低功耗集成电路 9787030500427 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张锋，沈海华，陈铖颖 著

图书标签:

• 集成电路
• 低功耗
• 模拟电路
• 数字电路
• VLSI
• 芯片设计
• 电子工程
• 电源管理
• CMOS电路
• 电路设计

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030500427

商品编码：29645897439

包装：平装

出版时间：2017-11-01

图书基本信息
图书名称	低功耗集成电路	作者	张锋,沈海华,陈铖颖
定价	90.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030500427	出版日期	2017-11-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	128开	商品重量	0.4Kg

内容简介

本书从多个角度对超大规模集成电路VLSI的低功耗设计方法进行介绍。首先，从SoC芯片的角度出发介绍大规模集成电路的低功耗来源、发展趋势及功耗的评估和验证，这部分对于理论和内容都是从数字电路系统级角度出发，针对当前大规模SoC芯片的**技术和成果进行论述。其次，从微电子的固态电路设计角度出发，较为详细地介绍亚阈值晶体管、低功耗低噪声放大器、低功耗Sigma-Delta模数转换器等晶体管电路低功耗设计原理与趋势。然后，主要介绍半导体领域的一个重要分支——存储器的高性能低功耗设计，并重点论述静态*存储器和阻变存储器两个特征明显的存储器。*后对芯片未来的低功耗技术发展趋势进行阐述。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《低功耗集成电路》 内容简介 在信息技术飞速发展的今天，集成电路（IC）作为现代电子系统的核心，其性能的提升和功耗的控制始终是研究和开发的重点。尤其是在移动通信、物联网（IoT）、可穿戴设备以及高性能计算等领域，对集成电路的低功耗特性提出了日益严苛的要求。低功耗设计不再仅仅是“锦上添花”，而是成为实现产品竞争力、延长设备续航、降低环境影响的关键因素。本书《低功耗集成电路》正是在这样的时代背景下，为读者提供一个全面、深入、系统的低功耗集成电路设计理论与实践的指南。 本书内容涵盖了低功耗集成电路设计的方方面面，从基础理论的讲解到具体的设计方法与技术，再到实际应用中的考量，力求为读者构建一个完整的知识体系。我们将从集成电路功耗的来源和基本原理入手，详细剖析导致功耗增加的各种因素，包括动态功耗和静态功耗。动态功耗主要源于电路的开关活动，如电容充放电、信号传播等，而静态功耗则与漏电流、阈电压等静态参数有关。理解这些基本原理是进行有效功耗优化的前提。 接着，本书将深入探讨各种低功耗设计技术，这些技术贯穿了从体系结构、逻辑设计、电路设计到物理实现等设计流程的各个环节。 在体系结构层面，我们将介绍如何通过选择合适的架构来降低功耗。这包括任务调度和资源管理，例如，通过动态调整计算资源的利用率，避免不必要的计算和空闲状态的功耗浪费。数据流和通信架构的优化也是关键，例如，采用更高效的数据传输协议、减少数据搬运次数、使用片上网络（NoC）中的功耗管理策略等。此外，功耗感知的设计理念将被贯穿始终，强调在架构设计之初就将功耗作为重要的设计指标进行权衡。 在逻辑设计层面，我们将重点介绍时钟门控（Clock Gating）和功率门控（Power Gating）技术。时钟门控是一种非常有效的动态功耗降低技术，通过在不需要的时钟周期内关闭不必要的模块的时钟，从而减少动态功耗。本书将详细讲解时钟树的结构、门控单元的设计以及时钟门控的自动化实现方法。功率门控则是一种更进一步的功耗管理技术，它通过在不工作时将部分电路模块的电源完全关闭，实现零静态功耗，从而大幅降低待机功耗。