。我們生活的世界，從掌中的智能手機到驅動太空探索的復雜設備，無一不依賴於這些微小而強大的集成電路。然而，將億萬個晶體管、電阻、電容等電子元件通過數公裏長的導綫連接起來，並在僅僅幾毫米見方的芯片上實現高效、可靠的信號傳輸，這是一項充滿挑戰且極具智慧的工程。本書將聚焦於這一精密藝術背後的科學與技術，揭示現代電子設計的基石是如何搭建起來的。 第一部分：布綫技術的基礎理論與挑戰 在深入具體的布綫技術之前，理解其麵臨的核心挑戰至關重要。集成電路的布綫層並非簡單的“連接綫”，而是具有復雜物理特性的導電通道，它們必須在極其微小的空間內高效運作。 信號完整性（Signal Integrity, SI）： 隨著集成電路時鍾頻率的不斷提高，信號在布綫中的傳輸速度也隨之加快。這導緻瞭各種信號失真現象，如串擾（Crosstalk）、反射（Reflection）、損耗（Loss）和電磁乾擾（EMI）。這些問題一旦處理不當，就會導緻電路誤判、數據錯誤，甚至整個芯片失效。本書將詳細介紹這些信號完整性問題的成因，包括互連綫之間的電容和電感耦閤、傳輸綫的阻抗匹配、趨膚效應（Skin Effect）等，並初步探討在設計層麵上規避和減輕這些問題的方法。 電源完整性（Power Integrity, PI）： 集成電路需要穩定可靠的電源供應。布綫層作為能量傳輸的通道，其自身的阻抗和寄生效應會對電源電壓産生波動，即電壓跌落（IR Drop）和電源噪聲（Power Noise）。這些波動會影響電路的正常工作，甚至導緻邏輯錯誤。本書將剖析電源完整性問題的根源，如電流急劇變化引起的電感效應、電源分配網絡的阻抗特性，以及如何通過優化布綫層設計和采用去耦電容來改善電源質量。 時序約束（Timing Constraints）： 在高速數字電路中，信號在不同路徑上的傳播延遲必須在嚴格的時序要求內完成，以確保數據的正確采樣和邏輯的同步。布綫層的長度、寬度、形狀以及其與其他元件的相對位置都會影響信號的傳播延遲。本書將介紹如何理解和處理時序約束，包括建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）的概念，以及布綫延遲的計算和優化方法，例如綫繞（Winding）、緩衝插入（Buffer Insertion）等。 熱效應（Thermal Effects）： 高密度、高速運行的集成電路會産生大量的熱量。布綫層作為導電通路，其電阻會産生焦耳熱。過高的溫度會加速材料的老化，降低器件的可靠性，甚至導緻熱擊穿。本書將探討布綫設計如何影響芯片整體的發熱分布，以及如何在設計中考慮熱量管理，例如優化布綫密度、采用導熱性更好的材料等。 第二部分：現代布綫技術的核心要素 在理解瞭布綫麵臨的挑戰後，我們轉而深入探討實現這些挑戰的技術細節。現代集成電路的布綫已經發展成為一個高度復雜且精密的工程領域。 多層金屬互連（Multi-Layer Metal Interconnects）： 現代芯片往往包含數十甚至上百層金屬互連層，通過通孔（Via）連接起來，形成三維的布綫網絡。本書將詳細介紹多層布綫的基本結構，包括金屬層、介電層（Dielectric Layer）的材料選擇和特性，以及通孔的類型（如盲孔、埋孔、通孔）、結構和設計規則。理解不同金屬層的功能分配（例如，頂層金屬用於長距離連接，底層金屬用於本地連接）以及金屬層的優先級也是關鍵。 設計規則檢查（Design Rule Checking, DRC）： 為瞭確保製造的可行性和電路的可靠性，集成電路設計必須遵循一係列由晶圓廠提供的設計規則。這些規則涵蓋瞭綫寬、綫距、通孔尺寸、金屬層之間的最小間距、通孔與金屬的對齊要求等。本書將解釋DRC的核心作用，以及在布綫設計過程中如何嚴格遵守這些規則，並探討DRC工具的工作原理。 寄生參數提取（Parasitic Extraction）： 布綫層的導綫、通孔等都會産生電容、電阻和電感等寄生參數。這些參數對信號完整性和電源完整性有著直接的影響。本書將介紹寄生參數提取的過程，包括基於幾何形狀的提取方法（如綫電容、綫電感模型）以及考慮瞭物理效應的更復雜的提取技術。瞭解這些寄生參數是進行精確仿真和優化的基礎。 布綫策略與算法（Routing Strategies and Algorithms）： 將數百萬甚至數十億個連接點高效地連接起來，需要復雜的布綫算法。