CMOS IC 佈局設計：原理．方法與工具. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南

作者:"CLEIN,DAN許軍／譯"

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20050627

价格:NT$ 580

装帧:

isbn号码:9789571139920

丛书系列:

图书标签:

• CMOS IC设计
• 集成电路布局
• 版图设计
• 模拟电路
• 数字电路
• 芯片设计
• 半导体
• EDA工具
• 工艺规则
• 物理设计

CMOS IC 佈局設計：原理．方法與工具 精煉製程，締造尖端晶片 在當代電子產業蓬勃發展的浪潮中，積體電路（IC）扮演著核心驅動的角色。而CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技術，作為目前主流的半導體製程，其高效能、低功耗的特性，使其廣泛應用於從智慧手機、電腦到汽車電子、物聯網設備等各種尖端科技領域。要將複雜的電路設計轉化為實際的晶片，CMOS IC 佈局設計 無疑是其中至關重要的一環。 本書《CMOS IC 佈局設計：原理．方法與工具》，將引領您深入探索CMOS IC佈局設計的奧秘。我們不僅會剖析佈局設計背後的核心原理，更會詳細闡述在實際操作中所採用的關鍵方法，並介紹當前業界廣泛使用的高效工具。這是一本旨在幫助您掌握從概念到實體的晶片設計全流程的權威指南。 為何佈局設計如此關鍵？ 您可以將佈局設計想像成是為晶片上的電路元件規劃精密的「城市藍圖」。每一個電晶體、導線、電容等元件，都需要在一個極小的矽片上找到最合適的位置，並透過層層疊加的導線將其連接起來。這個過程絕非簡單的「畫圖」，而是涉及多方面的嚴謹考量： 效能極致化： 佈局的合理性直接影響到電路的運作速度、功耗以及對雜訊的抵抗能力。精準的佈局可以最大限度地發揮電路設計的潛力。 可靠性保證： 惡劣的佈局可能導致信號傳輸延遲、訊號衰減、熱點過載，甚至元件之間的短路或開路，從而嚴重影響晶片的穩定性和壽命。 製程相容性： 佈局設計必須嚴格遵循半導體製造廠商的製程規則（Design Rule Check, DRC），確保設計能夠順利生產。任何違反規則的佈局都無法被製造出來。 面積最小化： 在有限的晶片面積內容納更多的功能，是降低生產成本、提升市場競爭力的關鍵。優秀的佈局設計能夠有效縮減晶片尺寸。 本書內容涵蓋： 為了全面掌握CMOS IC佈局設計，本書將從以下幾個核心層面展開： 第一部分：CMOS IC 佈局設計原理 CMOS 基本元件佈局： 深入剖析MOSFET（金屬氧化物半導體場效電晶體）的標準單元佈局，包括 NMOS 和 PMOS 的結構、閘極、汲極、源極的幾何形狀、多晶矽的連接方式，以及保護電路（如ESD保護）的設計考量。 標準單元庫與佈局： 介紹標準單元庫（Standard Cell Library）的概念，以及如何利用預先設計好的標準單元（如邏輯閘、翻轉器、緩衝器等）來快速構建複雜電路。探討標準單元在佈局上的優化技巧。 互連線（Interconnect）的佈局與設計： 闡述多層金屬互連的結構和佈局方法，包括金屬層的選擇、導線寬度、間距、通孔（Via）的設計和佈置。討論如何最小化導線電阻和電容，以及解決串擾（Crosstalk）問題。 功率與地線（Power and Ground）的佈局： 探討如何設計高效的功率和地線網路，確保穩定可靠的電源供應，避免電壓跌落（IR Drop）和地彈（Ground Bounce）問題，這對於高速電路尤為重要。 時脈樹（Clock Tree）的佈局： 深入講解時脈訊號在晶片內部的傳輸，以及如何設計低延遲、時脈偏差（Skew）最小化的時脈樹，以確保同步電路的正常工作。 類比與混合訊號佈局考量： 針對類比電路和混合訊號電路，強調佈局在降低雜訊耦合、提高訊號隔離度、以及實現高精度電路設計方面的特殊要求。 第二部分：CMOS IC 佈局設計方法 自動佈局（Automatic Layout）與手動佈局（Manual Layout）： 介紹業界主流的佈局自動化流程，包括Floorplanning（規劃）、Placement（放置）和Routing（佈線）等步驟，以及如何運用這些工具來提高效率。同時，也將探討在特定情況下，何時需要進行精細的手動佈局調整。 Floorplanning 策略： 詳述Floorplanning的重要性，包括晶片整體結構的劃分、核心模組的放置、I/O埠的安排，以及功率和地線網路的規劃。 放置（Placement）優化： 探討如何根據訊號時序、功耗以及佈線的難易程度，對標準單元和模組進行最佳化放置。 佈線（Routing）技術： 詳細講解全局佈線（Global Routing）和詳細佈線（Detailed Routing）的原理和演算法，以及如何解決佈線衝突、優化訊號路徑。 佈局後驗證（Post-Layout Verification）： 介紹各種佈局後驗證的關鍵步驟，包括： Design Rule Check (DRC)： 驗證佈局是否符合製造廠商的製程規則。 Layout Versus Schematic (LVS)： 驗證佈局電路與原始電路網表（Schematic）是否一致。 Electrical Rule Check (ERC)： 檢查電氣連接的正確性。 Parasitic Extraction： 提取佈局中的寄生電阻、電容，用於後續的時序和功耗分析。 第三部分：CMOS IC 佈局設計工具 EDA 工具介紹： 介紹業界領先的電子設計自動化（EDA）工具，例如 Cadence Virtuoso、Synopsys IC Compiler、Mentor Graphics Calibre 等，並說明它們在佈局設計流程中的具體功能和應用。 工作流程實踐： 提供基於主流EDA工具的實際操作範例，從建立專案、導入網表、進行Floorplanning、Placement、Routing，到最終的驗證，讓讀者能夠親手實踐佈局設計的每一個環節。 進階佈局技巧與趨勢： 探討先進製程（如FinFET、Gate-All-Around FET）下的佈局挑戰與解決方案，以及未來佈局設計在AI輔助設計、先進封裝等方面的發展趨勢。 本書適合誰？ 無論您是電子工程、電機工程、微電子學等相關科系的學生，還是正在從事IC設計、系統單晶片（SoC）開發的工程師，抑或是對半導體晶片製造過程充滿好奇的技術愛好者，《CMOS IC 佈局設計：原理．方法與工具》 都將是您不可或缺的參考書籍。 透過本書，您將能夠： 建立紮實的理論基礎： 深刻理解CMOS IC佈局設計的本質與原理。 掌握實用的設計方法： 學習並應用先進的佈局設計技巧。 熟悉高效的設計工具： 熟練操作業界標準的EDA工具。 提升晶片設計能力： 能夠設計出效能優異、穩定可靠的CMOS IC產品。 立即翻開《CMOS IC 佈局設計：原理．方法與工具》，踏上從電路到晶片，從抽象到實體的精彩設計之旅！

