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高勇，乔世杰，陈曦 著

图书标签:

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

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030317971

版次：1

商品编码：11848575

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材

开本：5开

出版时间：2011-07-01

用纸：胶版纸

页数：228

字数：303000

正文语种：中文

内容简介

　　《集成电路设计技术》系统介绍了集成电路设计的基本方法，在体系结构上分为三部分。第壹部分为集成电路设计概述和集成电路设计方法，主要讲述集成电路的发展历史、发展方向，集成电路EDA的基本概念，集成电路正向和反向、自底向上和自顶向下的设计方法，以及全定制、半定制和可编程逻辑器件的设计方法。第二部分为SPICE模拟技术和SPICE器件模型，详细介绍SIPCE语句，以及二极管、双极晶体管、MOS场效应管的SIPCE模型。第三部分为硬件描述语言、逻辑综合及版图技术，结合实例讲述利用Verilog硬件描述语言对电路进行建模及仿真测试的方法，利用DesignCompiler进行逻辑综合的过程和方法，以及全定制版图和基于标准单元的版图设计方法。《集成电路设计技术》注重实践，用具体的实例介绍集成电路设计的基本方法，各章均附有适量的习题，以帮助读者学习和理解各章的内容。

目录

丛书序
前言

第1章 集成电路设计概述
1．1 集成电路的发展历史
1．2 微电子技术的主要发展方向
1．2．1 增大晶圆尺寸并缩小特征尺寸
1．2．2 集成电路走向系统芯片
1．2．3 微机电系统和生物芯片
1．3 电子设计自动化技术
习题

第2章 集成电路设计方法
2．1 集成电路的分层分级设计
2．2 集成电路设计步骤
2．2．1 正向设计和反向设计
2．2．2 自底向上设计和自顶向下设计
2．3 集成电路设计方法分述
2．3．1 全定制设计方法
2．3．2 半定制设计方法
习题

第3章 集成电路模拟与SPICE
3．1 电路模拟的概念和作用
3．2 SPICE简介
3．2．1 通用电路模拟程序的基本组成
3．2．2 电路模拟的流程
3．2．3 SPICE软件功能介绍
3．3 SPICE程序结构
3．3．1 SPICE简单程序举例
3．3．2 节点描述
3．3．3 标题语句、注释和结束语句
3．3．4 基本元件描述语句
3．3．5 电源描述语句
3．3．6 半导体器件描述语句
3．3．7 模型描述语句
3．3．8 子电路描述语句
3．3．9 库文件调用语句
3．3．10 文件包含语句
3．4 SPICE分析与控制语句
3．4．1 分析语句
3．4．2 控制语句
3．5 SPICE分析及仿真举例
习题

第4章 半导体器件模型
4．1 二极管模型
4．1．1 二极管直流模型
4．1 _2二极管瞬态模型
4．1．3 二极管噪声模型
4．1．4 二极管语句及模型参数
4．2 双极晶体管模型
4．2．1 双极晶体管EM1模型
4．2．2 双极晶体管EM2模型
4．2．3 双极晶体管EM3模型
4．2．4 双极晶体管GP模型
4．2．5 双极晶体管语句及模型参数
4．3 MOSFET模型
4．3．1 MOSFET模型等效电路
4．3．2 MOSFET模型分述
4．3．3 MOSFET语句与模型参数
习题

第5章 Verilog硬件描述语言
5．1 VerilogHDL模块的基本概念
5．2 VerilogHDL的要素
5．2．1 标识符
5．2．2 注释
5．2．3 VerilogHDL的4种逻辑值
5．2．4 编译指令
5．2．5 系统任务和函数
5．2．6 数据类型
5．2．7 位选择和部分选择
5．2．8 参数
5．3 运算符
5．3．1 算术运算符
5．3．2 位运算符
5．3．3 逻辑运算符
5．3．4 关系运算符
5．3．5 等式运算符
5．3．6 移位运算符
5．3．7 位拼接运算符
5．3．8 缩减运算符
5．3．9 条件运算符
5．4 结构建模方式
5．4．1 内建基本门
5．4．2 门延时
5．4．3 门级建模
5．4．4 模块实例化
5．5 数据流建模方式
5．5．1 连续赋值语句
5．5．2 延时
5．5．3 数据流建模
5．6 行为建模方式
5．6．1 initial语句
5．6．2 always语句
5．6．3 条件语句
5．6．4 多分支语句
5．6．5 循环语句
5．6．6 阻塞赋值和非阻塞赋值
5．7 混合建模方式
5．8 任务和函数
5．8．1 任务
5．8．2 函数
5．9 组合逻辑建模
5．10 时序逻辑建模
5．11 ROM建模
5．12 有限状态机建模
5．13 测试平台
习题