本書將介紹一些經典的布綫算法，如流水綫布綫（Maze Routing）、通道布綫（Channel Routing）和門級布綫（Global Routing & Detailed Routing）等。雖然具體的算法細節可能較為深奧，但本書將側重於理解這些算法的基本思想，例如如何在高密度區域找到路徑、如何處理擁塞（Congestion）以及如何優化布綫長度和銳角。 先進互連技術（Advanced Interconnect Technologies）： 隨著芯片特徵尺寸的不斷縮小，傳統的金屬互連技術麵臨瓶頸。本書將介紹一些先進的互連技術，如銅互連（Copper Interconnect）相對於鋁互連的優勢，低介電常數（Low-k）介電材料的應用以降低電容效應，以及更先進的納米綫（Nanoribbons）或碳納米管（Carbon Nanotubes）等潛在的未來互連材料。 第三部分：布綫設計中的優化與驗證 布綫設計並非一次性的過程，而是一個持續迭代和優化的過程，需要通過各種工具和方法進行驗證，以確保最終設計的質量。 布局布綫協同設計（Placement-Routing Co-design）： 芯片的布局（Placement）和布綫（Routing）是相互影響的。良好的布局可以為布綫提供更優越的條件，而布綫結果也會反過來影響布局的優化。本書將探討布局布綫協同設計的重要性，以及如何在設計流程中實現兩者的有效協同，例如在布局階段預留布綫資源。 功耗優化（Power Optimization）： 降低集成電路的功耗是當前和未來的重要設計目標。布綫技術在功耗優化中扮演著重要角色。本書將介紹如何通過優化布綫路徑減少綫驅動器的功耗，如何通過動態電壓頻率調整（DVFS）配閤布綫策略來管理功耗，以及如何利用布綫層實現局部功耗管理。 可靠性設計（Reliability Design）： 集成電路的可靠性是其能否在實際應用中長期穩定工作的關鍵。布綫層的設計對可靠性有直接影響，例如金屬遷移（Electromigration）是由於電流密度過高導緻金屬原子遷移而産生的故障。本書將探討在布綫設計中如何考慮可靠性問題，例如通過限製電流密度、優化綫寬和通孔設計來減緩金屬遷移。 仿真與驗證（Simulation and Verification）： 在芯片製造之前，必須通過大量的仿真和驗證來確保設計的正確性。本書將介紹布綫設計過程中常用的仿真工具，如SPICE仿真器用於電路級仿真，以及專門的信號完整性、電源完整性仿真工具。同時，也將探討形式驗證（Formal Verification）等技術在布綫規則檢查和功能驗證中的應用。 新興布綫趨勢（Emerging Routing Trends）： 隨著摩爾定律的推進和新材料、新工藝的齣現，集成電路布綫技術也在不斷演進。本書將簡要介紹一些前沿的布綫趨勢，如3D IC（三維集成電路）中的垂直互連技術，chiplet（芯粒）技術中的chip-to-chip互連挑戰，以及利用機器學習（Machine Learning）優化布綫算法的可能性。 結語 集成電路布綫技術是現代電子産品性能、可靠性和功耗的決定性因素之一。它是一門集物理、數學、計算機科學和工程實踐於一體的交叉學科。本書希望通過對布綫基礎理論、核心技術、優化策略以及前沿趨勢的深入剖析，為讀者提供一個全麵而深刻的認識。掌握瞭這些布綫技術的精髓，纔能真正理解那些我們日常生活中不可或缺的電子設備是如何被創造齣來的，並為未來的電子設計領域貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，讓我瞬間聯想到瞭那些在實驗室裏，工程師們夜以繼日地攻剋技術難關的場景。我是一名對硬件開發懷有極大熱情的電子愛好者，雖然我的技術水平還比較初級，但我對高性能計算和人工智能等前沿技術的發展有著濃厚的興趣。我深知，這些技術的實現，離不開強大的計算能力，而算力的提升，很大程度上取決於集成電路的進步。“布綫技術”聽起來就像是電路設計的“血管”和“神經”，是保證信息高效流通的關鍵。我好奇的是，在如此微小的芯片上，如何纔能實現如此龐大而復雜的連接？是否存在一些獨特的布綫規則和算法，能夠最大程度地優化信號傳輸，降低功耗，提高芯片的性能？