Computer AIDS for Vlsi Design (The Vlsi Systems Series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison-Wesley Pub (Sd)

作者:Steven M. Rubin

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1987-04

价格:USD 53.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780201058246

丛书系列:

图书标签:

• VLSI
• 集成电路设计
• 计算机辅助设计
• EDA
• 电子设计自动化
• 数字电路
• 模拟电路
• 芯片设计
• 半导体
• 电路设计

芯片设计前沿：集成电路制造与新兴技术 本书聚焦于当前集成电路（IC）设计、制造领域的尖端技术与未来发展趋势，深入探讨了从材料科学到高级封装的各个关键环节。本书旨在为半导体工程师、系统架构师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入的技术视角，理解支撑现代电子设备运转的复杂工程挑战与创新解决方案。 --- 第一章：超大规模集成电路（VLSI）制造工艺的演进与挑战 本章详细回顾了半导体制造工艺近十年来的关键飞跃，重点分析了在摩尔定律接近物理极限的背景下，行业如何通过工艺节点的微缩和新材料的引入来维持性能的持续提升。 1.1 极紫外光刻（EUV）技术的深入剖析 EUV光刻是实现7nm及以下工艺节点的基石。本章将详细解析EUV系统的复杂性，包括光源的产生（激光诱导等离子体LPP）、反射式光学系统的设计难点（高反射率镜面、真空环境要求），以及掩模版的缺陷检测与修复技术。我们将对比浸没式DUV技术与EUV的工艺窗口差异，并探讨EUV在制造高数值孔径（High-NA）系统中的最新进展及其对未来节点（如A14/A10）的潜在影响。 1.2 先进晶体管结构与载流子迁移率增强 随着平面CMOS结构的饱和，FinFET已成为主流，但行业正向Gate-All-Around (GAA) 晶体管结构过渡。本章将详述GAAFET（包括RibbonFET和Nanowire FET）的设计原理，重点分析其在静电控制和亚阈值摆幅（SS）优化方面的优势。此外，我们将探讨应变硅（Strained Silicon）技术、SOI（Silicon-on-Insulator）技术在提升载流子迁移率方面的应用，以及高介电常数（High-k）栅极材料的最新迭代，以应对栅极漏电流的挑战。 1.3 互连技术与铜阻/RC延迟的瓶颈 随着芯片密度的增加，金属互连线的电阻-电容（RC）延迟已成为限制芯片速度的主要因素之一。本章探讨了先进的铜互连技术，如大马士革（Damascene）工艺的改进。重点关注极小线宽下的电迁移（Electromigration）问题及其缓解策略。此外，也将介绍低介电常数（Low-k）材料，如多孔二氧化硅和碳掺杂氧化物，在降低互连电容方面的最新应用进展，以及介质材料降解对可靠性的影响。 第二章：异构集成与芯片堆叠技术 为超越单一芯片面积的限制，异构集成（Heterogeneous Integration）已成为提升系统性能和集成度的关键路径。本章聚焦于系统级封装（SiP）和先进封装技术。 2.1 2.5D/3D 集成的核心技术 详细介绍硅中介层（Silicon Interposer）技术在2.5D集成中的作用，包括TSV（Through-Silicon Via，硅通孔）的制造工艺，如深孔刻蚀、绝缘层的沉积和填充，以及晶圆键合（Wafer Bonding）的精度要求。