第6章 逻辑综合
6．1 逻辑综合的基本步骤和流程
6．2 综合工具DesignCompiler
6．3 指定库文件
6．4 读人设计
6．5 DC中的设计对象
6．6 定义工作环境
6．6．1 定义工作条件
6．6．2 定义线负载模型
6．6．3 定义系统接口
6．7 定义设计约束
6．7．1 定义设计规则约束
6．7．2 定义设计优化约束
6．8 选择编译策略
6．9 优化设计
6．10 综合举例
6．11 静态时序分析
6．12 系统分割
习题

第7章 版图设计
7．1 版图设计规则
7．1．1 设计规则的定义
7．1．2 设计规则的表示方法
7．1．3 MOSIS设计规则
7．2 版图设计方法
7．3 版图检查与验证
7．4 全定制版图设计
7．4．1 反相器原理图设计
7．4．2 反相器版图设计
7．4．3 设计规则检查
7．4．4 LVS
7．5 基于标准单元的版图设计
7．5．1 准备门级网表和时序约束文件
7．5．2 添加焊盘单元
7．5．3 定义10约束文件
7．5．4 数据准备
7．5．5 布局规划
7．5．6 标准单元自动布局
7．5．7 时钟树综合
7．5．8 自动布线
7．5．9 设计输出
习题

参考文献

精彩书摘

　　《集成电路设计技术》：
　　5.4.2 门延时
　　Verilog HDL的内置的基本门有三种延时：上升延时、下降延时和关断延时。其中，上升延时是指在门的输入发生变化时，门的输出从o、x、z变化到1所需的时间；而下降延时是指门的输出从1、x、z变化到o所需的时间；关断延时则是指门输出从0、1、x变化到高阻z所需的时间。如果变化到不确定值x，则所需的时间为上述三种延时中的最小值。
　　从前面对三种基本门的描述可以知道，对多输入门和多输出门，只能定义上升延时和下降延时，因为其输出不能变为高阻抗z，而对于三态门，则可以定义三种延时。
　　在门实例化时，采用特殊符号“#”来给出延时值。如果没有给出延时，则默认的延时值为0。如果只给出了一个延时值，则所有延时都使用此延时值。如果给出了两个延时值，则这两个延时分别代表上升延时和下降延时。如果给出了三个延时值，则分别代表上升延时、下降延时和关断延时。
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前言/序言

