低功耗集成電路 9787030500427 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張鋒，瀋海華，陳铖穎 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 低功耗
• 模擬電路
• 數字電路
• VLSI
• 芯片設計
• 電子工程
• 電源管理
• CMOS電路
• 電路設計

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030500427

商品編碼：29645897439

包裝：平裝

齣版時間：2017-11-01

圖書基本信息
圖書名稱	低功耗集成電路	作者	張鋒,瀋海華,陳铖穎
定價	90.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030500427	齣版日期	2017-11-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	128開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書從多個角度對超大規模集成電路VLSI的低功耗設計方法進行介紹。首先，從SoC芯片的角度齣發介紹大規模集成電路的低功耗來源、發展趨勢及功耗的評估和驗證，這部分對於理論和內容都是從數字電路係統級角度齣發，針對當前大規模SoC芯片的**技術和成果進行論述。其次，從微電子的固態電路設計角度齣發，較為詳細地介紹亞閾值晶體管、低功耗低噪聲放大器、低功耗Sigma-Delta模數轉換器等晶體管電路低功耗設計原理與趨勢。然後，主要介紹半導體領域的一個重要分支——存儲器的高性能低功耗設計，並重點論述靜態*存儲器和阻變存儲器兩個特徵明顯的存儲器。*後對芯片未來的低功耗技術發展趨勢進行闡述。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《低功耗集成電路》 內容簡介 在信息技術飛速發展的今天，集成電路（IC）作為現代電子係統的核心，其性能的提升和功耗的控製始終是研究和開發的重點。尤其是在移動通信、物聯網（IoT）、可穿戴設備以及高性能計算等領域，對集成電路的低功耗特性提齣瞭日益嚴苛的要求。低功耗設計不再僅僅是“錦上添花”，而是成為實現産品競爭力、延長設備續航、降低環境影響的關鍵因素。本書《低功耗集成電路》正是在這樣的時代背景下，為讀者提供一個全麵、深入、係統的低功耗集成電路設計理論與實踐的指南。 本書內容涵蓋瞭低功耗集成電路設計的方方麵麵，從基礎理論的講解到具體的設計方法與技術，再到實際應用中的考量，力求為讀者構建一個完整的知識體係。我們將從集成電路功耗的來源和基本原理入手，詳細剖析導緻功耗增加的各種因素，包括動態功耗和靜態功耗。動態功耗主要源於電路的開關活動，如電容充放電、信號傳播等，而靜態功耗則與漏電流、閾電壓等靜態參數有關。理解這些基本原理是進行有效功耗優化的前提。 接著，本書將深入探討各種低功耗設計技術，這些技術貫穿瞭從體係結構、邏輯設計、電路設計到物理實現等設計流程的各個環節。 在體係結構層麵，我們將介紹如何通過選擇閤適的架構來降低功耗。這包括任務調度和資源管理，例如，通過動態調整計算資源的利用率，避免不必要的計算和空閑狀態的功耗浪費。數據流和通信架構的優化也是關鍵，例如，采用更高效的數據傳輸協議、減少數據搬運次數、使用片上網絡（NoC）中的功耗管理策略等。此外，功耗感知的設計理念將被貫穿始終，強調在架構設計之初就將功耗作為重要的設計指標進行權衡。 在邏輯設計層麵，我們將重點介紹時鍾門控（Clock Gating）和功率門控（Power Gating）技術。時鍾門控是一種非常有效的動態功耗降低技術，通過在不需要的時鍾周期內關閉不必要的模塊的時鍾，從而減少動態功耗。本書將詳細講解時鍾樹的結構、門控單元的設計以及時鍾門控的自動化實現方法。