本书将深入探讨功率门控的实现机制，包括断电开关的设计、保留寄存器（Retention Register）的应用、以及如何处理功率门控带来的时序和功能恢复问题。 在电路设计层面，我们将介绍多种低功耗电路设计方法。阈电压（Vt）选择是降低漏电流的关键技术之一。通过在对速度要求不高的电路中使用高阈电压（High-Vt）晶体管，可以显著降低漏电功耗。本书将讨论Vt的混合使用策略以及如何根据电路性能需求进行优化。亚阈值（Subthreshold）电压设计是一种在极低电压下工作的技术，虽然性能有所下降，但在对功耗极其敏感的应用中具有重要意义。动态电压和频率调整（DVFS）是另一种广泛应用的低功耗技术。通过根据实时的工作负载和性能需求，动态地调整电路的工作电压和时钟频率，可以实现功耗与性能的最佳平衡。本书将详细介绍DVFS的实现原理、控制策略以及硬件实现方案。此外，低功耗数据通路设计，例如使用更小的寄存器、优化算术运算单元、采用低功耗存储器接口等，也将得到详细阐述。 在物理实现层面，布局布线（Place and Route）的优化对功耗有着直接影响。例如，更短的连线可以减少寄生电容，从而降低动态功耗。本书将探讨如何通过智能的布局布线策略来最小化连线长度和交叉。时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）的优化也是关键，确保时钟信号的低偏斜和低功耗。功耗感知的设计规则检查（DRC）和物理验证（LVS）的必要性也将被强调，确保设计的功耗指标在物理层面得到满足。 除了上述通用的低功耗设计技术，本书还将聚焦于特定应用场景的低功耗设计。例如，对于无线通信领域，我们将探讨射频（RF）前端、基带处理器的低功耗设计考量，以及如何优化数字和模拟部分的功耗。对于嵌入式系统，我们将深入研究微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）的低功耗优化，以及电源管理单元（PMU）的设计。物联网设备的超低功耗需求也将被重点讨论，包括对传感器接口、低功耗通信协议（如BLE）的优化。 本书还包含低功耗设计相关的EDA工具和方法。我们将介绍一些主流的EDA工具如何在设计流程中支持低功耗分析和优化，包括功耗估算工具、功耗分析工具、低功耗设计自动化（LPDA）工具等。读者将了解到如何利用这些工具来有效地识别功耗瓶颈，并验证低功耗设计方案的有效性。 在功耗测量和验证方面，本书将介绍用于低功耗设计的实际测量技术，包括使用示波器、逻辑分析仪、以及专业的功耗分析仪进行功耗测量。同时，也将探讨仿真验证在低功耗设计中的作用，如何设计有效的仿真场景来覆盖各种工作模式和功耗状态。 本书的最终目标是让读者不仅理解低功耗集成电路设计的理论知识，更能掌握实际的设计方法和技巧，能够独立或协作完成低功耗集成电路的设计任务。无论您是集成电路设计工程师、软件开发者、嵌入式系统设计师，还是对集成电路功耗管理感兴趣的学生或研究人员，本书都将为您提供宝贵的知识和启示。通过对本书的学习，您将能够设计出更具竞争力、更环保、更可持续的电子产品。 总而言之，《低功耗集成电路》旨在成为一本权威的参考书，它将理论与实践相结合，为读者提供一个清晰的路径，帮助他们应对集成电路功耗设计这一复杂而重要的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的阅读过程充满了挑战，它绝不是那种可以轻松“扫读”完的书籍。我发现自己不得不频繁地停下来，去查阅一些更基础的模拟电路知识，或者需要反复推导一些推导过程略显简略的公式。但正是这种“推着你走”的阅读节奏，反而保证了学习的深度。它很少提供现成的“速成秘籍”，而是坚持让你去理解每一个技术决策背后的物理必然性。特别是关于新型存储器技术在低功耗系统中的应用分析部分，它没有采用那种浮夸的未来展望，而是非常冷静、客观地评估了当前技术的成熟度和商业化障碍。