《微观世界的雕塑家：半导体工艺与器件的奥秘》 本书并非直接聚焦于“集成电路设计技术”这一宽泛的领域，而是将目光投向了构成现代电子设备核心的微观世界的生产者——半导体材料和器件。它是一次深入的探索，追溯电子信号如何在微小的硅片上被精确地塑造、引导和控制，最终汇聚成能够执行复杂运算和指令的集成电路。我们将跳出逻辑门和电路图的宏观层面，潜入到构成这一切的物质基础和物理原理之中。 第一章：硅的蜕变——半导体材料的精炼与生长 一切的起点，在于我们赖以生存的地球上最丰富的元素之一——硅。然而，从沙子中提炼出纯净的半导体级硅，本身就是一项充满挑战的工程壮举。本章将详细阐述如何通过多步化学反应和物理提纯过程，将普通二氧化硅转化为具有极高纯度（通常达到99.9999999%以上，即“九个九”）的多晶硅。我们将深入探讨化学气相沉积（CVD）、浮区熔炼（FZ）和直拉法（CZ）等关键生长技术，解析它们如何精确控制晶体的取向、尺寸和内部缺陷，为后续的器件制造奠定坚实的基础。特别地，我们会深入剖析这些工艺参数对硅晶格结构、载流子浓度以及最终器件性能的影响。理解了硅的“蜕变”过程，就如同理解了一幅宏伟画卷的画布是如何被精心准备的，为之后在它之上绘制精密的电路图案打下理论基础。 第二章：微影的艺术——光刻技术揭秘 如果在微观世界中存在一种“雕刻”技术，那么光刻无疑是最精妙的。集成电路的“设计”最终需要以物理形式呈现在硅片之上，而光刻技术就是实现这一转化的关键。本章将详细介绍光刻的原理，从光源（如深紫外光、极紫外光）的选择，到光掩模（reticle）的设计与制造，再到光刻胶（photoresist）的化学特性和涂覆工艺，以及最重要的曝光和显影过程。我们将深入探讨不同波长光源的优势与挑战，以及它们如何影响器件的最小特征尺寸（feature size）。同时，会重点分析先进光刻技术，如多重曝光、相位移掩模（PSM）和衍射光学元件（DOEs）等，它们是如何突破衍射极限，实现纳米级别的图形转移。本章的重点将放在“如何精确地将设计图形转化为物理结构”这一核心过程，而非设计本身。 第三章：刻蚀的魔法——去除与塑形 光刻技术完成了“绘制”的任务，而刻蚀技术则赋予了这些图形以“生命”——即实际的结构。本章将全面解析干法刻蚀（Dry Etching）和湿法刻蚀（Wet Etching）这两种主要的刻蚀技术。我们会深入研究等离子体刻蚀（Plasma Etching），特别是反应离子刻蚀（RIE），并解析其中的物理和化学机理。不同刻蚀气体（如氟化物、氯化物、氧气等）的选择如何决定了刻蚀的选择性、各向异性（anisotropy）和速率，以及它们如何被精确控制以实现对特定材料（如氧化硅、氮化硅、金属等）的精确去除和形状塑造。我们会详细讲解“侧壁保护”（sidewall passivation）等技术，以及它们如何帮助实现高深宽比（high aspect ratio）结构的制造。本章关注的是“如何通过精确的去除和塑造，在硅片上形成具有特定功能的物理结构”，这是实现器件工作的基础。 第四章：堆叠的智慧——薄膜沉积与生长 构成集成电路的并非只有硅本身，更包含了层层叠叠的金属、绝缘体和半导体薄膜。本章将聚焦于这些关键薄膜的沉积与生长技术。我们会详细介绍化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和原子层沉积（ALD）等技术。对于CVD，我们将区分低压CVD（LPCVD）、等离子体增强CVD（PECVD）和高密度等离子体CVD（HDPCVD），并分析它们在薄膜的均匀性、致密性和掺杂控制方面的差异。PVD中的溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）技术将被详细阐述，重点在于它们如何实现金属薄膜的快速高质量沉积。ALD作为一种原子级精确的薄膜沉积技术，其独特的自限性生长机制和优异的均匀性、共形性将得到深入剖析，并探讨其在制造下一代超薄栅介质和高k电介质中的关键作用。