功率門控則是一種更進一步的功耗管理技術，它通過在不工作時將部分電路模塊的電源完全關閉，實現零靜態功耗，從而大幅降低待機功耗。本書將深入探討功率門控的實現機製，包括斷電開關的設計、保留寄存器（Retention Register）的應用、以及如何處理功率門控帶來的時序和功能恢復問題。 在電路設計層麵，我們將介紹多種低功耗電路設計方法。閾電壓（Vt）選擇是降低漏電流的關鍵技術之一。通過在對速度要求不高的電路中使用高閾電壓（High-Vt）晶體管，可以顯著降低漏電功耗。本書將討論Vt的混閤使用策略以及如何根據電路性能需求進行優化。亞閾值（Subthreshold）電壓設計是一種在極低電壓下工作的技術，雖然性能有所下降，但在對功耗極其敏感的應用中具有重要意義。動態電壓和頻率調整（DVFS）是另一種廣泛應用的低功耗技術。通過根據實時的工作負載和性能需求，動態地調整電路的工作電壓和時鍾頻率，可以實現功耗與性能的最佳平衡。本書將詳細介紹DVFS的實現原理、控製策略以及硬件實現方案。此外，低功耗數據通路設計，例如使用更小的寄存器、優化算術運算單元、采用低功耗存儲器接口等，也將得到詳細闡述。 在物理實現層麵，布局布綫（Place and Route）的優化對功耗有著直接影響。例如，更短的連綫可以減少寄生電容，從而降低動態功耗。本書將探討如何通過智能的布局布綫策略來最小化連綫長度和交叉。時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）的優化也是關鍵，確保時鍾信號的低偏斜和低功耗。功耗感知的設計規則檢查（DRC）和物理驗證（LVS）的必要性也將被強調，確保設計的功耗指標在物理層麵得到滿足。 除瞭上述通用的低功耗設計技術，本書還將聚焦於特定應用場景的低功耗設計。例如，對於無綫通信領域，我們將探討射頻（RF）前端、基帶處理器的低功耗設計考量，以及如何優化數字和模擬部分的功耗。對於嵌入式係統，我們將深入研究微控製器（MCU）、數字信號處理器（DSP）的低功耗優化，以及電源管理單元（PMU）的設計。物聯網設備的超低功耗需求也將被重點討論，包括對傳感器接口、低功耗通信協議（如BLE）的優化。 本書還包含低功耗設計相關的EDA工具和方法。我們將介紹一些主流的EDA工具如何在設計流程中支持低功耗分析和優化，包括功耗估算工具、功耗分析工具、低功耗設計自動化（LPDA）工具等。讀者將瞭解到如何利用這些工具來有效地識彆功耗瓶頸，並驗證低功耗設計方案的有效性。 在功耗測量和驗證方麵，本書將介紹用於低功耗設計的實際測量技術，包括使用示波器、邏輯分析儀、以及專業的功耗分析儀進行功耗測量。同時，也將探討仿真驗證在低功耗設計中的作用，如何設計有效的仿真場景來覆蓋各種工作模式和功耗狀態。 本書的最終目標是讓讀者不僅理解低功耗集成電路設計的理論知識，更能掌握實際的設計方法和技巧，能夠獨立或協作完成低功耗集成電路的設計任務。無論您是集成電路設計工程師、軟件開發者、嵌入式係統設計師，還是對集成電路功耗管理感興趣的學生或研究人員，本書都將為您提供寶貴的知識和啓示。通過對本書的學習，您將能夠設計齣更具競爭力、更環保、更可持續的電子産品。 總而言之，《低功耗集成電路》旨在成為一本權威的參考書，它將理論與實踐相結閤，為讀者提供一個清晰的路徑，幫助他們應對集成電路功耗設計這一復雜而重要的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我並不是科班齣身，更多的是一個對前沿技術充滿好奇的工程愛好者。因此，在翻閱這本書時，我特彆關注那些對實踐指導意義大的部分。令我驚喜的是，它對設計流程中的權衡取捨描述得極其細緻。例如，在探討電源管理單元（PMU）的設計時，作者不僅羅列瞭各種架構的優缺點，還結閤瞭實際芯片設計中的案例，分析瞭在不同工藝節點和應用場景下（比如移動端和物聯網設備），工程師們是如何在性能、麵積和功耗之間進行痛苦的拉扯和最終決策的。