低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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瑞士Christian Piguet，陳力穎 著

圖書標籤:

• CMOS電路
• 低功耗設計
• 邏輯設計
• CAD工具
• 集成電路
• 數字電路
• VLSI
• 芯片設計
• 電子工程
• 電路設計

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030315687

商品编码：29596092746

包装：平装

出版时间：2011-07-01

基本信息

書名：低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具

定價：65.00元

作者：(瑞士)Christian Piguet,陳力穎

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-07-01

ISBN：9787030315687

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.663kg

編輯推薦

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《低功耗CMOS電路設計》著重敘述低功耗電路設計，包括工藝與器件、邏輯電路以及CAD設計工具三個方麵的內容。在工藝器件方麵，描述瞭低功耗電子學的曆史、深亞微米體矽SOI技術的進展、CMOS納米工藝中的漏電、納米電子學與未來發展趨勢、以及光互連技術；在低功耗電路方麵，描述瞭深亞微米設計建模、低功耗標準單元、高速低功耗動態邏輯與運算電路、以及在結構、電路、器件的各個層麵上的低功耗設計技術，包括時鍾、互連、弱反型超低功耗設計和絕熱電路；在低功耗CAD設計工具方麵，描述瞭功耗模型與高層次功耗估計，國際上主要CAD公司的功耗設計工具以及低功耗設計流程。本書由(瑞士)christianPiguet主編。

內容提要

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《低功耗CMOS電路設計》著重敘述低功耗電路設計，部分概述低功耗電子技術和深亞微米下體矽sOI技術的進展、CMOS納米技術中的漏電流及光互連技術等；第二部分闡述深亞微米設計模型、低功耗標準單元、低功耗超高速動態邏輯與運算電路，以及在結構、電路、器件的各個層麵上的低功耗設計技術；第三部分主要針對CAD設計工具及低功耗設計流程進行闡述。本書的內容來自低功耗集成電路設計領域三十多位學者和專傢的具體實踐，包括學術界與工業界多年來的研究設計成果與經驗，所介紹的技術可以直接應用於産品設計。
《低功耗CMOS電路設計》可以作為微電子、電子科學與技術、集成電路等領域的研發、設計人員及工科院校相關專業師生的實用參考資料。本書由(瑞士)christianPiguet主編。

目錄

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作者介紹

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ChristianPiguet，瑞士Nyon人，分彆在1974年和1981年獲得洛桑聯邦瑞士大學(EPFL)的電子工程碩士與博士學位。Piguet博士於1974年加入瞭瑞士納沙泰爾Centre Electronique HorlogerS.A.實驗室。主要研究鍾錶業的CMOS數字集成電路和嵌入式低功耗微處理器，以及基於門陣列方法的CAD工具。他目前是納沙泰爾CSEMCentre Suisse d'Electronique et de MicrotechniqueS.A.實驗室超低功耗部門的負責人，並參與低功耗和高速CMOS集成電路的設計與管理。他的主要興趣包括低功耗微處理器與DSP、低功耗標準單元庫、門控時鍾和低功耗技術及異步設計。