本章将解释“如何通过精确控制材料的加入和生长，构建出多层、多结构的器件框架”，这是集成电路复杂性的物质基础。 第五章：杂质的艺术——掺杂与离子注入 半导体的神奇之处在于其导电性可以通过引入杂质（掺杂）来精确控制。本章将深入探讨掺杂技术，特别是离子注入（Ion Implantation）这一当今主流的掺杂方式。我们会详细解析离子注入的物理过程，包括离子的加速、注入剂量（dose）和注入能量（energy）对掺杂浓度的分布和注入深度的影响。不同掺杂剂（如硼、磷、砷等）的特性和它们对硅的电学性能产生的不同影响将被详细讨论。此外，我们还会介绍退火（Annealing）工艺在离子注入后的重要作用，包括激活掺杂剂、修复晶格损伤以及促进杂质的扩散，从而实现对载流子浓度的精确调控。本章将揭示“如何通过精确地在硅的特定区域引入特定的杂质原子，来改变其导电类型和导电能力”，这是决定器件功能的核心技术之一。 第六章：互连的血管——金属化工艺 当器件的各个组成部分被制造出来后，它们需要被“连接”起来，形成能够协同工作的电路。本章将详细介绍金属化工艺，即在硅片上形成用于传输电信号的金属导线。我们将深入分析铜（Cu）和铝（Al）作为主要金属互连材料的工艺流程。对于铜互连，其挑战在于“阻挡层”的引入以防止铜扩散，以及“镶嵌”（damascene）和“反镶嵌”（inverse damascene）工艺的实现，包括电化学沉积（ECD）填铜技术。对于铝互连，我们会探讨溅射铝和溅射铝硅、铝铜合金薄膜的形成，以及其后续的图形化刻蚀工艺。此外，本章还将重点关注“接触孔”（contact）和“通孔”（via）的形成，它们是将不同层级的金属导线连接起来的关键节点，其可靠性和低电阻性对于整体电路性能至关重要。本章将展示“如何构建出纵横交错的金属网络，将独立的器件单元连接成完整的电路系统”。 第七章：器件的灵魂——MOSFET等核心器件的物理基础 在本章，我们将把前几章的半导体材料、微影、刻蚀、沉积和掺杂等工艺技术，以及金属互连的知识融会贯通，来探讨这些工艺最终如何形成集成电路中最基本的“功能单元”——器件。我们将重点解析金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理。深入剖析沟道（channel）的形成、栅极（gate）电压如何控制载流子的流动、源极（source）和漏极（drain）的结构以及它们与沟道的相互作用。我们会讨论P型MOSFET（PMOS）和N型MOSFET（NMOS）的区别，以及它们在CMOS技术中的协同工作。此外，我们还会简要介绍其他在集成电路中常见的器件类型，例如双极结型晶体管（BJT）和电阻、电容等基本元件的形成原理。本章旨在让读者理解“是这些精密的物理结构和材料特性，赋予了半导体器件实现信号放大、开关等基本功能的能力”。 第八章：集成之路——封装与测试的挑战 即使是在微观世界中构建了如此精密的电路，如何将其从硅片上“解放”出来，并确保其在实际应用中的可靠性，是最后的关键环节。本章将探讨集成电路的封装（Packaging）和测试（Testing）过程。我们会介绍各种封装技术，如引线键合（wire bonding）、倒装芯片（flip-chip）以及更先进的2.5D和3D封装技术，分析它们在电气连接、散热和物理保护方面的考量。同时，我们将深入讲解在晶圆（wafer）阶段和封装后的芯片（die）阶段所进行的各种测试，包括功能测试、性能测试和可靠性测试，以及它们如何确保芯片的质量和满足设计要求。本章将强调“如何将微观世界的杰作，安全、可靠地带入宏观世界，并赋予其实际的生命力”。 结语：微观世界的无限可能 本书并非一本教授“如何画出电路图”的书，而是带领读者深入到构成这些电路图的物质基础和制造工艺之中。它揭示了微观世界中材料科学、物理学和工程学的精妙结合，是无数工程师和科学家智慧的结晶。理解了这些底层的技术，才能更深刻地领会集成电路设计所面临的挑战和可能性。从一块普通的硅片，到如今几乎无处不在的智能设备，这场微观世界的雕塑之旅仍在不断推进，为人类社会带来无限的便利和变革。

