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出版者:电子工业

作者:高吉祥主编

出品人:

页数:307

译者:

出版时间:2007-5

价格:29.00元

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isbn号码:9787121042744

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深入探索现代集成电路设计与制造：从基础原理到前沿应用 一部面向电子工程领域专业人士与高阶学生的综合性技术手册 本书旨在系统、深入地剖析现代集成电路（IC）的设计、制造、测试与封装的完整流程，特别侧重于CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的最新进展及其在高性能系统中的应用。本书内容架构严谨，力求覆盖从微观的物理机制到宏观的系统级设计的各个关键环节，为读者提供一个全面、扎实的知识体系。 第一部分：半导体器件物理与工艺基础 本部分将从半导体物理学的基本原理出发，详细阐述PN结、MOS结构的工作机制。重点剖析MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的直流、小信号模型及其非理想效应，包括短沟道效应、载流子速度饱和、DIBL（漏致势垒降低）等。在此基础上，深入探讨CMOS工艺流程，涵盖从硅衬底准备、薄膜沉积（如LPCVD、PECVD）、光刻（包括深紫外DUV和极紫外EUV技术）、离子注入到金属化层的形成。对于先进节点的挑战，如FinFET和GAA（Gate-All-Around）晶体管结构，也将进行详尽的结构解析、电学特性分析及其对电路设计的影响进行深入探讨。此外，先进封装技术，如TSV（硅通孔）和2.5D/3D集成，作为后摩尔时代的解决方案，其工艺实现和热管理挑战也将被详细阐述。 第二部分：模拟集成电路设计精要 本部分聚焦于模拟电路的设计方法学与关键模块的实现。内容涵盖运算放大器（Op-Amp）的设计，从基础的共源共栅结构到高增益、高摆幅的折叠式和米勒补偿架构。详细分析了反馈理论在模拟电路设计中的应用，包括稳定性分析、相位裕度与增益带宽积的权衡。对于数据转换器（ADC/DAC），本书将深入探讨其关键性能指标（如INL, DNL, ENOB），并系统介绍不同架构的优缺点，如Sigma-Delta ($SigmaDelta$)、流水线（Pipelined）和闪烁式（Flash）转换器的设计细节与校准技术。此外，低噪声放大器（LNA）、混频器和锁相环（PLL）等射频（RF）前端电路的设计与噪声优化策略，也将作为重点内容进行阐述。 第三部分：数字集成电路设计与自动化 本部分全面覆盖现代数字IC的设计流程，遵循从系统级抽象到晶体管级实现的层次化设计方法。首先介绍静态时序分析（STA）的基础和高级应用，包括建立时间/保持时间裕量计算、时钟偏差（Skew）的建模与消除技术，以及多电压域和异步电路的时序处理。在逻辑综合阶段，本书将探讨逻辑优化和标准单元库的选择与建模，强调如何在满足功能需求的同时，优化功耗、面积和性能（PPA）。布局与布线（Place and Route）部分，将深入讲解物理综合、布线拥塞分析、电源网络设计（IR Drop分析与电感器去耦）以及版图后处理（如应力分析、金属填充）。对于亚阈值设计和超低功耗设计，本书也将介绍相关的设计约束与技巧。 第四部分：集成电路测试、可靠性与先进封装 成功的芯片设计离不开严格的测试和对长期可靠性的保证。本部分将详细介绍可测试性设计（DFT）技术，包括扫描链插入（Scan Chain Insertion）、边界扫描（Boundary Scan/JTAG）的应用，以及内建自测试（BIST）在存储器和逻辑电路中的实现。在可靠性方面，本书关注制造缺陷与随机故障，探讨如何通过测试向量生成算法来最大化测试覆盖率。此外，对老化效应（如Bias Temperature Instability, BTI；电迁移, EM；热效应）的物理模型及其对电路寿命的影响进行量化分析，并介绍相应的设计裕度补偿策略。最后，对先进封装带来的热完整性和信号完整性挑战，如何通过系统级的协同设计来解决，提供前沿指导。 第五部分：特定领域的高性能集成电路应用实例 本部分将理论与实践相结合，通过具体的应用案例来展示前述设计方法的威力。内容包括：高性能CPU/GPU的微架构设计，特别是乱序执行、缓存层次结构和分支预测的实现细节；高速SerDes（串化解串器）的设计与均衡技术；以及片上网络（NoC）的拓扑结构选择、路由算法与流量控制机制，以应对多核异构系统中通信带宽的需求。对人工智能加速器（AI Accelerators）中的脉动阵列（Systolic Array）设计与优化，以及内存计算（In-Memory Computing）的潜力与瓶颈，也将作为现代IC设计的前沿热点进行深入探讨。 本书结构紧凑，内容前沿，旨在成为电子设计领域研究人员、资深工程师和研究生进行深入学习与前沿探索的必备参考资料。它不仅教授“如何设计”，更强调“为何如此设计”背后的深刻物理原理与工程权衡。

