大规模集成电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:陈贵灿

出品人:

页数:575

译者:

出版时间:2005-7

价格:45.20元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040166026

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 集成电路设计
• VLSI
• 数字电路
• 模拟电路
• 芯片设计
• EDA工具
• 半导体
• 电路分析
• 计算机硬件
• 电子工程

《微观世界探秘：从量子力学到纳米技术》 图书简介 本书带领读者深入探索物质世界最基础的层面，从支配原子和亚原子粒子行为的量子力学原理，逐步过渡到尖端技术——纳米技术的实际应用与未来展望。这不是一本关于电路设计或半导体工艺的教科书，而是一部跨越理论物理、材料科学和前沿工程学的深度科普与思想探索之作。 第一部分：根基的颠覆——量子力学的奇特世界 本部分旨在为读者构建一个坚实的理论基础，理解我们日常经验之外的物理实在。 第一章：经典物理的黄昏与新纪元的黎明 我们将回顾十九世纪末物理学面临的危机，包括黑体辐射、光电效应等经典理论无法解释的现象。重点阐述普朗克提出的能量量子化概念，它是打开新世界大门的钥匙。本章将详细介绍光的波粒二象性，通过对双缝实验的深入剖析，揭示观测者在微观世界中的不可避免的作用。 第二章：薛定谔的猫与概率的本质 本章聚焦于量子力学的核心数学框架——薛定谔方程。我们不会陷入繁复的数学推导，而是着重解释波函数$Psi$的物理意义，即它如何描述粒子存在的概率幅。我们将探讨量子态的叠加原理，并借助著名的“薛定谔的猫”思想实验，探讨量子世界的非定域性和测量问题。对海森堡不确定性原理的阐释，将帮助读者理解为何在微观尺度上，我们只能谈论“可能性”而非“确定性”。 第三章：纠缠与隐形传态的哲学思辨 量子纠缠，爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”，是本章的核心。我们将讲解贝尔不等式的实验验证，证实量子力学的非定域实在性。讨论纠缠对信息理论的深远影响，并探讨量子纠缠在基础物理学哲学中的地位，如对实在性、定域性和因果律的挑战。本章旨在激发读者对宇宙本质的哲学思考。 第二部分：物质的重塑——从晶体结构到新材料 理论物理的工具如何被用来理解和设计宏观世界的物质特性？本部分将桥接理论与材料科学。 第四章：周期性与能带理论的魔力 本章深入固体物理学的核心。解释晶格结构（晶体结构）如何通过周期性势场，决定电子的运动状态。通过能带理论，我们将阐释导体、半导体和绝缘体之间本质区别的物理根源，即价带与导带之间的能隙结构。这不是关于集成电路的制造工艺，而是关于材料“为什么”具有特定导电性的理论解释。 第五章：缺陷工程与材料性能调控 完美晶体在现实中是不存在的，而“缺陷”恰恰是材料功能性的关键。本章将详细分类讨论点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）对材料机械强度、光学响应和电学特性的影响。我们将探讨如何通过精确控制杂质掺杂（如在某些特定晶体中引入稀土元素）来调控材料的发光或导电特性，这是新材料设计的基础。 第六章：超导现象的低温奇迹 超导电性是凝聚态物理中最引人入胜的现象之一。本章将介绍传统的BCS理论，解释库珀对的形成机制，以及零电阻和迈斯纳效应的物理图像。我们还会展望高温超导材料的研究进展，探讨其潜在的能源与交通应用，重点在于材料内部电子配对机制的物理理解。 第三部分：尺度的革命——纳米技术的物理前沿 当物质尺寸缩小到原子或分子尺度时，其性质会发生根本性的变化。本部分聚焦于这一尺度的物理学现象及其工程实现。 第七章：尺寸效应与量子限域 纳米尺度的核心特征在于“量子限域效应”。本章将解释当材料的特征尺寸接近或小于电子的德布罗意波长时，能级结构会变得分立，这导致了量子点（Quantum Dots）独特的光谱特性。我们将讨论这些效应如何使纳米材料在光学传感、生物成像等领域展现出超越传统材料的性能。 第八章：纳米结构的可控制备与表征技术 本章介绍实现纳米技术所依赖的关键物理和化学方法，而非电路设计工具。我们将讨论自下而上（如化学合成法）和自上而下（如刻蚀技术，但重点在于物理原理而非工艺细节）的制备策略。在表征方面，我们将着重介绍透射电子显微镜（TEM）和扫描隧道显微镜（STM）等技术，它们如何提供原子尺度的形貌和电子态信息。 第九章：前沿展望——自旋电子学与生物相容性纳米器件 展望纳米技术在信息存储和生物医学领域的未来方向。自旋电子学关注电子的自旋自由度，而非仅仅是电荷，探索基于自旋的逻辑和存储器件的物理潜力。同时，本章也将探讨纳米材料与生物系统的界面物理化学问题，如纳米颗粒的生物相容性、靶向输送机制，这些都依赖于表面物理和分子间作用力的精确控制。 结论：微观世界与人类未来的交汇点 全书最后总结，微观物理学的深刻理解是所有现代技术进步的基石。从量子理论的抽象概念到纳米材料的精确操控，我们正在学习如何以前所未有的精度与物质的基本构造进行对话，这些知识为构建下一代信息、能源和医疗技术提供了根本性的物理洞察。本书旨在培养读者对物质本源的敬畏之心，以及利用基础科学突破工程限制的创新思维。