对于3D集成，本章深入探讨了晶圆到晶圆（W2W）、芯片到晶圆（C2W）的直接键合（Direct Bonding）技术，以及混合键合（Hybrid Bonding）在实现极高密度互连（如微凸点连接）方面的突破。 2.2 扇出型晶圆级封装（Fan-Out WLP）的崛起 分析Fan-Out技术（如Mold-RDL和Fan-Out on Package Substrate）相对于传统封装的优势，特别是在I/O密度和散热方面的表现。重点阐述重布线层（RDL）的设计、制造工艺，以及如何通过先进的再构（Reconstitution）技术实现更薄、更紧凑的封装形态。 2.3 存储器与逻辑的紧密集成（HBM与Chiplet架构） 系统地介绍高带宽存储器（HBM）的设计原理、堆叠方式及其接口协议。探讨Chiplet（小芯片）作为未来模块化设计范式的转变，包括Chiplet之间的互连标准（如UCIe），以及如何通过先进封装实现不同工艺节点、不同功能模块（如CPU、GPU、AI加速器）的高效协同工作。 第三章：设计实现（EDA）与可靠性分析 随着设计复杂度的指数级增长，EDA工具和设计流程的创新变得至关重要。本章关注物理设计和系统级可靠性验证。 3.1 布局规划与时序收敛的挑战 讨论后摩尔时代物理设计中面临的严峻挑战，包括超高密度布线拥堵、功耗热点（Power Hotspots）的预测与管理。深入分析时序签核（Sign-off）流程，重点阐述统计静态时序分析（SSTA）在处理工艺变异性（PVT Corners）下的重要性，以及对极短延迟路径的精确建模需求。 3.2 低功耗设计技术深度挖掘 功耗密度已成为决定芯片性能上限的关键因素。本章系统梳理先进的低功耗设计策略，包括时钟树综合（CTS）中的时钟门控（Clock Gating）、多电压域（Multi-Voltage Domain）设计、动态电压与频率调节（DVFS）的实现机制，以及在RTL层面对功耗的早期预测与优化方法。 3.3 制造缺陷检测与良率工程 探讨集成电路制造中的关键检测技术，如基于扫描的测试（Scan Test）和逻辑电路中的内置自测试（BIST）的应用。着重分析先进节点下缺陷模型（如OPC相关的缺陷、随机缺陷）的变化，以及如何利用机器学习模型辅助缺陷的识别和分类，以提升整体良率。 第四章：新兴半导体材料与器件的探索 本章展望了下一代半导体技术，旨在探索突破现有CMOS技术限制的潜在方向。 4.1 碳纳米管（CNT）与二维材料晶体管 详细评估碳纳米管FET (CNTFET) 和二维材料（如MoS2, WSe2）在构建超薄沟道和实现近零亚阈值摆幅方面的潜力。分析其在集成和规模化生产中面临的独特挑战，如材料的均匀性、接触电阻的控制，以及如何将其有效地集成到现有的硅基流程中。 4.2 内存技术的革命：MRAM与ReRAM 对比磁阻式随机存取存储器（MRAM）和电阻式随机存取存储器（ReRAM）的技术特性，分析它们在非易失性存储器（NVM）领域的应用前景。重点讨论其工作机制、耐久性、写入能耗，以及作为嵌入式缓存或主存储器的潜力。 4.3 功率半导体与宽禁带材料 简要介绍碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在功率电子领域的关键优势，尤其是在高频率、高电压应用中对能效的巨大提升。探讨这些材料在电力电子逆变器、射频前端模块中的设计与制造考虑因素。 --- 本书的结构设计旨在提供一个从基础物理到复杂系统集成的完整技术链条，强调跨学科知识的融合，为读者理解和参与下一代电子系统创新提供坚实的基础。

