Chip Design for Submicron VLSI pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson Learning

作者:Uyemura, John P.

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2005-2

价格:$ 270.01

装帧:HRD

isbn号码:9780534466299

丛书系列:

图书标签:

• VLSI
• Chip Design
• Submicron
• Integrated Circuits
• Microelectronics
• Digital Design
• Semiconductor
• CAD
• CMOS
• Low Power

先进集成电路设计与实现：从原理到实践 （A Comprehensive Guide to Advanced IC Design and Implementation: From Fundamentals to Practice） 本书特色： 本书聚焦于现代集成电路设计流程中至关重要的原理、方法论和前沿技术，旨在为读者提供一套系统且深入的知识体系，涵盖从概念设计、物理实现到最终验证的完整周期。我们避免陷入特定工艺节点的细节限制，转而强调贯穿始终的设计理念和可迁移的技术。 --- 第一部分：集成电路设计基础与方法论 (Foundational Principles and Design Methodologies) 本部分将奠定读者在处理复杂数字和模拟电路设计时的理论基础，并介绍主流的设计范式。 第一章：超大规模集成电路（VLSI）设计概论 本章回顾了半导体器件的物理基础，重点阐述了CMOS器件的工作原理、工艺演进对电路性能的影响，以及设计抽象层次的演变。深入探讨了设计空间探索（Design Space Exploration, DSE）的早期阶段，包括架构选择、功耗预算的设定以及系统级建模的重要性。讨论了摩尔定律的物理极限与后摩尔时代的挑战，如异构集成和领域特定架构（DSA）的兴起。 第二章：同步数字系统设计原理 详细阐述了同步电路设计中的时序约束、时钟分配网络（Clock Distribution Networks, CDN）的设计、时钟域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）的处理机制。内容涵盖锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）在时钟生成与抖动（Jitter）控制中的作用。重点分析了亚稳态（Metastability）的产生机理及其在跨时钟域接口中的消除技术，如握手协议和异步FIFO的设计。 第三章：低功耗设计技术 本章系统性地介绍了降低动态功耗和静态功耗的各种策略。动态功耗方面，详细分析了开关活动（Switching Activity）的降低方法，如门控（Gating）技术（时钟门控、电源门控），以及电压/频率调节（DVFS）在不同工作模式下的应用。静态功耗方面，着重讲解了阈值电压的优化、多阈值CMOS（MTCMOS）的使用，以及零偏置晶体管在待机模式下的漏电控制。讨论了睡眠模式和唤醒机制的系统级设计。 第四章：设计收敛与验证流程 系统描述了现代SoC（System-on-Chip）设计流（Flow）的各个阶段，从高层次综合到物理版图。重点讨论了设计收敛（Design Closure）的各个方面，包括功能验证的覆盖率指标、形式验证（Formal Verification）在等价性检查（Equivalence Checking）中的应用。引入了静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）作为指导设计的核心工具，解释了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的精确计算模型，以及裕量（Margin）的设定策略。 --- 第二部分：物理实现与后端设计优化 (Physical Implementation and Backend Optimization) 本部分深入探讨了如何将逻辑设计转化为可制造的物理版图，并实现高性能、低功耗和高可靠性的目标。 第五章：综合与布局规划 (Synthesis and Floorplanning) 本章侧重于逻辑综合（Logic Synthesis）的原理和实践。讨论了综合过程中的约束输入（如SDC文件）、映射（Mapping）到目标标准单元库的过程，以及逻辑优化（Logic Optimization）的算法基础。在布局规划阶段，详细介绍了芯片尺寸的确定、I/O端口的放置、电源网络的规划（Power Grid Design）对IR Drop（电压降）的影响。分析了宏单元（Macro Cells）的预放置和模块间的连接规划。 第六章：布线技术与时序修复 深入讲解了从标准单元布局到最终金属层布线的复杂过程。内容包括穿过布线（Through Routing）、最小化线长（Wire Length Minimization）和耦合电容（Coupling Capacitance）的优化技术。重点剖析了时序违规的识别、定位和修复策略，如缓冲器（Buffer）的插入、逻辑的重新定时（Retiming）以及单元的尺寸调整（Sizing）。讨论了信号完整性（Signal Integrity, SI）问题，特别是串扰（Crosstalk）对时序和逻辑功能的影响及对策。 第七章：电源完整性与可靠性 (Power Integrity and Reliability) 本章聚焦于物理实现中至关重要的电源完整性问题。详细分析了动态IR Drop和静电放电（ESD）保护电路的设计。讨论了衬底噪声（Substrate Noise）的耦合效应及其对敏感电路（如ADC/DAC）的影响。此外，本章涵盖了制造可靠性问题，如电迁移（Electromigration, EM）的设计规则检查（DRC）和金属线的尺寸约束，确保芯片在长期运行下的稳定性。 第八章：物理验证与可制造性设计 (Physical Verification and Design for Manufacturability) 本章涵盖了设计交付前的所有关键性验证步骤。详细介绍了版图设计规则检查（DRC）、布局与原理图一致性检查（Layout Versus Schematic, LVS）的原理和自动化工具应用。重点阐述了可制造性设计（DFM）的概念，包括光刻（Lithography）对版图特征尺寸的影响、应力（Stress）管理以及如何通过适当的几何图形设计来提高良率（Yield）。 --- 第三部分：高级主题与前沿挑战 (Advanced Topics and Emerging Challenges) 本部分探讨了在当前和未来技术节点上面临的设计挑战，以及应对这些挑战的前沿技术。 第九章：定制化与混合信号设计考虑 虽然本书聚焦数字核心，但本章提供了对模拟/混合信号IP集成挑战的概述。讨论了电源噪声隔离（Noise Isolation）的技术，如使用深N阱（Deep N-Well）和环形栅（Guard Rings）。探讨了数字开关活动对敏感ADC/DAC精度的影响，以及在系统级层面实现有效隔离的布局策略。 第十章：高层综合与硬件描述语言的深化应用 探讨了如何利用高级抽象层（如SystemC或DSL）进行架构级建模和性能预测。重点分析了从C/C++模型到RTL的转换过程中的约束映射，以及高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）在加速设计迭代中的作用。讨论了如何在使用HLS生成RTL时，有效地嵌入后端设计约束，以避免综合后的时序或面积问题。 第十一章：工艺节点缩小的挑战与设计应对 本章回顾了从FinFET到未来晶体管结构的演变，重点分析了极小特征尺寸带来的新物理现象，如短沟道效应的加剧和量子隧穿漏电的增加。讨论了设计团队如何通过更精细的布局技术（如双重曝光、图形化技术）来适应先进光刻的限制，以及如何在新工艺节点上重新校准设计规则和库特性。 第十二章：嵌入式测试与可测性设计 (Design for Testability, DFT) 详细介绍了为确保制造后功能测试的覆盖率而必须在设计早期实现的测试结构。内容涵盖扫描链（Scan Chain）的插入和优化、边界扫描（Boundary Scan, IEEE 1149.1）的应用，以及内建自测试（Built-In Self-Test, BIST）在存储器和逻辑块测试中的实现。讨论了测试压缩技术在缩短测试时间和降低测试成本中的重要性。

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