高等院校電子技術係列教材：超大規模集成電路設計導論 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蔡懿慈，周強 著

圖書標籤:

• 集成電路設計
• 超大規模集成電路
• VLSI
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 數字電路
• 模擬電路
• 半導體
• 計算機硬件

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302099529

版次：1

商品编码：10154845

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2005-01-01

用纸：胶版纸

页数：268

字数：412000

正文语种：中文

內容簡介

　　本書從非微電子專業讀者掌握VLSI設計知識和技能的需求齣發，以器件、電路和係統設計為背景，係統全麵地介紹VLSI設計的知識和方法，主要內容包括VLSI設計概論、MOS器件設計、半導體工藝基礎知識、電路設計及參數計算、基本邏輯電路設計、VLSI版圖設計、半定製全定製及片上係統(SOC)的設計方法以及VLSI計算機輔助設計等。
　　本書是作者十多年來在清華大學計算機科學與技術係為本科生和研究生開設VLSI設計相關課程教學與VLSI EDA研究的經驗基礎上，結閤目前集成電路設計的發展狀況編寫而成。本書作為VLSI設計導論性書籍，內容廣泛，敘述由淺入深，既可作為大專院校計算機、自動化、電機和機電等專業本科生和研究生學習的教材或參考書，也可作為從事VLSI設計的技術人員的參考書。

目錄

第1章　集成電路設計概論
1.1　集成電路的發展
1.2　集成電路設計的發展
1.3　電子設計自動化技術的發展
1.4　深亞微米和超深亞微米工藝對EDA技術的挑戰
1.5　VLSI設計的要求
1.6　VLSI的設計方法學
習題
第2章　CMOS集成電路製造技術
2.1　半導體材料--矽
2.2　集成電路製造技術簡介
2.2.1　熱氧化工藝
2.2.2　擴散工藝
2.2.3　澱積工藝
2.2.4　光刻工藝
2.3　CMOS集成電路製造過程
2.3.1　晶圓處理
2.3.2　CMOS集成電路工藝(前部工序)
2.3.3　後部工序
習題
第3章　器件設計技術
3.1　引言
3.2　MOS晶體管的工作原理
3.2.1　半導體的錶麵場效應
3.2.2　PN結的單嚮導電性
3.2.3　MOS管的工作原理
3.3　MOS晶體管的直流特性
3.3.1　NMOS管的電流-電壓特性
3.3.2　PMOS管的電流-電壓特性
3.4　反相器直流特性
3.4.1　MOS反相器的一般問題
3.4.2　電阻負載反相器(E／R)
3.4.3　增強型負載反相器(E／E)
3.4.4　耗盡型負載反相器(E／D)
3.4.5　CMOS反相器
習題
第4章　電路參數及性能
4.1　MOS晶體管的參數
4.1.1　閾值(開啓)電壓
4.1.2　溝道長度調製效應
4.1.3　漏-源截止電流
4.1.4　直流導通電阻
4.1.5　柵-源直流輸入電阻·
4.1.6　柵-源擊穿電壓
4.1.7　漏-源擊穿電壓
4.2　信號傳輸延遲
4.2.1　CMOS門延遲
4.2.2　連綫延遲
4.2.3　電路扇齣延遲
4.2.4　大電容負載驅動電路
4.3　CMOS電路功耗
4.3.1　CMOS電路的靜態功耗
4.3.2　CMOS電路的動態功耗
4.3.3　電路總功耗
4.3.4　功耗管理
4.4　CMOS電路的閘流效應
4.4.1　閘流效應的起因
4.4.2　閘流效應的控製
4.5　電路模擬HSPICE簡介
……
第5章　邏輯設計技術
第6章　子係統設計
第7章　版圖設計技術
第8章　係統設計方法與實現技術
第9章　數字係統設計自動化
參考文獻

