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出版者:机械工业出版社

作者:石英，李新新，姜宇柏编著

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:2007-1

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111201045

丛书系列:

图书标签:

• ISE
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• Xilinx
• 开发技巧
• 应用开发
• 数字电路
• 嵌入式系统
• 硬件设计

现代集成电路设计与制造工艺深度解析 面向电子工程、微电子学专业人士及高级爱好者的权威指南 内容概述 本书深入探讨了当代集成电路（IC）设计流程的各个关键阶段，并详尽阐述了支撑现代芯片制造的尖端工艺技术。我们摒弃了对基础理论的冗余叙述，直接聚焦于当前行业面临的核心挑战、最前沿的设计方法学（EDA工具的应用、先进封装技术）以及新一代半导体材料的探索。全书共分为六大部分，层层递进，旨在为读者提供一个从概念到量产的全景式、技术驱动的知识框架。 --- 第一部分：先进纳米尺度下的前端设计流程与验证 本部分着重剖析了在7纳米及更小制程节点下，数字和模拟/混合信号（AMS）前端设计所必需的工具链、设计约束和验证策略。 1.1 超低功耗与高性能设计约束 探讨当前工艺节点中，功耗、面积和性能（PPA）三者之间复杂的权衡取舍。重点分析了时序收敛（Timing Closure）在亚10nm工艺中的新挑战，如金属栅极效应、光刻邻近效应（LPE）的建模与修正。详细介绍了基于标准单元库（Standard Cell Library）的功耗优化技术，包括多电压域（Multi-Voltage Domain, MVD）设计、动态电压与频率调节（DVFS）的硬件实现机制，以及近阈值工作（Near-Threshold Computing, NTC）的设计考量。 1.2 形式化验证与覆盖率闭环 超越传统的仿真验证方法，本书详细介绍了形式化验证（Formal Verification）在等价性检查（Equivalence Checking）、属性规范验证（Model Checking）中的实际应用。重点剖析了现代验证方法学（UPF/CPF）在电源和功耗管理验证中的集成，以及如何通过建立“覆盖率闭环”（Coverage Closure Loop）机制，确保功能安全性和设计鲁棒性。特别关注了基于人工智能（AI/ML）的验证加速技术在大型SoC验证中的潜力与局限。 1.3 内存与定制化IP的集成挑战 分析了SRAM、eNVM（嵌入式非易失性存储器）等关键IP块在深亚微米工艺中的定制化需求和集成难点。讨论了IP接口（如UCIe、CXL）的物理层设计约束，以及IP块的可靠性（如JESD22B/C标准下的老化效应）评估方法。 --- 第二部分：后端物理实现与关键物理设计技术 本部分深入后端流程，聚焦于如何将逻辑网表转化为满足电学和制造约束的物理版图。 2.1 布局规划与布线优化 详细介绍了基于物理综合（Physical Synthesis）的优化流程。重点阐述了先进的布局规划技术，如基于模块化分区（Floorplanning with Modular Partitions）和异构集成（Heterogeneous Integration）的布局策略。在布线阶段，着重分析了全局互联（Global Interconnect）的拥塞缓解技术，特别是应力敏感型（Stress-Sensitive）的金属层设计规则的实施，以及超高密度布线下的IR Drop和EM（电迁移）分析的精确建模。 2.2 时钟树综合（CTS）的下一代挑战 在处理极高频率信号时，时钟网络的设计成为性能瓶颈。本章探讨了亚10nm工艺下，对时钟周期抖动（Jitter）和时钟到达时间（Clock Skew）的极限控制技术。分析了基于缓冲器插入优化（Buffer Insertion Optimization）和新型时钟拓扑结构（如H-Tree的变种）在降低功耗和提升时序裕度方面的应用。 2.3 版图后仿真与签核 详述了寄生参数提取（Parasitic Extraction, PEX）的先进算法，包括基于电磁场（EM Field）的耦合分析。重点介绍了物理签核（Physical Sign-off）的流程，涵盖了DRC（设计规则检查）、LVS（版图与原理图一致性检查）的高级脚本化处理，以及如何通过ECO（Engineering Change Order）流程快速修复签核阶段发现的物理缺陷。 --- 第三部分：先进制造工艺：从光刻到原子层沉积 本部分将视角转向半导体制造厂（Fab），解析支撑先进芯片制造的核心工艺节点。 