集成電路係統設計、驗證與測試 (美)Louis Scheffer 978703021490 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美Louis Scheffer 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 係統設計
• 驗證
• 測試
• 數字電路
• 模擬電路
• VLSI
• EDA
• 芯片設計
• 電子工程

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030214904

商品編碼：29689120393

包裝：平裝

齣版時間：2008-06-01

基本信息

書名：集成電路係統設計、驗證與測試

定價：62.00元

作者：(美)Louis Scheffer

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2008-06-01

ISBN：9787030214904

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.781kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是“集成電路EDA技術”叢書之一，內容涵蓋瞭IC設計過程和EDA，係統級設計方法與工具，係統級規範與建模語言，SoC的IP設計，MPSoC設計的性能驗證方法，處理器建模與設計工具，嵌入式軟件建模與設計，設計與驗證語言，數字仿真，並詳細分析瞭基於聲明的驗證，DFT，而且專門探討瞭ATPG，以及模擬和混閤信號測試等，本書還為IC測試提供瞭方便而全麵的參考。
本書可作為從事電子科學與技術、微電子學與固體電子學以及集成電路工程的技術人員和科研人員即以高等院校師生的常備參考書。

目錄

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部分 介紹
　章 引言
　1.1 集成電路電子設計自動化簡介
　1.2 係統級設計
　1.3 微體係結構設計
　1.4 邏輯驗證
　1.5 測試
　1.6 RTL到GDSII，綜閤、布局和布綫
　1.7 模擬和混閤信號設計
　1.8 物理驗證
　1.9 工藝計算機輔助設計
　參考文獻
　第2章 IC設計流程和EDA
　2.1　緒論
　2.2　驗證
　2.3 實 現
　2.4　可製造性設計
　參考文獻
第2部分 係統級設計
　第3章 係統級設計中的工具和方法
　3.1　緒論
　3.2　視頻應用的特點
　3.3　其他應用領域
　3.4　平颱級的特點
　3.5　基於模型的設計中計算和工具的模型
　3.6　仿真
　3.7　軟、硬件的協同綜閤
　3.8　總結
　參考文獻
　第4章 係統級定義和建模語言
　4.1　緒論
　4.2　特定領域語言和方法的調研
　4.3　異構平颱及方法學
　4.4　總結
　參考文獻
　第5章 SOC基於模塊的設計和IP集成
　5.1 IP復用和基於模塊設計的經濟性問題
　5.2 標準總綫接口
　5.3 基於聲明驗證的使用
　5.4 IP配置器和生成器的使用
　5.5 設計集成和驗證的挑戰
　5.6 SPIRIT XML數據手冊提案
　5.7 總結
　參考文獻
　第6章 多處理器的片上係統設計的性能評估方法
　6.1　緒論
　6.2　對於係統設計流程中性能評估的介紹
　6.3　MPSoC性能評估
　6.4　總結
　參考文獻
　第7章 係統級電源管理
　 7.1　緒論
　7.2　動態電源管理
　7.3　電池監控動態電源管理
　7.4　軟件級動態電源管理
　7.5　總結
　參考文獻
　第8章 處理器建模和設計工具
　8.1　緒論
　8.2　使用ADL進行處理器建模
　8.3　ADL驅動方法
　8.4　總結
　參考文獻
　第9章　嵌入式軟件建模和設計
　9.0　摘要
　9.1　緒論
　9.2　同步模型和異步模型
　9.3 同步模型
　9.4　異步模型
　9.5　嵌入式軟件模型的研究
　9.6　總結
　參考文獻
　0章 利用性能指標為IC設計選擇微處理器內核
　10.1　緒論
　10.2　作為基準點測試平颱的ISS
　10.3　理想與實際處理器基準的比較
　10.4　標準基準類型
　10.5 以往的性能級彆MIPS、MOPS和MFLOPS
　10.6　經典的處理器基準（早期）
　10.7　現代處理器性能基準
　10.8　可配置性處理器和處理器內核基準的未來
　10.9　總結
　參考文獻
　1章 並行高層次綜閤：一種高層次綜閤的代碼轉換方法
　11.1　緒論
　11.2　技術發展水平的背景及調研
　11.3　並行HLS
　11.4 SPARK PHLS框架
　11.5　總結
　參考文獻
第3部分 微體係結構設計
第4部分　邏輯驗證
第5部分　測試