前言/序言

《集成電路設計與工藝實踐》 內容簡介 本書旨在為有誌於投身集成電路設計與製造領域的讀者提供一個係統、深入的學習平颱。從基礎理論到前沿應用，本書將帶領讀者全麵認識現代集成電路設計的方方麵麵，並結閤實際操作，培養解決復雜工程問題的能力。本書內容涵蓋瞭集成電路設計的完整流程，從概念提齣、邏輯設計、物理設計，到最終的製造與測試，每一環節都力求詳盡闡述，輔以豐富的圖示和實例，力求讓讀者理解其內在邏輯和工程意義。 第一部分：集成電路設計基礎 本部分將深入探討集成電路設計的基石。我們將從半導體器件物理原理齣發，迴顧MOSFET、BJT等基本器件的工作特性，為理解數字邏輯和模擬電路的實現打下堅實的基礎。隨後，重點介紹數字邏輯設計的基礎，包括布爾代數、邏輯門電路、組閤邏輯和序邏輯電路的設計方法。讀者將學習如何將復雜的邏輯功能分解為可實現的門級電路，並理解時序邏輯電路在狀態機設計中的關鍵作用。 在此基礎上，本書將引導讀者進入集成電路設計自動化（EDA）工具的世界。我們將介紹主流EDA工具的基本概念和操作流程，包括邏輯綜閤、布局布綫、時序分析等關鍵步驟。讀者將瞭解這些工具如何將抽象的RTL（Register Transfer Level）代碼轉化為可製造的門級網錶，並最終生成版圖。此外，本書還將介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog和VHDL，並提供大量實例，幫助讀者掌握使用HDL進行設計的技巧。 對於模擬集成電路設計，本書將涵蓋關鍵的模擬電路模塊，如運算放大器、濾波器、數模轉換器（DAC）和模數轉換器（ADC）的設計原理和實現方法。讀者將學習到如何根據性能指標（如增益、帶寬、功耗、精度等）來選擇和設計閤適的模擬電路拓撲，並瞭解在有限的工藝條件下實現高性能模擬電路所麵臨的挑戰與對策。 第二部分：集成電路設計流程與實踐 本部分將聚焦於集成電路設計的具體流程，並結閤實際操作，讓讀者獲得實踐經驗。我們將詳細解析從規格定義到芯片流片的全過程。 規格定義與係統設計： 這一階段是整個設計的起點，需要明確芯片的功能、性能指標、功耗要求、成本目標等。本書將探討如何進行有效的係統級分解，將復雜係統劃分為多個可管理的模塊，並定義模塊之間的接口和通信協議。 RTL設計與驗證： 讀者將學習如何使用Verilog或VHDL語言描述數字邏輯電路的功能，並進行模塊級和係統級的仿真驗證，確保設計邏輯的正確性。我們將介紹各種仿真技術，包括功能仿真、時序仿真，以及覆蓋率分析等，以提高驗證的效率和可靠性。 邏輯綜閤： 這一環節將RTL代碼轉化為門級網錶。本書將介紹邏輯綜閤的目標（麵積、速度、功耗）和常用約束，以及綜閤工具的工作原理。讀者將學習如何優化綜閤結果，以滿足設計要求。 物理設計： 這是將邏輯設計轉化為可製造物理版圖的關鍵步驟。本書將詳細介紹布局（Placement）和布綫（Routing）的過程。讀者將瞭解如何優化器件布局以減少布綫長度和信號延遲，以及如何進行時鍾樹綜閤（CTS）以保證時鍾信號的同步性。同時，我們將深入探討物理驗證，包括設計規則檢查（DRC）、電氣規則檢查（ERC）、版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）等，確保芯片在製造過程中的可製造性和功能正確性。 時序分析與功耗分析： 即使邏輯設計正確，如果時序不滿足要求，芯片也將無法正常工作。本書將介紹靜態時序分析（STA）的基本原理，包括建立時間和保持時間的概念，以及如何識彆和修復時序違例。同時，我們將探討靜態功耗和動態功耗的分析方法，並介紹降低功耗的技術，如門控時鍾、電源門控等。 DFT（Design for Testability）設計： 可測試性設計是現代集成電路設計中不可或缺的一部分。本書將介紹DFT的基本概念，如掃描鏈（Scan Chain）、邊界掃描（Boundary Scan）等，以及如何設計以便於生産過程中進行功能和故障測試。 第三部分：先進集成電路設計技術與趨勢 本部分將拓展讀者的視野，介紹當前集成電路設計的前沿技術和未來發展趨勢。 低功耗設計技術： 隨著移動設備和物聯網的普及，低功耗設計變得越來越重要。本書將介紹各種低功耗設計方法，包括架構級、邏輯級和電路級的功耗優化技術，如動態電壓頻率調整（DVFS）、多電壓域設計等。 高性能設計技術： 對於追求極緻性能的應用，如高性能計算和通信，本書將介紹諸如深亞微米工藝下的寄生效應處理、信號完整性分析、噪聲抑製等技術。 先進封裝技術： 現代集成電路不再僅僅依賴於芯片本身的性能，先進的封裝技術也在發揮越來越重要的作用。本書將介紹3D封裝、Chiplet等概念，以及它們如何提升集成度、性能和功耗效率。 SoC（System on Chip）設計方法學： 隨著芯片功能的日益復雜，SoC設計已成為主流。本書將探討SoC的整體設計流程，包括IP核的集成、互聯總綫的設計、軟件與硬件協同設計等。 人工智能與機器學習在IC設計中的應用： 人工智能正在深刻地改變著集成電路設計領域。本書將介紹AI在邏輯綜閤、布局布綫、驗證等環節的應用，以及未來的發展潛力。 新興集成電路技術： 展望未來，本書還將簡要介紹一些新興的集成電路技術，如憶阻器、新型半導體材料（如GaN、SiC）在集成電路中的應用潛力，以及它們可能帶來的設計挑戰和機遇。 學習目標與讀者對象 本書的編寫旨在使讀者在完成學習後，能夠： 1. 理解集成電路設計的基本原理和流程： 從器件物理到係統級設計，掌握設計流程的各個環節。 2. 熟練運用EDA工具進行集成電路設計： 掌握常用的HDL語言和EDA工具，能夠獨立完成邏輯設計、物理設計和驗證。 3. 掌握常見的數字和模擬電路設計技巧： 能夠根據性能要求設計和優化電路模塊。 4. 瞭解先進的集成電路設計技術和發展趨勢： 能夠跟上行業發展的步伐，為未來的職業生涯打下基礎。 本書適用於高等院校電子信息工程、微電子學、計算機科學與技術等相關專業的本科生和研究生，也可作為集成電路設計工程師、硬件工程師以及對集成電路設計感興趣的科研人員的參考書籍。本書強調理論與實踐相結閤，通過大量的實例和練習，幫助讀者真正掌握集成電路設計的核心技能，為投身這一充滿挑戰和機遇的領域做好準備。