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**书评二： 架构师的视角与前沿技术探讨** 如果说前些部分的讲解偏向基础构建，那么本书的中后段则展现出一种宏观的架构师视野。它没有止步于单个模块的实现，而是将目光投向了整个系统的层次结构。我非常赞赏作者对不同类型存储器（如SRAM和DRAM）工作机制的深入剖析，这不仅是理论知识的罗列，更包含了对功耗、速度和面积这三大设计权衡点的精辟见解。书中对时序逻辑电路的分析，特别是对触发器和有限状态机的建模，展现了对控制单元设计复杂性的深刻理解。更令人振奋的是，它引入了现代EDA工具在设计流程中的作用，虽然没有详细到具体的软件操作手册，但它清晰地勾勒出了从RTL级描述到GDSII物理实现的关键步骤和挑战。这种对设计实践的关注，使得这本书不仅仅停留在学术层面，而是具备了很强的工程指导价值，对于有志于从事ASIC或FPGA开发的工程师来说，提供了一个宝贵的路线图。

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**书评四： 对设计验证和测试的全面覆盖** 在当今的集成电路开发周期中，验证和测试占据了不成比例的巨大工作量，而这本书对这方面的关注度，远超我的预期，让人感到惊喜。它没有将验证视为设计完成后附加的环节，而是将其融入了设计理念之中。书中对可测试性设计（DFT）的介绍，从最基础的扫描链（Scan Chain）的插入，到更复杂的内置自测试（BIST）架构，都有着详尽的阐述。特别是对故障模型的分类，例如桥接故障和断开故障的描述，帮助我理解了为什么特定的测试向量是必需的。这种前瞻性的设计方法论，强调了“可制造性设计”的重要性。它告诉我们，一个设计得再巧妙的电路，如果无法被有效地测试和诊断，那么它在量产中就存在巨大的风险。这种对整个产品生命周期的关怀，让这本书的价值得到了极大的提升，不再仅仅是一本设计手册，更是一本风险管理指南。

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**书评一： 深入浅出的数字逻辑殿堂** 这本书简直是为初学者量身定做的入门指南，它没有一开始就抛出那些令人望而生畏的复杂公式和晦涩难懂的专业术语。相反，作者仿佛是一位耐心的老教授，从最基本的布尔代数讲起，一步步引导我们走进数字电路的奇妙世界。我尤其欣赏它对基本逻辑门原理的阐述，那些关于AND、OR、NAND门的真值表和物理实现，被讲解得清晰透彻，即便是零基础的读者也能迅速抓住核心概念。书中大量的实例和图示，极大地降低了理解门电路和组合逻辑电路的门槛。读完前几章，我对组合逻辑电路的设计流程有了初步的认识，不再是面对电路图一头雾水。它成功地将抽象的理论概念，转化为可以触摸和理解的逻辑结构，为后续学习更深层次的电路设计打下了极其坚实的地基。这本书的叙事节奏把握得非常好，既不拖沓，也不至于快到让人跟不上。那种循序渐进的教学方法，让人在不知不觉中建立了扎实的数字系统思维。

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**书评三： 严谨的数学推导与优化思维的培养** 这本书在处理理论深度方面毫不含糊，那些看似枯燥的数学推导，却是理解电路性能极限的关键所在。与市面上很多只停留在功能描述的教材不同，这里对CMOS晶体管级电路的分析，达到了相当高的严谨度。它细致地探讨了亚阈值泄漏电流的影响、米勒效应在延迟计算中的作用，以及如何通过晶体管尺寸的调整来平衡上升时间和下降时间。我特别喜欢它在优化部分所展现出的“工程师的精明”。例如，关于时钟树综合（CTS）的章节，它不仅仅是描述了CTS的目的，而是深入探讨了如何最小化时钟偏移（Skew）和减少时钟功率消耗的各种技巧和约束条件。这种深入到物理层面的分析，迫使读者必须建立起一种“一切皆可量化”的思维模式，不再满足于电路“能跑起来”，而是要追求它“跑得最好”。对于希望精进到高级IC设计领域的读者，这种对细节的苛求是必不可少的磨砺。

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**书评五： 风格鲜明，知识体系的整合与对比** 这本书的叙述风格非常独特，它没有采用那种冷冰冰的教科书腔调，而是充满了辩证的思考。作者在介绍完一种设计方案后，往往会立即引入另一种与之形成对比的方案，并清晰地指出它们各自的优势和局限性。例如，在讨论数据通路设计时，流水线（Pipelining）和非流水线架构的性能差异对比分析，就非常到位，它不是简单地告诉我们流水线快，而是通过具体的周期消耗和资源占用，直观地展示了这种权衡的代价。这种对比性的讲解方式，极大地激发了读者的批判性思维，让人在学习知识点的同时，也在思考“为什么是这个而不是那个”。此外，书中在章节末尾设置的思考题，往往不是直接的计算，而是需要综合运用前面多个知识点进行概念性论证的开放性问题，这极大地锻炼了我们整合复杂信息的能力，真正做到了融会贯通。

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