作者介紹

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文摘

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序言

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芯片的靈魂：從設計到量産的全景掃描 在信息技術飛速發展的今天，我們生活中的一切幾乎都離不開小小的集成電路，它們是智能手機、高性能計算機、自動駕駛汽車乃至醫療設備的“大腦”和“神經係統”。然而，這些微小而強大的芯片並非憑空而生，它們是無數工程師智慧與汗水的結晶，曆經嚴謹的設計、精密的驗證與苛刻的測試，方能最終踏上市場，為人類社會貢獻力量。本書將帶您深入探索集成電路設計的全貌，揭示從最初的構思到最終成品的全過程，讓您窺見芯片製造這一高科技領域的精髓。 第一章：設計的藍圖——從需求到架構 一切始於一個想法，一個解決實際問題的需求。集成電路設計的起點，便是對最終産品的性能、功耗、成本等指標進行細緻的分析與定義。在這個階段，工程師需要明確芯片所要承擔的功能，並將其分解為一係列可實現的模塊。這如同建築師在建造一座宏偉的摩天大樓前，需要繪製詳細的設計圖紙。 需求分析與規格定義： 這一步至關重要，它決定瞭芯片的“能做什麼”和“做到什麼程度”。工程師需要深入理解市場需求、應用場景，並將其轉化為量化的技術指標，例如運算速度、存儲容量、接口類型、工作電壓、功耗上限等。模糊的需求將導緻設計方嚮的偏差，造成後續的返工和資源浪費。 高層架構設計： 在明確需求後，工程師會勾勒齣芯片的整體框架，即高層架構。這涉及到如何將芯片的功能劃分為不同的處理單元、存儲單元、輸入輸齣接口等，以及它們之間如何相互連接和協作。這就像是為一座城市規劃齣不同的區域，如住宅區、商業區、工業區，並設計好交通網絡。 模塊化設計理念： 現代集成電路的設計遵循模塊化原則。將復雜的功能分解為若乾個獨立的、可復用的模塊，可以極大地提高設計效率，並允許不同團隊並行開發。每個模塊都有明確的接口和功能定義，使得整體係統的集成更加容易。 性能預估與權衡： 在設計初期，工程師需要對不同設計方案的性能進行初步預估。這通常涉及對關鍵路徑的分析，以及對功耗和麵積的考量。在資源有限的情況下，如何在性能、功耗和成本之間找到最佳平衡點，是設計的核心挑戰之一。例如，為瞭追求更高的運算速度，可能會增加芯片的功耗和麵積，反之亦然。 設計流程的演進： 從早期的手動繪製電路圖，到如今高度自動化的電子設計自動化（EDA）工具，集成電路設計流程經曆瞭巨大的變革。EDA工具的使用極大地提高瞭設計的效率和準確性，但同時也對工程師的理論知識和邏輯思維能力提齣瞭更高的要求。 第二章：邏輯的雕琢——寄存器傳輸級(RTL)設計 在確定瞭芯片的整體架構後，設計便進入瞭更為精細的邏輯實現階段。寄存器傳輸級（RTL）設計是這一階段的核心，它使用硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，來描述芯片內部的數據流和控製邏輯。 硬件描述語言(HDL)的應用： HDL不僅僅是一種編程語言，它是一種描述硬件行為的語言。通過HDL，工程師能夠精確地描述數據如何在寄存器之間傳輸，以及由哪些邏輯門電路來實現數據的處理和轉換。這就像是編寫一套精確的指令集，告訴芯片“如何思考”。 組閤邏輯與時序邏輯： RTL設計主要圍繞兩種邏輯展開：組閤邏輯和時序邏輯。組閤邏輯的輸齣僅取決於當前的輸入，例如加法器、多路選擇器等。時序邏輯則包含存儲單元（如觸發器和寄存器），其輸齣不僅取決於當前輸入，還與之前的狀態有關，它負責存儲和傳遞信息，是芯片“記憶”的基礎。 狀態機設計： 許多控製邏輯都可以通過有限狀態機（FSM）來描述。FSM定義瞭一係列狀態，以及在不同輸入信號作用下從一個狀態轉移到另一個狀態的規則。這使得復雜的控製流程能夠被清晰地建模和實現，例如在處理通信協議時，需要根據接收到的信號在不同的狀態之間切換。 驗證友好性設計： 在RTL設計階段，就要開始考慮驗證的便利性。良好的RTL設計應該易於理解、易於修改，並且能夠方便地被驗證工具檢查。例如，通過引入測試點、使能信號等，可以在後續的驗證階段更方便地監測內部信號。 綜閤前的準備： RTL代碼是電路綜閤工具的輸入。綜閤工具會將HDL代碼轉化為一係列邏輯門和觸發器組成的網錶。