这种严谨、不媚俗的态度，让我对作者的专业水准深信不疑。这本书更像是一个严厉的导师，它不会给你答案，但会教会你如何通过科学的方法论，去找到属于自己的答案，这对于任何一个希望在IC领域深耕的人来说，都是无价之宝。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我并不是科班出身，更多的是一个对前沿技术充满好奇的工程爱好者。因此，在翻阅这本书时，我特别关注那些对实践指导意义大的部分。令我惊喜的是，它对设计流程中的权衡取舍描述得极其细致。例如，在探讨电源管理单元（PMU）的设计时，作者不仅罗列了各种架构的优缺点，还结合了实际芯片设计中的案例，分析了在不同工艺节点和应用场景下（比如移动端和物联网设备），工程师们是如何在性能、面积和功耗之间进行痛苦的拉扯和最终决策的。这种从理论到落地的无缝衔接，让书本上的知识不再是空中楼阁，而是可以直接在我的脑海中构建起一个完整的虚拟设计室。我甚至忍不住在旁边空白处画草图，试图模拟设计一个简单的LDO稳压器来验证书中的某些设计理念。这种强烈的互动感，是我很少在一本技术专著中体验到的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是深得我心，封面那种低饱和度的蓝灰色调，搭配着简洁的字体排版，立刻就给人一种严谨、专业的印象，拿在手里沉甸甸的，感觉像是抱住了知识的重量。我特意挑选了一个阳光很好的下午，在常去的那个靠窗的咖啡馆里翻开了它。书页的纸张质感也相当不错，不是那种反光的铜版纸，而是带着点哑光的纹理，长时间阅读眼睛也不会太累。虽然内容本身肯定非常硬核，但光是这份触感和视觉上的享受，就已经让我对接下来的学习过程充满了期待。我注意到章节间的过渡处理得很流畅，每当要进入一个新主题时，都会有一个简短的引言来铺垫，这种结构上的用心，对于理解复杂概念非常有帮助，能让人更好地抓住主线。而且，这本书的定价也算合理，考虑到它涵盖的深度和广度，绝对是物超所值的学术投资。我对那些能够把复杂的科学原理，通过精美的物理载体呈现出来的作品，总是抱有最高的敬意。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容组织上展现出一种近乎偏执的系统性，这让我联想到了那些经典的、经久不衰的教科书的特质。它不只是停留在对现有技术进行罗列和描述，而是深入到了底层物理机制的探讨。尤其是关于亚阈值导通和漏电效应的那几个章节，作者似乎毫不保留地分享了自己多年来对晶体管非理想特性的深刻理解。他并没有满足于教科书上标准的“理想开关”模型，而是花费大量篇幅去剖析工艺变异、温度漂移对低功耗设计带来的实际挑战，并且给出了非常具有前瞻性的应对策略。这让我意识到，真正的“低功耗设计”远不止是降低时钟频率或减小工作电压那么简单，它是一门涵盖了材料、器件、电路和系统层面的综合艺术。阅读至此，我感到自己的知识体系正在被一种更坚实、更底层的逻辑所重塑，这是一种非常令人振奋的学术体验。

评分☆☆☆☆☆

初读这本大部头，最大的感受就是作者在梳理脉络上的功力，简直达到了炉火纯青的地步。很多关于半导体器件和系统优化的书籍，往往会陷入到公式的海洋里而让人迷失方向，但这本书却像一位经验丰富的向导，总能在关键时刻拉你一把，告诉你“我们现在正在看的是哪座山头，以及为什么要爬这座山”。比如在讲解动态功耗模型的那一章，它没有直接丢出那些复杂的微分方程，而是先用一个形象的比喻，将电荷的迁移过程比作水流，清晰地展示了哪些环节是能量损耗的主要源头，然后才逐步引入数学工具进行量化分析。这种“先知其意，后求其形”的叙事方式，极大地降低了初学者的入门门槛。我甚至发现，即使是一些我已经大概了解的概念，通过作者的重新组织和强调，我竟然挖掘出了过去忽略的细节，仿佛是重新认识了一遍基础知识，这种迭代式的学习体验，才是真正高质量教材的价值所在。