VLSI设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:李伟华

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:2010-2

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787121102554

丛书系列:

图书标签:

• 中国
• VLSI
• 集成电路
• 数字电路
• 模拟电路
• 芯片设计
• 电子工程
• 半导体
• 电路设计
• 计算机硬件
• EDA

好的，这是一本名为《数字集成电路设计：理论与实践》的图书简介。 --- 《数字集成电路设计：理论与实践》 作者： [此处可虚构作者姓名] 出版社： [此处可虚构出版社名称] 图书简介 本书系统地阐述了现代数字集成电路（IC）设计的核心原理、方法论与实践应用。它旨在为电子工程、微电子学、计算机工程以及相关领域的学生、研究人员和一线工程师提供一本全面、深入且具有高度工程实用性的参考教材。 数字集成电路是现代信息技术和计算系统的基石。随着摩尔定律的持续演进，集成电路的复杂度呈指数级增长，对设计方法、工具链和验证策略提出了前所未有的挑战。本书紧密围绕这些前沿挑战，从最基础的晶体管级操作开始，逐步深入到系统级设计、低功耗技术和先进封装领域，构建起一个逻辑清晰、层层递进的知识体系。 核心内容结构 本书的内容组织遵循了从底层物理到顶层架构的经典设计流程，确保读者能够构建起对整个数字芯片设计生命周期的完整认知。 第一部分：基础器件与晶体管级建模 本部分奠定了理解现代CMOS技术的基础。我们首先回顾了半导体物理学的基本概念，重点聚焦于MOSFET的工作原理。详细讨论了晶体管的直流（DC）特性，包括亚阈值区、饱和区和线性区的电流关系，并介绍了短沟道效应和工艺模型对理想特性的偏离。 随后，深入探讨了瞬态行为，包括栅极电容、源极/漏极结电容，以及它们如何影响电路的开关速度。书中详细分析了基本的反相器和基本逻辑门（NAND, NOR）的静态和动态性能，如传播延迟（$t_p$）和功耗预算。此外，还引入了工艺角（Process Corners）的概念，解释了工艺、电压和温度（PVT）变化对电路性能的敏感性，这是实际芯片设计中不可或缺的考虑因素。 第二部分：标准单元库与逻辑设计 本部分专注于如何利用晶体管构建出标准化的逻辑单元。我们将详细解析标准单元库（Standard Cell Library）的构成、设计目标（如最小化面积、优化速度和功耗）以及库的生成过程。 核心内容包括： 1. 逻辑综合的基础： 介绍布尔代数、卡诺图、逻辑门级电路的优化。 2. 时序分析基础： 深入讲解同步电路的时序约束，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、时钟偏移（Skew）和抖动（Jitter）的精确计算。使用时序模型（Timing Model）来预测电路的实际运行速度。 3. 组合逻辑与时序逻辑设计： 详细分析锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）的结构、特性和功耗特性，特别是对主从结构和时钟门控技术的讨论。 第三部分：CMOS数字电路的高级设计 随着电路复杂度的提升，系统级的设计挑战凸显。本部分侧重于构建稳定、高效、可扩展的数字系统。 1. 时钟网络设计（Clock Tree Synthesis, CTS）： 这是决定芯片性能的关键环节。书中详细阐述了时钟树综合的目标、约束、去偏置（De-skewing）技术以及如何处理时钟抖动的传播。探讨了不同类型的时钟分配结构（如H型、X型）。 2. 功耗管理技术： 功耗是现代移动和物联网设备设计的核心瓶颈。本书全面覆盖了静态功耗（漏电流）和动态功耗的来源与优化策略。深入探讨了电压调节技术，如动态电压频率调节（DVFS）和多电压域（Multi-Voltage Domain）设计，以及时钟域隔离和低功耗设计流程（UPF/CPF）的应用。 3. 亚阈值和近阈值电路设计： 探讨在极低电压下工作的电路设计挑战，例如如何在高变异性环境中维持电路的可靠性。 第四部分：物理设计与验证 本部分关注从逻辑网表到最终硅片制造的实现过程，即物理设计（Physical Design）。 1. 综合与布局规划（Floorplanning）： 讨论芯片的宏观布局、I/O规划、电源分配网络的建立（Power Grid Design）以应对IR Drop挑战。 2. 布局布线（Place & Route）： 涵盖标准单元的放置策略、全局布线和详细布线算法，以及如何处理设计规则检查（DRC）和版图后验证（LVS）。 3. 信号完整性与电磁兼容性（EMC）： 探讨线负载、串扰（Crosstalk）对信号质量的影响，以及如何通过线宽、间距优化来缓解这些问题。 4. 设计验证方法： 强调仿真、形式验证（Formal Verification）和静态时序分析（STA）在确保设计功能正确性和性能达标中的核心作用。详细介绍STA的步骤、例外处理和裕量分析。 第五部分：先进工艺与新兴趋势 面对先进制程（如FinFET及Gate-All-Around GAAFETs）带来的新挑战，本书也对前沿技术进行了展望和探讨。 新兴晶体管结构对设计的影响： 分析新工艺下的电学模型变化及其对设计流程的反哺。 先进封装技术（如2.5D/3D IC）： 讨论 Chiplet 架构、混合键合（Hybrid Bonding）带来的热管理和信号互连问题。 本书特色 本书的显著特点是理论的深度与工程实践的紧密结合。每个章节都穿插了大量的实际工程案例和关键设计陷阱的分析，避免了纯理论的空泛。通过对标准EDA工具流程的理解，读者将能更好地桥接学术知识与工业应用之间的鸿沟。对于希望深入理解现代高性能、低功耗数字芯片设计方法论的专业人士而言，本书是不可或缺的工具书。 适用对象 本科高年级及研究生数字电路课程学生。 从事ASIC/SoC设计、验证、布局布线和签核（Sign-off）的工程师。 对微电子系统集成感兴趣的硬件设计人员。 ---