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这本厚厚的书摆在桌上，光是翻阅封面就能感受到它沉甸甸的分量。我一直对电子设计领域抱有浓厚的兴趣，但苦于缺乏系统性的指导，很多时候都是在网上零散地学习，效果并不理想。因此，当看到这套教程时，我立刻被它所吸引。我原以为它会像市面上很多教材一样，堆砌着晦涩难懂的理论知识，但深入阅读后，我发现这本书的讲解方式非常接地气，简直就像一位经验丰富的前辈手把手地教你。它不仅仅是理论的罗列，更注重实践的结合，每一个章节都穿插着大量的实例和步骤分解，让我仿佛身临其境地参与到设计过程中。尤其是对于初学者来说，书中对基础概念的阐述清晰易懂，没有丝毫的含糊不清，这点非常值得称赞。我记得有一次我被一个复杂的电路结构困扰了很久，尝试了多种方法都无法理解其工作原理，后来翻到书中的相关章节，作者用一个形象的比喻，瞬间点亮了我脑海中的迷雾，让我茅塞顿开。这本书的编排逻辑也十分严谨，从入门到深入，层层递进，让人学起来心里有底，知道自己正在稳步前进。

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坦白说，最初选择这套教程是冲着它的“竞赛培训”名头去的，希望能从中找到一些提高比赛成绩的“独门秘籍”。然而，深入阅读后，我意识到它提供的价值远超出了应试的范畴。它真正培养的是一种系统级的、面向工程的设计思维。书中对项目管理和团队协作的间接体现，例如对模块化设计和接口定义的强调，都反映了作者对真实工程环境的深刻理解。我特别留意了书中关于故障排查和调试方法的论述，这部分内容非常务实，列举了从软件仿真到硬件万用表测试的完整流程，对于我们解决实际项目中遇到的棘手问题提供了坚实的理论支持和操作指导。如果说有什么遗憾，那可能就是内容实在太丰富了，需要花费大量时间去消化吸收。但瑕不掩瑜，对于任何想要在电子设计领域深耕的人来说，这本书无疑是一笔宝贵的精神财富，它为你铺设了一条通往更高阶技术的坚实阶梯。

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拿到这套教程时，我抱着一种“姑且一试”的心态，毕竟电子设计的内容更新换代极快，很多旧的资料很快就会过时。然而，这本书的内容深度和广度超出了我的预期。它没有停留在简单的元器件介绍上，而是深入到了现代电子系统设计的核心脉络之中。我特别欣赏书中对设计流程的系统化梳理，从需求分析、方案论证到软硬件协同设计，每一个环节的注意事项都被详尽地剖析。它教会我的不仅仅是如何搭一个电路，更是如何像一个真正的工程师那样去思考问题、解决问题。例如，在抗干扰设计这一块，书中列举了多种常见的噪声源和相应的滤波、屏蔽技术，这些都是我在以往的学习中经常忽略但又至关重要的环节。读完相关章节后，我回头去看自己以前的作品，才发现当初的设计中存在多少不必要的隐患。这本书更像是一份“避坑指南”，让人在探索电子设计的路上少走很多弯路，真正实现了从“会做”到“做好”的跨越。

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作为一名长期在硬件开发领域摸爬滚打的工程师，我深知理论与实际脱节的痛苦。很多教程只会告诉你“是什么”，却从不告诉你“为什么”和“怎么做”。这本书的优势恰恰在于它对原理的深入挖掘和对工程实现的细致描绘。它没有回避那些复杂的数学推导，但却巧妙地将这些推导与最终的产品性能指标联系起来，使得那些枯燥的公式不再是空中楼阁。我发现书中对新技术的介绍也紧跟前沿，例如对低功耗设计和嵌入式系统在特定场景下的应用分析，都体现了作者团队对行业动态的敏锐洞察力。阅读过程中，我经常需要暂停下来，对照着书中的图示和代码示例，在自己的开发板上进行验证。这种即学即用的模式，极大地提升了我的学习效率和动手能力。尤其对于我这种有一定基础的读者来说，它提供了一个极佳的知识结构化平台，帮助我巩固了分散的知识点，使其形成了一个有机的整体。

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我是一个对学习体验要求很高的人，如果一本书的排版和图示不够清晰，我可能看两页就想放弃了。但这套教程在视觉呈现上做得非常出色。图表清晰、线条流畅，关键的波形图和PCB布局图都经过精心处理，即便是复杂的信号流向，也能一目了然。更让我感到贴心的是，书中对于一些容易混淆的概念，都辅以了对比性的说明，避免了读者在理解上的偏差。例如，在讲解时序逻辑和组合逻辑的区别时，书中不仅给出了定义，还通过一个实际的时序电路的输入输出变化曲线，直观地展示了两者在系统响应上的根本差异。这种兼顾美观和实用的设计风格，让整个阅读过程变成了一种享受，而不是煎熬。我可以长时间沉浸其中，不用担心因为看不清图表而反复猜测作者的原意，这在很大程度上保证了学习的连贯性和深度。

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