因此，在編寫RTL代碼時，工程師需要遵循一定的編碼規範，以確保綜閤結果的效率和正確性。 第三章：模擬的靈魂——模擬與混閤信號設計 並非所有的集成電路都隻包含數字邏輯。許多應用，如傳感器接口、射頻通信、電源管理等，都需要模擬信號的處理。模擬和混閤信號設計是集成電路設計中一個尤為復雜且精密的領域。 模擬電路基礎： 模擬電路的設計依賴於晶體管、電阻、電容等基本元器件的特性。工程師需要深入理解半導體物理和器件模型，以設計齣具有特定增益、帶寬、噪聲等性能指標的放大器、濾波器、基準電壓源等。 混閤信號集成： 現代芯片往往將數字和模擬電路集成在同一顆芯片上。這需要仔細考慮數字信號對模擬信號的乾擾（如電源噪聲、串擾），以及如何實現高精度的模數轉換（ADC）和數模轉換（DAC）。 版圖設計的重要性： 與數字電路主要關注邏輯功能不同，模擬電路的性能對物理布局（版圖）極為敏感。元器件的尺寸、相對位置、走綫的長度和寬度等都會影響電路的性能。因此，模擬電路的設計往往與版圖設計緊密結閤。 噪聲與失真分析： 模擬電路設計中，如何降低噪聲、減少信號失真，是工程師需要持續關注的問題。微弱的信號可能被噪聲淹沒，而信號的非綫性處理會導緻失真，這些都會嚴重影響芯片的最終性能。 工藝模型的應用： 模擬電路的設計高度依賴於特定半導體工藝的特性。工程師需要使用由代工廠提供的精確的工藝模型，來預測電路的行為，並進行優化。 第四章：設計的校閱——功能驗證 “驗證是設計的靈魂”，這句話在集成電路領域得到瞭充分體現。在芯片投入流片（生産）之前，必須對其功能進行全麵的驗證，以確保其設計符閤規格要求，並排除潛在的錯誤。 驗證的必要性： 集成電路的設計極其復雜，包含數百萬甚至數十億個晶體管。即使是最小的設計錯誤，在流片後也可能導緻整個芯片報廢，造成巨額的經濟損失。因此，充分的驗證是降低風險、保證質量的關鍵。 測試平颱與測試嚮量： 驗證工作通常在一個專門的測試環境中進行。工程師會編寫測試程序，生成一係列輸入信號（測試嚮量），並觀察芯片的輸齣是否符閤預期。這些測試嚮量需要覆蓋各種正常和異常的工況。 仿真器與驗證語言： 仿真器是驗證過程中最核心的工具，它可以模擬芯片在不同輸入下的行為。常用的驗證語言，如SystemVerilog，提供瞭豐富的建模和斷言（Assertions）功能，使得工程師能夠更高效地描述測試場景和檢查設計錯誤。 斷言（Assertions）的應用： 斷言是一種在設計代碼中嵌入的檢查語句，用於在仿真過程中對特定條件進行判斷。如果某個斷言失敗，就意味著設計存在問題。這比僅僅檢查輸齣值更為強大，可以捕捉到一些不易察覺的邏輯錯誤。 覆蓋率（Coverage）： 覆蓋率是衡量驗證充分性的重要指標。它統計瞭在仿真過程中，設計中的哪些部分被執行過，哪些信號被觀測過。高覆蓋率意味著設計的絕大部分功能和路徑都經過瞭測試。 形式驗證（Formal Verification）： 與基於仿真的驗證不同，形式驗證是一種數學方法，它能夠證明設計在所有可能的輸入下都滿足特定的屬性。對於一些關鍵的控製邏輯或安全敏感的設計，形式驗證可以提供比仿真更強的保證。 第五章：物理的實現——版圖設計與布局布綫 RTL代碼和邏輯門網錶描述瞭芯片的“功能”，而版圖設計則將這些邏輯轉化為可以在半導體晶圓上製造的物理圖形。 從網錶到版圖： 布局布綫工具（Place and Route tools）接收網錶作為輸入，並在虛擬的芯片區域內，將邏輯門和觸發器放置在閤適的位置，並用金屬導綫將它們連接起來。 布局（Placement）： 這一步的目標是將邏輯單元放置在芯片上，同時考慮信號的長度、時延、功耗以及散熱等因素。優化的布局可以減少信號串擾，提高時序性能。 布綫（Routing）： 布綫是指在放置好的單元之間連接導綫，以實現邏輯功能。布綫工程師需要在多層金屬層之間穿梭，確保所有連接都正確無誤，同時還要滿足信號完整性、時序和功耗的要求。 設計規則檢查（DRC）與版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）： 在版圖設計完成後，必須進行一係列嚴格的檢查。DRC確保版圖符閤半導體製造工藝的要求，例如導綫之間的最小間距、最小寬度等。LVS則驗證生成的版圖是否與之前的邏輯設計（原理圖）完全一緻，確保沒有引入邏輯錯誤。 時延分析與功耗分析： 布局布綫完成後，會生成精確的電路寄生參數，包括導綫的電阻和電容。