Electronic Project Design and Fabrication pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Reis, Ronald A.

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2004-5

价格:$ 204.98

装帧:HRD

isbn号码:9780131130548

丛书系列:

图书标签:

• 电子项目设计
• 电子制造
• 电路设计
• PCB设计
• 嵌入式系统
• 电子工程
• DIY电子
• 项目制作
• 电子技术
• 硬件开发

《深入理解现代集成电路设计与制造》 内容简介 本书聚焦于现代集成电路（IC）设计的核心概念、流程、工具与未来趋势，旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一套全面、深入且实用的技术指南。我们着重探讨从晶体管级别的物理实现到系统级架构优化的完整生命周期，同时强调先进制造工艺（如FinFET、GAAFET）对设计约束和性能优化的深远影响。 第一部分：半导体器件基础与工艺演进 本部分首先回顾半导体物理学的基本原理，重点讲解MOSFET的工作机制、亚阈值行为以及短沟道效应带来的挑战。随后，本书系统梳理了集成电路制造工艺的演进历程，从经典的平面工艺过渡到深亚微米乃至纳米级别的CMOS技术节点。 1.1 晶体管物理与模型： 详细分析了器件的I-V特性、电容模型，并介绍了BSIM等业界标准紧凑模型在仿真中的应用。我们探讨了漏电流（如隧道效应、热电子注入）对低功耗设计的影响，并介绍了亚阈值斜率（Subthreshold Slope）的优化策略。 1.2 先进制造技术： 深入剖析了应变硅（Strained Silicon）、高K介电常数/金属栅极（High-K/Metal Gate）技术的引入及其对阈值电压控制的改善。同时，本书详细介绍了FinFET（鳍式场效应晶体管）的结构、三维电场控制能力及其对设计布局的严格要求，并前瞻性地讨论了GAAFET（全环绕栅极晶体管）作为未来技术节点的潜力。此外，先进光刻技术（如EUV）在实现高密度集成中的关键作用也被详尽阐述。 第二部分：数字集成电路设计方法学 本部分是全书的核心，涵盖了从逻辑门到复杂SoC（系统级芯片）的层次化设计流程，强调设计收敛与设计收敛性（Design Closure）。 2.1 逻辑综合与标准单元库： 讲解了如何将行为级描述（如Verilog/VHDL）转化为优化的门级网表。重点讨论了目标工艺库的选择、时序约束的建立（Setup/Hold Time）、以及逻辑优化的基本算法，例如冗余消除、布尔简化和驱动能力优化。 2.2 时序分析与签核： 深入探讨了静态时序分析（STA）的理论基础，包括数据路径延迟计算、时钟偏移（Clock Skew）和时钟抖动（Jitter）的影响。我们提供了详尽的跨时钟域（CDC）处理方法，例如使用握手协议和同步器，以确保系统可靠性。 2.3 低功耗设计技术： 功耗管理是现代IC设计的关键挑战。本章细致剖析了动态功耗（开关功耗）和静态功耗（漏电功耗）的来源，并系统介绍了降低功耗的技术栈：包括电源门控（Power Gating）、多阈值电压（Multi-Vt）技术、动态电压与频率调节（DVFS）策略，以及在 RTL 层面实现低功耗的编码实践。 2.4 布局规划与物理设计： 涵盖了从宏单元（Macro Placement）规划到最终签核的物理实现流程。这包括了电源网络设计（IR Drop分析）、时钟树综合（CTS）以保证时钟信号的低偏斜分发、详细布线（Detailed Routing）以及应对设计规则检查（DRC）和布局寄生参数提取（Extraction）的优化技巧。 第三部分：模拟与混合信号电路设计基础 本部分关注对精度、噪声和线性度要求极高的模拟与混合信号模块的设计。 3.1 基础模拟模块设计： 详细分析了CMOS工艺下各种基本放大器的设计（如共源共栅、折叠共源），重点讨论了增益、带宽、相位裕度和噪声性能的权衡。此外，对运算跨导放大器（OTA）和锁相环（PLL）的结构与关键参数设计进行了深入探讨。 3.2 数据转换器（ADC/DAC）： 阐述了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的结构与性能指标（如INL/DNL）。重点讲解了过采样技术（Sigma-Delta）在噪声整形中的应用，以及流水线ADC在高速应用中的设计挑战。 3.3 噪声与匹配： 讲解了半导体器件中的主要噪声源（热噪声、闪烁噪声），并提出了在版图层面进行噪声抑制的布局技巧，如共质心布局（Common Centroid）和噪声隔离技术。 第四部分：设计验证、测试与可制造性 一个健壮的设计必须经过严格的验证和测试。本部分聚焦于确保设计正确性、鲁棒性和可制造性的关键环节。 4.1 形式验证与仿真： 介绍了断言式形式验证（Assertion-Based Verification, ABV）的应用，以及覆盖率驱动的验证方法。重点讨论了业界广泛使用的动态仿真工具链和验证方法学（如UVM），以应对日益增长的验证复杂度。 4.2 可测试性设计（DFT）： 系统阐述了如何在设计阶段嵌入测试逻辑，以提高故障覆盖率并降低测试成本。内容包括扫描链（Scan Chain）的插入与压缩、自动测试图形生成（ATPG）流程，以及边界扫描（Boundary Scan, IEEE 1149.1）的应用。 4.3 可制造性设计（DFM）： 强调现代IC设计必须考虑制造工艺的限制。本书解释了制造缺陷（如桥接、开路）的类型，并介绍了如何通过设计规则的遵守、图案因子（Pattern Factor）的控制以及避免高风险图形结构来提高芯片的良率。 第五部分：前沿趋势与新兴技术 最后一部分展望了集成电路设计领域的未来发展方向。 5.1 异构集成与Chiplet技术： 探讨了摩尔定律放缓背景下，通过先进封装技术（如2.5D/3D 堆叠）实现系统性能提升的方法。详细介绍了Chiplet架构的设计理念、接口标准（如UCIe）以及系统级热管理挑战。 5.2 存算一体（In-Memory Computing）： 介绍了基于新兴非易失性存储器（如MRAM, ReRAM）或优化SRAM单元实现近数据处理（Near-Data Processing）的新型计算范式，及其对算法和架构设计的颠覆性影响。 5.3 可靠性与弹性设计： 讨论了先进工艺节点下对辐射效应、电迁移（EM）、自热效应（Self-Heating）的关注，以及如何通过设计冗余、纠错码（ECC）和自适应电路技术来增强芯片的长期工作可靠性和弹性。 本书结构严谨，理论与实践紧密结合，配备了大量的设计实例和图表解析，是电子工程领域专业人士不可或缺的参考资料。

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