文摘

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序言

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低功耗CMOS電路設計——邏輯設計與CAD工具 簡介 在當今數字化浪潮席捲的時代，電子設備的普及和性能的飛速提升，使得其對能源的需求呈現爆炸式增長。從移動通信設備到嵌入式係統，再到大型數據中心，如何更有效地利用能源，延長電池續航，降低運行成本，已成為行業麵臨的重大挑戰。在此背景下，低功耗集成電路設計的重要性日益凸顯，成為推動技術進步的關鍵驅動力之一。 本書《低功耗CMOS電路設計——邏輯設計與CAD工具》並非一本淺嘗輒止的入門讀物，而是一部旨在深入探討CMOS電路低功耗設計核心理念、技術手段以及與現代電子設計自動化（EDA）工具緊密結閤的專業參考書。本書的齣發點，是對“如何最大限度地減少CMOS電路在運行過程中消耗的能量”這一核心問題進行係統性的梳理和深入的剖析。它麵嚮的是已經具備一定數字邏輯設計和CMOS工藝基礎的讀者，希望能夠幫助他們建立起對低功耗設計的全局觀，並掌握在實際設計流程中應用各種低功耗技術的能力。 本書內容的主體，將圍繞CMOS電路功耗的來源展開，並逐一擊破。我們深知，CMOS電路的功耗主要來自於兩大方麵：動態功耗和靜態功耗。 動態功耗，顧名思義，是電路在工作時，即晶體管開關切換過程中産生的功耗。這部分功耗與電路的工作頻率、電源電壓以及負載電容密切相關。書中將詳細講解動態功耗的物理學原理，包括電荷的充放電過程，以及如何通過優化邏輯結構、降低時鍾頻率、采用多電壓域設計等策略來有效降低動態功耗。例如，對於門級功耗，我們將深入分析不同邏輯門（如NAND, NOR, XOR等）的功耗特性，以及如何選擇最優的邏輯風格和實現方式。對於連綫功耗，我們將探討信號綫負載效應，並介紹如何通過優化布綫拓撲、減小金屬綫寬度和間距等手段來減少電容負載。書中還會重點介紹一種至關重要的動態功耗降低技術——時鍾門控（Clock Gating）。我們將從原理上深入剖析其工作機製，即在不需要某個模塊工作時，將其時鍾信號置為無效，從而阻止其內部邏輯進行不必要的翻轉，達到節電的目的。本書將不僅僅停留在理論層麵，還會結閤實際案例，講解如何有效地識彆和實現時鍾門控，以及在設計中可能遇到的挑戰和解決方案。 靜態功耗，則是在電路處於非工作狀態，即晶體管處於關閉狀態時，仍然存在的漏電流所産生的功耗。隨著CMOS工藝的不斷縮小，漏電流問題愈發嚴峻，對低功耗設計提齣瞭新的挑戰。本書將對靜態功耗進行細緻的分析，包括襯底漏電、亞閾值漏電、柵氧化層漏電等多種漏電機製。在此基礎上，我們將係統性地介紹應對靜態功耗的多種有效方法。電源門控（Power Gating）將是本書重點闡述的內容之一。我們將深入探討如何通過插入斷電開關（Isolation Switch）和保留單元（Retention Cell）來有效地關閉不使用的模塊電源，從而徹底切斷漏電流的路徑。本書將詳細介紹電源門控的實現原理、設計流程，以及在實際應用中需要考慮的功耗迴升時間、襯底電壓控製等關鍵問題。此外，本書還將討論多閾值電壓（Multi-Vt）CMOS技術。通過在同一芯片上采用不同閾值電壓的晶體管，可以根據對速度和漏電的要求，靈活地選擇閤適的晶體管類型，從而在保證性能的同時，顯著降低漏電功耗。 除瞭上述兩種主要的功耗來源和相應的應對策略，本書還將觸及其他重要的低功耗設計技術。動態電壓調節（Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS）作為一種能夠根據實時計算需求動態調整工作電壓和頻率的技術，將得到詳細的解析。我們將探討如何設計閤適的控製器來監控係統負載，並根據負載情況動態地調整電壓和頻率，從而在滿足性能要求的前提下，最大程度地節省功耗。 本書的另一大亮點在於其對電子設計自動化（EDA）工具在低功耗設計中的作用的深入闡述。在現代集成電路設計流程中，EDA工具扮演著不可或缺的角色。本書將不會僅僅列舉工具的名稱，而是會從低功耗設計的角度，詳細講解這些工具如何在各個設計階段提供支持。例如，在邏輯綜閤（Logic Synthesis）階段，我們將介紹如何利用綜閤工具的低功耗選項，引導其生成更優化的低功耗邏輯網錶。在布局布綫（Place and Route）階段，我們將討論如何利用工具的功能來實現更精細的電源門控和時鍾門控，以及如何優化布綫以減小寄生電容。 本書還將著重介紹低功耗驗證（Low Power Verification）的重要性。設計齣低功耗電路隻是第一步，如何有效地驗證其功耗特性，並確保其符閤設計規範，是至關重要的環節。我們將探討各種低功耗驗證方法，包括功耗估算（Power Estimation）、功耗分析（Power Analysis）以及低功耗形式驗證（Low Power Formal Verification）。本書將介紹如何利用專門的低功耗分析工具，在設計的早期階段就準確地估算電路的功耗，並識彆齣功耗瓶頸。同時，也會涵蓋在驗證過程中可能遇到的挑戰，例如多電壓域和多電源域的混閤信號驗證等。 本書的內容組織邏輯清晰，從理論基礎到具體技術，再到工具實現，層層遞進。每一章的講解都力求深入淺齣，既有嚴謹的學術論證，又不乏工程實踐的指導意義。書中將穿插大量的圖示、錶格和僞代碼，以幫助讀者更直觀地理解復雜的概念。我們相信，通過對本書內容的學習，讀者不僅能夠深刻理解CMOS電路低功耗設計的原理，更能夠掌握在實際項目中應用各種先進的低功耗技術和EDA工具的實操能力，從而在激烈的市場競爭中設計齣更具競爭力的低功耗産品。 總而言之，《低功耗CMOS電路設計——邏輯設計與CAD工具》是一本為有誌於在集成電路設計領域深耕，特彆是在低功耗技術方麵尋求突破的工程師和研究人員量身打造的專業著作。它提供瞭一個全麵、深入且實用的知識體係，旨在幫助讀者掌握構建下一代高性能、低功耗電子係統的關鍵技術。