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这本技术专著的出版，无疑为半导体设计领域的学习者和从业者带来了一份厚重的参考资料。我阅读下来，最大的感受是其内容的系统性与深度。作者似乎倾注了大量心血，力求将复杂的集成电路版图设计流程，从最基础的物理原理，逐步推导到实际操作的工具应用层面，构建了一个完整且逻辑严密的知识体系。书中对于设计规则（DRC）的阐述尤为详尽，这一点对于初入此行业的工程师来说是至关重要的，它不仅仅是罗列规则，更是深入剖析了这些规则背后的物理限制和良率考量。 读到关于模拟电路布局的章节时，我被深深吸引住了。模拟部分历来是IC设计中最考验经验和直觉的领域，而这本书并没有回避这些“软技能”的传授。它通过一系列精心挑选的案例，展示了如何在高精度要求下，通过精妙的版图技巧来对抗工艺偏差、噪声耦合和寄生效应。特别是对于匹配器件的布局策略，以及如何利用隔离环和保护环来优化性能的讨论，简直是教科书级别的范例。它教会的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么要这么做”，这种对设计哲学层面的探讨，使得这本书的价值远超一般的工具手册。

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这本书的排版和图示质量也是一流的，这对于理解空间结构复杂的集成电路版图设计至关重要。那些剖面图和示意图不仅清晰，而且标注准确，极大地减少了阅读过程中的认知负担。对于那些正在准备职业认证或希望系统性提升自身版图设计能力的专业人士来说，这本书无疑是一本值得长期珍藏的案头书。它不仅是一本“如何做”的指南，更是一本“如何思考”的哲学引导书，帮助设计人员在面对不断迭代的半导体技术浪潮时，保持清晰的洞察力和强大的问题解决能力。它的深度和广度，足以支持读者从入门到精通的整个学习路径。

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我曾尝试使用过许多不同厂商的版图设计指南和参考书，但坦白说，很多要么过于侧重某一特定工艺的细节，要么过于强调工具的操作性而缺乏理论基础。然而，这本专著成功地在这两者之间找到了一个完美的平衡点。它在介绍每一个设计原则时，都能够迅速回溯到半导体物理学的基本定律，这使得读者能够建立起一种“举一反三”的能力，而不是被动地模仿特定的布局图案。对于那些希望从原理层面掌握版图设计的学习者而言，这本书提供了一个坚实且易于理解的知识基石，它成功地将一个看起来繁琐、充满经验主义的领域，提升到了工程科学的严谨高度。

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作为一名在职的资深工程师，我发现这本书在处理前沿的制造工艺节点（比如FinFET结构下的设计考量）时，展现出了极强的时效性和前瞻性。它没有停留在传统的CMOS工艺描述上，而是将现代集成电路制造的复杂性融入了布局的考量之中。书中对自热效应、静电放电（ESD）保护结构的设计细节进行了深入的剖析，这些都是在追求更小尺寸和更高密度的今天，设计团队必须面对的严峻挑战。阅读这些章节，我感觉像是接受了一次高级别的在职培训，不仅巩固了已有的知识框架，更重要的是，它提供了一种新的视角去审视当前项目中的一些棘手难题。

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从结构组织上来看，作者非常注重逻辑的连贯性，从抽象的物理层概念过渡到具体的CAD工具界面操作，过渡得非常自然。尤其值得称赞的是，书中对主流EDA工具链中关键步骤的描述，并非简单地截图展示按钮位置，而是深入阐述了各个工具模块（如寄生参数提取、版图验证等）的工作原理和输入输出要求。这种对“工具背后的科学”的揭示，极大地提升了读者对自动化流程的理解深度，避免了将软件操作异化为纯粹的“点击艺术”。我尤其喜欢它在讨论后仿真和版图签核流程时，对时序分析和功耗分析在版图层面的具体影响的讨论，这使得整个设计闭环更加完整。

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