评分☆☆☆☆☆

總而言之，這是一本非常優秀的教材，其內容翔實、邏輯清晰、圖文並茂，非常適閤高等院校電子信息工程、微電子學等專業的相關課程使用，或者作為IC設計領域從業人員的參考書。雖然內容非常豐富，但作者的敘述方式盡量做到深入淺齣，讓復雜的技術變得更容易理解。這本書的齣版，無疑為國內的IC設計教育和人纔培養注入瞭一股新的力量。

评分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和實踐廣度上都達到瞭一個相當高的水平。對於那些希望深入理解超大規模集成電路設計背後原理的讀者，這本書無疑提供瞭一個堅實的基礎。它不僅僅是技術的堆砌，更注重培養讀者的工程思維和解決問題的能力。書中的習題設計也非常有代錶性，既有鞏固基礎知識的題目，也有挑戰思維的綜閤性問題，能夠有效地檢驗學習效果。

评分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞書中對設計流程的細緻描繪。從概念設計到最終版圖輸齣，每一個環節都進行瞭詳細的闡述，並提供瞭相應的工具鏈介紹和實際案例分析。這對於初學者來說，無疑是一份寶貴的路綫圖，能夠幫助我們建立起完整的IC設計思維框架。例如，書中關於功耗分析的部分，不僅介紹瞭靜態功耗和動態功耗的計算方法，還提供瞭多種降低功耗的設計策略，這在當前能源效率日益重要的背景下，顯得尤為實用。

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題是《高等院校電子技術係列教材：超大規模集成電路設計導論》，我最近終於有時間細細品讀瞭。拿到書的那一刻，就被它厚重的質感和精美的排版所吸引，封麵設計既有學術的嚴謹感，又不失現代感，讓人對即將展開的知識之旅充滿瞭期待。翻開書頁，撲麵而來的是一股濃鬱的書捲氣，紙張的觸感非常舒適，即使長時間閱讀也不會感到疲勞。整體裝幀非常用心，看得齣齣版方的誠意。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容涵蓋瞭半導體物理基礎、MOSFET器件特性、CMOS工藝流程、邏輯設計原理、電路布局布綫以及版圖設計規則等關鍵領域。其中，關於CMOS器件模型的部分，講解得尤為透徹，作者通過大量的圖示和公式推導，將抽象的物理概念具象化，使我能夠清晰地理解不同工作模式下MOSFET的行為。特彆是對於亞微米和納米尺度下的量子效應，書中也進行瞭深入的探討，這對於理解現代先進工藝下的器件性能至關重要。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

定只是翻一下就好，不过那开篇的序言之幽默一下子便抓住了我的眼睛，一个词来形容——

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