评分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格非常獨特，它成功地在嚴謹的學術論述和工程實踐的生動案例之間找到瞭一個完美的切入點。我發現它在講解復雜的電路模型時，總能穿插一些極為精煉的行業典故或者“過來人”纔會知道的陷阱規避技巧，這使得閱讀過程充滿瞭發現的樂趣，完全沒有傳統教科書那種枯燥乏味的代入感。比如，在談到時序收斂和時鍾樹綜閤（CTS）時，作者沒有簡單地給齣標準流程，而是深入探討瞭不同工藝節點下，寄生電容和互連延遲帶來的非綫性影響，並提齣瞭幾種非常規但卓有成效的優化策略。這種將理論與實戰緊密結閤的寫作手法，極大地增強瞭知識的可遷移性。我甚至在閱讀過程中，忍不住迴頭翻閱瞭手邊正在進行的項目文檔，嘗試用書中的新視角去重新審視那些一直睏擾我的設計瓶頸。對於剛接觸後端設計或流程集成的年輕工程師來說，這本書的實戰指導價值，遠超其紙麵上的理論深度。

评分☆☆☆☆☆

從排版和結構上看，這本書的編排體現齣極高的專業素養。層次分明，索引清晰，使得查找特定知識點變得異常高效。對於一本技術深度如此之大的書籍而言，保持這樣的結構清晰度本身就是一項挑戰，但作者成功地做到瞭這一點。例如，書中將不同抽象層次的電路模型進行瞭邏輯上的遞進劃分，從晶體管級的非理想性，過渡到邏輯單元的行為建模，最後上升到係統級的功耗預算管理。這種清晰的結構意味著即便是需要快速迴顧某個特定技術點的讀者，也能迅速定位到最相關的章節，而不會被其他不相乾的內容所乾擾。我個人認為，這種嚴謹的結構設計，很大程度上降低瞭讀者對復雜概念的認知負荷，使得學習麯綫更加平滑，無疑提升瞭全書的可用性和參考價值，絕對是一本值得放在案頭、隨時翻閱的工具書。

评分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度給我留下瞭極其深刻的印象，尤其是在探討當前電子設計領域熱點問題時，作者展現齣的那種前瞻性和洞察力，絕對是專業人士必備的參考手冊。我最欣賞的是它對於基礎理論的梳理，絲毫沒有因為追求前沿技術而顯得浮躁。相反，它像一位經驗豐富的大師，耐心地引導讀者從最核心的物理機製齣發，理解為什麼某些設計選擇是優於其他選擇的。例如，書中對亞閾值區操作和短溝道效應的深入剖析，絕非簡單地羅列公式，而是結閤實際的版圖實現和對功耗-性能-麵積（PPA）權衡的精妙分析。讀完相關章節，我仿佛醍醐灌頂，明白瞭許多在實際項目初期難以把握的微妙平衡點。它不僅僅是一本技術書籍，更像是一份關於如何進行高質量、高效率電路架構決策的思維導圖。對於那些希望從“能跑起來”的初級設計邁嚮“極緻優化”的資深工程師而言，這本書提供的設計範式和驗證流程的講解，無疑是無價之寶，能有效提升項目成功率和産品競爭力。

评分☆☆☆☆☆

這本書在處理前沿挑戰，特彆是新興存儲器技術和近閾值電壓（Near-Threshold Voltage, NTV）操作下的可靠性問題時，展現齣瞭極強的思辨能力。作者沒有簡單地介紹NTV帶來的巨大功耗優勢，而是深入挖掘瞭其伴隨而來的工藝變異敏感性、噪聲容限急劇下降等嚴重問題，並提供瞭應對這些挑戰的健壯性設計框架。這種平衡地看待技術優劣的視角，比一味鼓吹新技術要成熟得多，它教會讀者在追求極限性能的同時，如何構建起必要的工程冗餘和容錯機製。對於從事前沿ASIC或SoC開發的工程師來說，這本書提供的不僅僅是知識，更是一種批判性的設計思維，即如何在一個不斷變化的半導體製造和工藝環境下，設計齣既創新又可靠的電路係統。這種深度和廣度相結閤的探討，讓本書遠超瞭一般的教材範疇，更像是一份麵嚮未來十年技術發展的路綫圖指引。

评分☆☆☆☆☆

不得不提的是，這本書在處理設計工具鏈（CAD Tools）集成這一塊做得非常齣色，這在同類書籍中是相當少見的。很多書籍往往停留在原理層麵，對實際的EDA流程和工具鏈的交互描述得過於籠統，導緻讀者學完理論後，在實際操作中依然感到無從下手。然而，這本書卻花瞭大量的篇幅，詳盡地描述瞭如何將新穎的電路概念映射到現有的商業或開源EDA環境中進行仿真、驗證和最終的物理實現。它清晰地闡述瞭不同設計階段的數據流轉和數據格式的兼容性問題，這些都是在實際項目延期中經常被忽視的關鍵點。尤其是在涉及低功耗設計時，如何利用靜態時序分析（STA）工具來精準預測和量化動態與靜態功耗，並將其反饋到架構設計中，書中給齣的方法論具有很強的可操作性。它真正做到瞭連接“紙麵設計”到“矽片製造”之間的橋梁。