3.1 极紫外光刻（EUV）的工程实现 作为当前尖端制造的核心技术，本章详细解析了EUV光刻机的系统架构、掩模制作（Mask Writing）的挑战，以及EUV光刻胶（Photoresist）的化学特性与分辨率极限。重点讨论了多重图案化（Multi-Patterning）策略在EUV时代的应用转型（如LELE/SAQP的逐步替代），以及光刻过程中的随机缺陷控制（Stochastic Defect Control）。 3.2 晶体管结构演进：FinFET到GAA 深入剖析了从平面CMOS到FinFET，再到全环绕栅极（Gate-All-Around, GAA）晶体管结构的物理原理与设计优势。详细描述了GAA结构（如Nanosheet/Nanowire FET）的制造工艺流程，特别是源极/漏极（S/D）的形成、高K介质/金属栅极（HKMG）的精确沉积，以及应变硅（Strained Silicon）技术的集成对载流子迁移率的提升作用。 3.3 先进薄膜沉积与刻蚀技术 侧重于原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD）在制造超薄、高均匀性薄膜中的应用。重点分析了ALD在栅极氧化层、高K介电层以及先进互连结构中介电层的精确厚度控制。在刻蚀方面，探讨了反应离子刻蚀（RIE）和深度反应离子刻蚀（DRIE）的等向性/异向性控制，以及关键结构（如深沟槽）的侧壁粗糙度对器件性能的影响。 --- 第四部分：先进封装与异构集成技术 在摩尔定律放缓的背景下，系统性能的提升日益依赖于先进的封装技术。 4.1 2.5D/3D集成技术栈 详细对比了芯片堆叠（Chip Stacking）技术，包括硅通孔（TSV）、混合键合（Hybrid Bonding）和微凸点（Micro-bump）连接的技术细节。重点分析了3D IC的散热管理挑战（Thermal Management），以及通过TSV实现的电源和信号完整性优化。 4.2 扇出型封装（Fan-Out）与系统级封装（SiP） 介绍了扇出晶圆级封装（FOWLP）的重构晶圆（Reconstitution Wafer）工艺流程，及其在实现高I/O密度和缩小封装尺寸方面的优势。对Chiplet架构（如UCIe标准）的互联设计进行了深入讨论，包括其对IP设计和测试策略的影响。 4.3 封装级别的可靠性分析 探讨了封装材料的热机械应力分析（Thermo-Mechanical Stress Analysis），如何通过有限元分析（FEA）预测焊点疲劳和热循环下的可靠性。重点关注了先进封装中的电磁串扰（Crosstalk）和信号延迟问题。 --- 第五部分：面向特定应用的定制化设计与工具链 本部分侧重于如何根据特定的应用需求（如AI加速、高精度信号处理）来优化设计流程。 5.1 硬件加速器的架构设计与综合 针对AI/ML工作负载，分析了数据流架构（Dataflow Architecture）和脉动阵列（Systolic Array）的设计原理。讨论了如何使用高层次综合（HLS）工具，从C++/SystemC代码高效生成寄存器传输级（RTL）代码，并针对目标FPGA或ASIC平台进行优化。 5.2 射频（RF）/毫米波（mmWave）电路的集成 探讨了在CMOS平台上实现高Q值无源器件、低噪声放大器（LNA）和压控振荡器（VCO）的技术。重点分析了电磁（EM）耦合效应在RF电路布局中的重要性，以及如何通过电磁协同仿真（Co-simulation）来确保RF性能指标。 5.3 专用EDA工具的深入应用 本书不局限于通用工具的使用，而是深入探讨了如何定制和脚本化地使用现代EDA工具链，以实现设计收敛的自动化和效率提升。包括使用Python/Tcl进行流程控制，以及如何集成自研的验证模型到商业EDA环境中。 --- 第六部分：未来趋势与新兴半导体材料 展望未来十年，本部分聚焦于超越传统硅基技术的研发方向。 6.1 晶体管的后CMOS研究 考察了隧道FET（TFET）、负电容FET（NCFET）等具有亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）优势的新型晶体管结构，以及它们在超低功耗逻辑电路中的应用潜力。 6.2 新型二维材料与碳纳米管 分析了石墨烯、二硫化钼（MoS2）等二维材料在构建超薄、高迁移率晶体管方面的实验进展，以及在光电子和传感器领域的潜在应用。 6.3 量子计算芯片的接口与控制 简要介绍基于超导或自旋电子学的量子比特（Qubit）的控制电子学需求，以及如何设计能与低温环境兼容的片上控制和读出电路。 --- 本书特点： 本书的编写立足于最新的行业标准和前沿学术研究成果，旨在提供高度工程化的视角。内容侧重于“如何解决”复杂问题，而非停留在“是什么”的概念层面，适合有一定电子设计基础，希望深入理解现代半导体技术生态系统的工程师和研究人员。书中大量引用了实际项目中的设计案例与遇到的挑战，确保了理论与实践的高度统一。