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这本书的整体价值，在我看来，主要体现在它提供了一个极其稳固且全面的理论基石。它不仅仅是关于“如何做”的指南，更重要的是阐释了“为什么这样做是最好的”背后的工程原理和数学基础。我发现自己在处理一些设计瓶颈时，不再仅仅依靠经验堆砌解决方案，而是能够追溯到本书中阐述的底层约束和优化目标。这种深层次的理解，对于系统级设计决策至关重要。如果非要说一个需要改进的地方，那就是书中对不同工艺节点（如FinFET到GAA）演进带来的设计范式转变，讨论得略显不足。虽然基本原理是普适的，但不同工艺下的器件特性和寄生效应模型对整体设计的影响是巨大的，书中如果能有专门章节对比这些变化，将使这本书的生命周期更长，更具前瞻性。但即便如此，它依然是一部极具分量的工具书，值得每一位严肃对待VLSI设计工作的专业人士珍藏和反复研读。

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说实话，我初次接触这本书时，对其篇章结构安排感到有些意外。它并没有采用传统的“从基础到高级”的线性叙事方式，反而似乎更倾向于根据设计阶段的不同功能模块来划分章节。这种结构对于需要快速定位特定问题的实践者来说，无疑是高效的，比如我最近在处理布局优化阶段的收敛性问题，就能迅速锁定相关章节进行参考。然而，对于刚接触VLSI设计领域的新手而言，这种跳跃性可能会导致对底层物理原理的理解不够连贯。我花了不少时间才适应这种非传统的组织逻辑，好在作者在每个章节的开头都做了详尽的概述，努力弥补了结构上的潜在断层。如果能增加一些跨章节的索引或者更明确的知识依赖图示，我想会使阅读体验更加平滑。总体而言，这种“以问题为导向”的章节划分，虽然挑战了我的阅读习惯，但也确实促使我以一种更聚焦于应用的角度去审视这些复杂的理论知识点，迫使我不再满足于浅尝辄止的理解。

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这本书的语言风格非常“学术化”，每一个技术名词的引入都伴随着严谨的数学推导和精确的定义。对于有扎实电子工程背景的读者来说，这无疑是巨大的福音，因为这意味着信息的冗余度极低，每一句话都承载着重要的信息量。我尤其欣赏作者在解释一些关键算法（例如时序分析中的关键路径提取）时所采用的精确性，它避免了许多教科书中常见的模糊描述。然而，对于那些希望通过更具故事性或比喻性的方式来消化复杂概念的读者来说，这本书可能会显得有些“枯燥”。我不得不承认，为了跟上作者的论述节奏，我不得不频繁地查阅其他更基础的参考资料来辅助理解某些深奥的数学背景知识。这让我意识到，这本书的定位显然是面向有一定经验的工程师和研究生，它假设读者已经具备了初步的领域知识，并期望读者能快速进入高阶的专业探讨。其文字的密度之高，绝对值得细细品味，但同时也要求读者付出极大的专注度。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，搭配上极简的字体排版，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我一直都在寻找一本能够系统梳理VLSI设计流程中那些复杂理论和实际操作难点的参考书，而这本书的封面设计，恰恰传达出一种“硬核”且“权威”的信号。内页的纸张质量也相当不错，即便是长时间阅读和频繁翻阅，也不会感到眼睛疲劳，这对于需要对照公式和图表进行学习的工程师来说，是一个非常重要的细节。不过，从封面和目录的整体风格来看，我更期待它在某些新兴的设计范式，比如低功耗设计或先进节点的工艺建模方面能有更深入的探讨。这本书整体的视觉呈现，无疑为它在众多技术书籍中脱颖而出奠定了良好的第一印象，让人忍不住想立刻翻开扉页，探究其内容的深度。我对它在提供清晰、逻辑严密的理论框架方面的表现抱有很高的期望，希望它能成为我工作台上不可或缺的工具书，而不是仅仅停留在理论的层面。

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在深入阅读了关于设计验证和形式化验证的那几个部分后，我对作者在平衡理论深度和实际操作指导方面的努力留下了深刻印象。书中有大量的伪代码和算法流程图，它们清晰地描绘了如何将抽象的数学模型转化为可执行的仿真或验证脚本。这种图文并茂的解释方式，极大地降低了理解复杂验证流程的认知负荷。我注意到，书中对当前工业界主流EDA工具链的某些特定功能模块的实现细节讨论得非常到位，这表明作者并非仅仅停留在理论层面，而是真正了解现代VLSI设计环境的痛点。不过，我个人感觉在现代设计流程中日益重要的参数化建模和设计空间探索（DSE）方面，其论述略显保守和传统。虽然对经典的优化方法讲解得非常透彻，但对于如何利用现代机器学习方法来加速这些迭代过程，书中的着墨似乎还不够充分，这可能是受限于出版时间，但仍旧是一个略感遗憾的方面。

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