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《VLSI设计基础》这本书对我而言，更像是一次“思维启蒙”。在此之前，我对集成电路的理解，可能还停留在CPU、内存这些成品的层面，对其内部是如何运作的，几乎一无所知。这本书从最简单的晶体管模型入手，逐步构建起一个完整的逻辑系统，让我看到了一个功能强大的芯片是如何由无数个微小、简单的单元组成的。它让我理解了“抽象”在工程设计中的重要性，我们如何通过逻辑抽象、结构抽象来管理复杂性。书中关于“可测试性设计”（Design for Testability, DFT）的介绍，更是让我眼前一亮。我之前从没想过，一个芯片被制造出来后，如何对其进行功能和性能的验证，以及如何才能有效地发现潜在的缺陷。DFT的讲解，让我看到了工程师在产品生命周期各个阶段的深思熟虑，以及如何通过在设计阶段就考虑可测试性，来大大提高测试的效率和准确性。这本书让我对“设计”这个词有了更深的理解，它不仅仅是创造，更是规划、优化和验证的综合过程。它让我开始用一种更宏观、更系统化的视角去看待电子产品的内部运作。

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坦白说，阅读《VLSI设计基础》的过程中，我最大的感受是它在概念的阐述上非常“接地气”。书中避免了大量过于理论化、抽象化的表述，而是通过大量实际的设计案例和简化模型来解释复杂的概念。例如，在介绍时序分析时，它并没有直接抛出一堆复杂的公式，而是通过一个简单的时钟沿触发的D触发器模型，详细解释了建立时间和保持时间的重要性，以及它们是如何影响电路的正确工作的。这样的讲解方式，让我这种非科班出身的读者也能很快理解。同时，书中关于功耗和噪声的章节，也让我对芯片设计的实际挑战有了更深刻的认识。我之前总是觉得芯片性能越高越好，但这本书让我意识到，功耗和噪声是制约性能和可靠性的重要因素，需要精心权衡和设计。书中提供的各种降低功耗和噪声的策略，虽然是基础性的，但已经足够让我对未来的设计实践有一个初步的规划。这本书没有让我成为一个瞬间精通VLSI的设计师，但它确实让我对这个行业有了更真实、更全面的认识，让我知道这不仅仅是写代码，更是一门关于物理、工程和优化的艺术。