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作为一名 ISE 开发的老用户，我一直以来都在寻找能够持续提升我开发效率和质量的书籍。我对于 ISE 的许多基础功能已经非常熟悉，但我仍然渴望了解最新的发展趋势、更高级的开发模式以及一些能够提升代码可维护性和健壮性的方法。我希望这本书能够提供一些我之前没有接触过的、具有启发性的内容，能够让我重新审视自己现有的开发方式，并从中获得新的灵感，从而在 ISE 的开发领域不断进步。

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我是一名在校学生，正在学习 ISE 相关的课程，我希望通过阅读这本书来巩固课堂上学到的知识，并拓展我的视野。我特别希望书中能够包含一些针对学生学习的特点，例如清晰的逻辑结构、丰富的示例代码，以及一些可以帮助我更好地理解概念的图示。如果书中能够提供一些练习题或者小项目，那对我的学习将会有极大的帮助，能够让我更好地检验自己的学习成果，并且培养独立解决问题的能力。

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我是一名初学者，之前对ISE只有一些基础的了解，这次购买这本书的初衷，是希望能够系统地学习其在实际开发中的应用技巧。我尤其关注那些能够帮助我快速上手、解决实际问题的章节。市面上有很多关于编程的书籍，但能将理论与实践相结合，并且提供详细案例分析的书籍却不多见。我希望这本书能够像一个经验丰富的导师，一步步地带领我完成各种开发任务，让我能够理解 ISE 的核心思想，并且能够灵活运用到我的项目开发中。

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对于我这样一名有一定 ISE 使用经验的开发者来说，我更看重书中能够提供一些进阶的技巧和最佳实践。我希望这本书能够深入剖析 ISE 在性能优化、复杂场景下的解决方案，以及一些不为人知的“黑科技”。我经常会在工作中遇到一些棘手的难题，而这些难题往往需要更高级别的知识和技巧才能解决。如果这本书能够提供一些让我眼前一亮的洞见，或者能够帮助我突破瓶颈，那将非常有价值。

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这本书的封面设计非常吸引人，封面的颜色搭配和字体选择都透露出专业与沉稳的气息。我一直对ISE（Integrated Statistical Environment）这个领域抱有浓厚的兴趣，尤其是在实际应用和开发方面，希望能找到一本能够提供深入指导的参考书。在我接触过的不少技术书籍中，很多都过于理论化，缺乏实操性，读起来像是枯燥的说明文档，而我更希望找到一本能够真正解决我在实际工作和学习中遇到的问题的书。

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