我期待這本書能夠為我解答這些疑問，並且能夠讓我對集成電路的內部構造有一個更清晰的認識，即使我無法掌握所有深奧的理論，也能從中獲得一些啓發，為我未來的學習和實踐打下基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對科技發展史充滿好奇的普通讀者，我被這本書的書名所吸引，它勾勒齣瞭一個我既熟悉又陌生的世界。我們每天都在享受科技帶來的便利，但卻鮮少去探究其背後的復雜工藝。“超大規模集成電路”聽起來就如同科幻小說中的概念，而“布綫技術”則是一個更加具象化的挑戰。我腦海中浮現齣那些如同城市交通網絡般復雜的微小綫路，它們是如何在納米尺度下被精確繪製和連接的？這背後一定蘊含著人類智慧的結晶，是對物理定律的深刻理解和對工程技術的精湛運用。我渴望瞭解，這些看似微不足道的“綫”，是如何承載著我們今天所依賴的龐大信息流？它們是否如同神經係統一樣，將芯片的各個功能單元連接起來，使其能夠高效運轉？這本書，我希望它能打開我認知世界的新窗口，讓我看到那些隱藏在電子産品背後，默默工作的科技奇跡，從而更加深刻地理解我們所處的這個信息時代。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一位對半導體行業抱有職業憧憬的新晉工程師而言，這本書的名字簡直就像是一盞指引方嚮的明燈。我一直認為，理解一顆芯片的設計和製造過程，就像解剖一位精密機械師的作品，每一個部件的擺放、每一條綫路的連接，都蘊含著設計者的智慧和對性能的極緻追求。“布綫技術”正是這一過程中的關鍵環節，它直接影響著芯片的功耗、速度、可靠性以及最終的成本。我非常期待這本書能夠深入淺齣地解析在超大規模集成電路設計中，布綫所麵臨的挑戰，例如信號完整性問題、功耗優化、時序收斂等等。我希望能夠學習到一些前沿的布綫策略和優化方法，瞭解當前行業內最新的技術趨勢，比如多層布綫、三維堆疊技術，甚至是納米級彆的精密連接。這本書，我期望它能成為我的案頭寶典，在我遇到設計瓶頸時，提供解決問題的思路和靈感，幫助我逐步成長為一名閤格的IC設計工程師，為推動中國集成電路産業的發展貢獻自己的一份力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注半導體産業的科技評論員，我看到這本書的書名，首先想到的是“技術壁壘”和“核心競爭力”。“超大規模集成電路”本身就是現代科技的皇冠明珠，而“布綫技術”更是其中最核心、最具挑戰性的環節之一。我期待這本書能夠提供一個關於這一領域的權威解讀，深入剖析當前國際上在超大規模集成電路布綫技術方麵的最新進展和發展趨勢。這不僅僅關乎芯片的性能和成本，更直接影響著一個國傢在集成電路領域的自主研發能力和産業話語權。我希望這本書能夠為讀者，尤其是産業界和學術界的專業人士，提供一個全麵的技術概覽，包括但不限於先進的布綫算法、EDA工具的應用、以及在材料科學和製造工藝方麵的創新。通過閱讀這本書，我希望能更清晰地認識到，在激烈的國際競爭中，我國在這一關鍵技術領域麵臨的挑戰和機遇，從而為推動相關政策和技術研發提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字讓人瞬間聯想到那些厚重、嚴謹的學術巨著，仿佛一翻開就能置身於微觀世界的精密工程之中。我之所以對它産生興趣，更多的是源於對“超大規模集成電路”這個詞匯背後蘊含的科技力量的嚮往。我並非專業齣身，但一直對電子科技領域的發展有著濃厚的關注，尤其是那些能夠驅動現代社會運行的底層技術。想象一下，在指甲蓋大小的芯片上，集成著數以億計甚至萬億計的晶體管，它們以難以置信的速度協同工作，處理著海量的信息，支撐著我們日常生活的方方麵麵——智能手機、高性能計算機、先進的醫療設備，甚至是深空探測器，無不依賴於此。而“布綫技術”這個詞，則將我拉到瞭這個宏大概念的具體實現層麵。我好奇的是，如何纔能在如此微小的空間內，巧妙地布置這些連接不同功能單元的“導綫”？它們之間是如何避免信號乾擾的？如何保證信號的傳輸效率和穩定性？這背後一定涉及著極其復雜的物理學原理、材料科學知識以及精密的製造工藝。這本書，即便我無法完全讀懂其中的每一個技術細節，單是體會作者在字裏行間流露齣的那種對科學的執著和對工程的嚴謹，也足以讓我受益匪淺，感受到科技進步的魅力。