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对于我这种喜欢钻研细节的学习者来说，《VLSI设计基础》在某些方面确实让我感到意犹未尽，但正是这种“意犹未尽”反而激发了我更强的求知欲。书中在讲解CMOS工艺和器件物理时，虽然给出了足够的背景知识，但对于更深层次的半导体物理效应（例如短沟道效应、漏电机制等）的数学推导和物理机理分析，显得相对简洁。我明白这是一本“基础”的书，不可能涵盖所有细节，但正是因为对这些更深层次的理解渴望，我反而会去查阅其他的专业书籍和论文。不过，这本书的价值在于它提供了一个非常好的“切入点”和“框架”。它告诉我，原来集成电路的设计不仅仅是逻辑门的时序分析，还涉及到材料、物理、电化学等众多学科的交叉。书中关于版图设计（Layout Design）的介绍，让我第一次认识到，我们编写的逻辑代码是如何转化为实际芯片上的一个个物理图形的，以及这些图形之间是如何相互连接的，这其中的几何约束和工艺限制是多么的重要。这种从抽象到具体的转换过程，在书中得到了很好的展现，虽然我对具体的版图规则和设计工具还不熟悉，但已经能体会到其复杂性和重要性。

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我必须承认，在翻阅《VLSI设计基础》之前，我对于“数模混合”这个概念的理解仅停留在字面意义上，总觉得它是一个难以逾越的鸿沟。然而，这本书的章节安排和内容深度，恰恰给了我一个非常棒的视角去审视这个问题。它并没有试图将数字和模拟电路的设计方法割裂开来，而是巧妙地在介绍数字电路设计的同时，融入了对模拟电路设计基本原理的阐述，比如放大器、滤波器等基础单元模块的构建和特性分析。更重要的是，它还强调了数字和模拟部分在集成电路中协同工作的必要性，以及两者在系统层面的接口设计挑战。我印象深刻的是书中关于电源完整性（Power Integrity）和信号完整性（Signal Integrity）的章节，这让我意识到，即使是看似简单的数字信号，在高速运行和集成度极高的环境下，其传输质量也受到模拟特性的严重影响。这本书让我明白，优秀的VLSI工程师必须同时具备数字和模拟的思维，并能够融会贯通。它不是一本纯粹的数字设计手册，也不是一本纯粹的模拟设计教材，而是一本真正意义上的“基础”，为我们理解整个SoC（System-on-Chip）的复杂性提供了桥梁。

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这本《VLSI设计基础》真是打开了我对集成电路设计世界的大门！在此之前，我一直觉得VLSI是一个遥不可及的神秘领域，充斥着各种晦涩难懂的专业术语。但这本书的叙述方式却异常清晰，从最基础的半导体物理原理讲起，循序渐进地引导读者理解MOSFET的工作机制，再到如何利用这些器件构建逻辑门，以及如何将逻辑门组合成更复杂的电路。我尤其喜欢书中对各种设计流程的详尽介绍，从逻辑综合到布局布线，每一步都配有丰富的图示和详细的解释，让我能够清晰地把握整个设计链条。书中对各种EDA工具的介绍也十分到位，虽然没有深入讲解每个工具的使用细节，但足以让我对这些强大的设计利器有一个初步的认识，知道它们在VLSI设计中扮演着怎样的角色。读完这本书，我感觉自己仿佛拥有了一套“设计地图”，对如何着手设计一个IC有了一个系统性的概念。虽然我还没有亲手实践过，但那种跃跃欲试的感觉已经让我充满期待。这本书绝对是VLSI初学者的宝贵财富，它能够帮助我们建立扎实的理论基础，并为进一步的学习和实践打下坚实的地基。

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