基於這些參數，可以對芯片的時延和功耗進行更精確的分析，並根據分析結果對布局布綫進行優化。 第六章：生産的淬煉——流片與製造 經過嚴謹的設計與驗證，芯片的設計文件（GDSII格式）被發送到晶圓代工廠，開始其物理製造的旅程。 光掩模製造： 設計文件被轉化為一係列光掩模（Photomasks），這些光掩模如同印章，用於在矽片上逐層雕刻齣電路圖形。 晶圓製造（Fabrication）： 在潔淨室環境中，經過一係列復雜的光刻、刻蝕、沉積、離子注入等工藝步驟，將設計好的電路逐層地“生長”在矽片上。這一過程需要極高的精度和控製力。 晶圓測試（Wafer Testing）： 在晶圓製造完成後，會對每一顆芯片進行初步的電學測試，以識彆齣有缺陷的芯片，並將其標記齣來。 切割與封裝： 將製造好的晶圓切割成獨立的芯片，然後將這些裸芯片封裝到外部引腳的器件中，以便於焊接和連接到電路闆上。 封裝測試： 封裝完成後，還需要對每一顆封裝好的芯片進行最終的電學測試，以確保其功能、性能和可靠性都符閤要求。 第七章：質量的把關——芯片測試 芯片的測試是一個貫穿設計、製造到最終産品齣廠的持續過程，它直接關係到産品的質量和可靠性。 測試策略的製定： 根據芯片的復雜度和應用場景，需要製定詳細的測試策略，包括需要測試的功能、測試的覆蓋範圍、測試的頻率和模式等。 ATE（Automatic Test Equipment）的應用： 自動測試設備是芯片測試的核心工具。它們能夠以極高的速度和精度，對芯片進行大量的電學測試，檢測芯片是否存在功能缺陷、參數超差等問題。 功能測試： 驗證芯片是否按照設計規格正確執行其所有功能。這通常涉及輸入各種閤法的和非法的激勵信號，並檢查輸齣結果。 參數測試： 測試芯片的各項性能參數，如工作電壓、工作電流、頻率響應、時序參數等，是否在設計允許的範圍內。 可靠性測試： 對芯片進行各種環境應力測試，如高溫、低溫、高濕、振動、老化等，以評估芯片在長期使用中的可靠性。 失效分析： 當測試發現芯片存在缺陷時，需要進行失效分析，找齣産生缺陷的原因，以便於改進設計或製造工藝。 結語 集成電路的設計、驗證與測試是一個多學科交叉、高度復雜且充滿挑戰的領域。它要求工程師不僅具備紮實的理論基礎，還需要熟練掌握各種EDA工具，並擁有嚴謹的邏輯思維和解決問題的能力。本書所描繪的，是芯片從無到有、從抽象到具象的完整旅程，是現代科技進步的基石。每一次科技的飛躍，都離不開這些隱藏在微小芯片中的智慧與創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書，說實話，拿到手裏就感覺分量十足，厚厚的，感覺像是沉甸甸的知識塊被壓在瞭一起。封麵設計得挺樸實，那種理工科書籍特有的簡潔風格，沒有太多花哨的裝飾，直奔主題。翻開內頁，排版清晰，圖錶繪製得非常專業，綫條流暢，一看就是下瞭大功夫的。我尤其欣賞作者在引入概念時那種循序漸進的處理方式，不像有些教材上來就是一堆復雜的公式和術語，讓人望而卻步。這本書像是請瞭一位經驗極其豐富的導師，耐心地為你拆解每一個復雜的電路模塊，從最基礎的邏輯門如何構建，到整個係統如何協同工作，都講解得深入淺齣。特彆是關於設計流程的描述，簡直就像是拿到瞭一份業界標準的“操作手冊”，每一個步驟都有明確的指導和注意事項，這對於我們這些希望將理論知識轉化為實際工程能力的學習者來說，無疑是最大的福音。我感覺自己不是在讀一本教材，而是在跟著一位真正的專傢進行項目實戰的預演。那種對細節的把控和對潛在問題的預見性，讓人對作者的專業水平肅然起敬。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都達到瞭一個令人驚嘆的平衡點。它不像那種隻停留在錶麵概念介紹的入門讀物，也不是那種隻有資深博士纔能理解的純理論專著。它恰恰卡在瞭那個“黃金分割點”上——既有足夠的理論基礎支撐，又有極其豐富的工程實踐指導。比如，當談到版圖設計和功耗優化時，作者會毫不猶豫地引入實際的物理限製和製造工藝的考量，這立刻將抽象的數字電路提升到瞭真實的半導體物理層麵。我花瞭很長時間去消化其中關於時序分析的部分，作者用近乎藝術傢的細膩筆觸，將復雜的時序路徑分解、量化，並通過大量的圖示來輔助理解，即便是第一次接觸這些復雜概念的讀者，也能建立起一個堅實的框架。這本書的價值在於，它提供瞭一個從“想法”到“芯片”的全景路綫圖，而不是僅僅聚焦於某個孤立的技術點。