這種從理論到落地的無縫銜接，讓書本上的知識不再是空中樓閣，而是可以直接在我的腦海中構建起一個完整的虛擬設計室。我甚至忍不住在旁邊空白處畫草圖，試圖模擬設計一個簡單的LDO穩壓器來驗證書中的某些設計理念。這種強烈的互動感，是我很少在一本技術專著中體驗到的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是深得我心，封麵那種低飽和度的藍灰色調，搭配著簡潔的字體排版，立刻就給人一種嚴謹、專業的印象，拿在手裏沉甸甸的，感覺像是抱住瞭知識的重量。我特意挑選瞭一個陽光很好的下午，在常去的那個靠窗的咖啡館裏翻開瞭它。書頁的紙張質感也相當不錯，不是那種反光的銅版紙，而是帶著點啞光的紋理，長時間閱讀眼睛也不會太纍。雖然內容本身肯定非常硬核，但光是這份觸感和視覺上的享受，就已經讓我對接下來的學習過程充滿瞭期待。我注意到章節間的過渡處理得很流暢，每當要進入一個新主題時，都會有一個簡短的引言來鋪墊，這種結構上的用心，對於理解復雜概念非常有幫助，能讓人更好地抓住主綫。而且，這本書的定價也算閤理，考慮到它涵蓋的深度和廣度，絕對是物超所值的學術投資。我對那些能夠把復雜的科學原理，通過精美的物理載體呈現齣來的作品，總是抱有最高的敬意。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容組織上展現齣一種近乎偏執的係統性，這讓我聯想到瞭那些經典的、經久不衰的教科書的特質。它不隻是停留在對現有技術進行羅列和描述，而是深入到瞭底層物理機製的探討。尤其是關於亞閾值導通和漏電效應的那幾個章節，作者似乎毫不保留地分享瞭自己多年來對晶體管非理想特性的深刻理解。他並沒有滿足於教科書上標準的“理想開關”模型，而是花費大量篇幅去剖析工藝變異、溫度漂移對低功耗設計帶來的實際挑戰，並且給齣瞭非常具有前瞻性的應對策略。這讓我意識到，真正的“低功耗設計”遠不止是降低時鍾頻率或減小工作電壓那麼簡單，它是一門涵蓋瞭材料、器件、電路和係統層麵的綜閤藝術。閱讀至此，我感到自己的知識體係正在被一種更堅實、更底層的邏輯所重塑，這是一種非常令人振奮的學術體驗。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的閱讀過程充滿瞭挑戰，它絕不是那種可以輕鬆“掃讀”完的書籍。我發現自己不得不頻繁地停下來，去查閱一些更基礎的模擬電路知識，或者需要反復推導一些推導過程略顯簡略的公式。但正是這種“推著你走”的閱讀節奏，反而保證瞭學習的深度。它很少提供現成的“速成秘籍”，而是堅持讓你去理解每一個技術決策背後的物理必然性。特彆是關於新型存儲器技術在低功耗係統中的應用分析部分，它沒有采用那種浮誇的未來展望，而是非常冷靜、客觀地評估瞭當前技術的成熟度和商業化障礙。這種嚴謹、不媚俗的態度，讓我對作者的專業水準深信不疑。這本書更像是一個嚴厲的導師，它不會給你答案，但會教會你如何通過科學的方法論，去找到屬於自己的答案，這對於任何一個希望在IC領域深耕的人來說，都是無價之寶。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本大部頭，最大的感受就是作者在梳理脈絡上的功力，簡直達到瞭爐火純青的地步。很多關於半導體器件和係統優化的書籍，往往會陷入到公式的海洋裏而讓人迷失方嚮，但這本書卻像一位經驗豐富的嚮導，總能在關鍵時刻拉你一把，告訴你“我們現在正在看的是哪座山頭，以及為什麼要爬這座山”。比如在講解動態功耗模型的那一章，它沒有直接丟齣那些復雜的微分方程，而是先用一個形象的比喻，將電荷的遷移過程比作水流，清晰地展示瞭哪些環節是能量損耗的主要源頭，然後纔逐步引入數學工具進行量化分析。這種“先知其意，後求其形”的敘事方式，極大地降低瞭初學者的入門門檻。我甚至發現，即使是一些我已經大概瞭解的概念，通過作者的重新組織和強調，我竟然挖掘齣瞭過去忽略的細節，仿佛是重新認識瞭一遍基礎知識，這種迭代式的學習體驗，纔是真正高質量教材的價值所在。