評分☆☆☆☆☆

對於一個工程背景的讀者來說，這本書帶來的最大啓發在於它對“係統思維”的強調。設計一個芯片，從來都不是簡單地把一堆模塊拼湊起來，而是要考慮它們在整個生態係統中的行為、與外部世界的交互，以及如何在成本、性能和功耗之間找到那個“甜點”。這本書貫穿始終的綫索就是這種全局觀。無論是協議層麵的對接，還是物理層麵的約束，作者總能引導讀者將注意力從單一的門電路拉迴到整個係統的性能指標上。我發現，自從開始認真研讀這本書後，我在自己參與的項目評審中，提齣的問題角度都變得更加全麵和深入瞭，不再僅僅關注代碼或電路圖本身，而是開始質疑設計的邊界條件、魯棒性和長期維護性。這是一種知識帶來的質變，它重塑瞭我的問題解決框架。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的文字有一種獨特的韻律感，雖然內容是技術性的，但作者的敘述方式卻充滿瞭邏輯的美感。它不會像某些翻譯過來的技術文檔那樣生硬晦澀，讀起來有一種非常順暢的“水流感”。我特彆留意瞭其中關於“驗證”和“測試”章節的處理，這是很多初學者容易忽視但卻是項目成敗關鍵的環節。作者沒有簡單地羅列測試嚮量，而是深入探討瞭如何構建一個健壯的測試平颱，如何使用仿真工具來模擬極端工作條件，以及如何從測試結果中反嚮推導齣設計中的潛在缺陷。這種思維模式的培養，遠比記住幾個公式更有價值。我感覺自己像是站在一個高處俯瞰整個IC設計的生命周期，而不是僅僅局限於某個小小的模塊實現。書中的案例分析也非常貼閤實際的工程挑戰，很多時候，你都能在那些看似虛擬的場景中，找到自己曾經遇到或者未來可能會遇到的難題的影子，這讓知識的遷移性大大增強。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性簡直是“硬核”級彆的，它不是那種讀完後隻能在理論考試中拿高分的書，而是那種可以讓你立即帶到工作颱前翻閱並解決實際問題的工具書。我欣賞它在軟件工具鏈選擇和使用上的客觀評價，沒有偏袒任何一傢商業巨頭，而是從解決問題的角度齣發，推薦瞭最適閤特定場景的方法論。尤其值得稱贊的是，書中關於可測試性設計（DFT）的介紹，非常係統化。在現在的集成電路製造中，DFT的重要性不言而喻，但很多教材往往一帶而過，這本書卻用瞭大量的篇幅來闡述掃描鏈的插入、邊界掃描的實現，以及如何有效地利用這些技術來降低測試成本和提高良率。這體現瞭作者對現代IC工業流程的深刻理解，真正做到瞭與時俱進，而不是抱著過時的知識體係不放。