评分☆☆☆☆☆

拿到《集成电路设计技术》这本书，我最初的想法是了解一下这个行业大概是什么样的，但没想到它给了我如此丰富和深刻的体验。这本书的魅力在于，它能够用一种非常接地气的方式，去解读那些通常被认为是“高冷”的技术。我一直对芯片内部的“神经网络”结构感到好奇，这本书就恰好深入浅出地讲解了相关的概念，让我对这些微小的结构如何协同工作有了初步的认识。更让我惊喜的是，书中还探讨了芯片设计的未来发展趋势，比如人工智能在设计中的应用，以及如何设计更环保、更可持续的芯片。这让我觉得这本书的内容非常前沿，并且具有前瞻性。它不仅仅是介绍已有的技术，还在引导读者去思考未来的可能性。书中那些关于“验证”的章节，让我明白了为什么一个芯片的开发周期会如此之长，也让我体会到了工程师们为了保证产品的质量所付出的巨大努力。总的来说，这本书的结构清晰，内容详实，语言生动，而且不乏启发性，它让我对集成电路设计技术这一领域有了更全面、更深入的了解，也让我对科技的进步充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《集成电路设计技术》这本书，在我阅读过的技术类书籍中，算得上是一股清流。我本以为会看到一大堆晦涩难懂的公式和枯燥的算法，但事实并非如此。它以一种非常系统化的方式，将集成电路设计这一庞大而复杂的领域，拆解成一个个易于理解的模块。我尤其喜欢书中关于“功耗优化”和“时序约束”的章节，这对我来说是全新的概念。我以前只知道芯片需要工作，但从来没有意识到“如何让它更省电”和“如何让它更快”竟然是如此重要且需要专门技术去攻克的难题。书中提供了很多实用的技巧和策略，不仅仅是理论上的阐述，还结合了大量的代码示例和流程图，让我能够亲手去尝试和实践。读这本书的过程中，我感觉自己就像是在学习一种全新的“语言”，一种能够与电子元器件沟通的语言。它让我明白，设计一个高性能、低功耗的芯片，需要设计师具备跨学科的知识，不仅要懂电路，还要懂物理，懂材料，甚至还要懂软件。这本书的编排非常有条理，每一章都承接前一章，逐步深入，让我在不知不觉中构建起一个完整的知识体系。它真的让我看到了集成电路设计的“艺术”一面。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《集成电路设计技术》的时候，我最先吸引我的就是它那个封面设计，简洁却又不失专业感，一种沉甸甸的技术气息扑面而来。翻开第一页，里面的排版就让我眼前一亮，不是那种枯燥乏味的学术论文样式，而是图文并茂，讲解得深入浅出。我一直对半导体行业充满了好奇，但又觉得它离我非常遥远，像是一门只属于少数精英的学问。然而，这本书却给了我一个全新的视角。它并没有直接抛出那些让人望而生畏的专业术语，而是从最基础的概念讲起，比如一个简单的晶体管是如何工作的，然后一步步地引导读者理解更复杂的集成电路是如何“诞生”的。书中穿插的那些图示和示意图，简直是我的福音，它们将抽象的概念具象化，让我这个门外汉也能大致理解其中的逻辑。特别是关于芯片的制造流程，我以前只知道是在一个无尘车间里生产，但具体怎么弄，我完全没有概念。这本书里详细地讲解了光刻、刻蚀、掺杂等每一个关键步骤，配合着生动形象的插图，简直就像在看一部科幻电影的幕后制作花絮，充满了科技的魅力。我尤其喜欢它在介绍不同设计工具和方法时，不是简单地罗列，而是会点出它们各自的优缺点以及适用的场景，这让我感觉作者是站在读者的角度，真正考虑到了我们的学习路径和实际应用的需求。虽然我还没完全读懂所有内容，但这本书已经成功点燃了我对这个领域的浓厚兴趣，让我迫不及待想继续深入探索下去。

评分☆☆☆☆☆

《集成电路设计技术》这本书，怎么说呢，它更像是一次非常详尽的“芯片侦探”之旅。我一直以为设计芯片就是用电脑画几条线，然后就能得到一块集成电路，但这本书彻底颠覆了我的认知。它详细地介绍了从最初的概念构思，到如何将抽象的功能转化为具体的电路图，再到如何将电路图“翻译”成可以在晶圆上实现的物理版图。这个过程就像是给一个复杂的机器设计蓝图，每一个细节都至关重要，稍有差池就可能导致整个系统无法正常工作。书中对我影响最大的是关于“验证”的部分，我之前总觉得设计完了就算完了，但这本书强调了验证的极端重要性，几乎占据了整个设计流程中相当大的比重。它解释了为什么需要进行各种各样的仿真和测试，以及如何通过这些手段来确保设计出来的芯片能够稳定可靠地运行。我特别注意到它在介绍一些高级设计方法学时，用了大量的实际案例来佐证，这些案例不是那种空洞的理论，而是真实存在的挑战和解决方法，这让我能更直观地感受到理论知识在实际工程中的应用价值。读这本书的过程，让我对“精益求精”和“严谨细致”这两个词有了更深刻的理解，也让我对那些默默在幕后辛勤工作的工程师们充满了敬意。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更传递了一种严谨的工程精神。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，《集成电路设计技术》这本书，让我对“复杂”有了重新的认识，也让我对“创新”有了更深的敬畏。在我看来，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一部关于“智慧结晶”的编年史。它并没有回避集成电路设计中那些高难度的挑战，比如信号完整性问题、噪声干扰，以及如何在大规模集成电路中实现精确的布局布线。但是，它并没有把这些问题描绘得过于吓人，而是通过详尽的分析和精妙的解决方案，展示了工程师们如何一步步克服这些困难。我印象特别深刻的是关于“设计流程自动化”的讨论，以前我总觉得很多工作都是人工完成的，但这本书让我了解到，现代集成电路设计已经高度依赖于各种EDA（电子设计自动化）工具。它详细介绍了这些工具的强大功能，以及它们如何帮助设计师提高效率、减少错误。读到这部分内容时，我仿佛看到了一个高度智能化的“数字工厂”，而那些设计师，就是这个工厂的“大脑”。这本书让我明白，集成电路设计不仅仅是技术，更是一门关于如何“管理复杂性”的艺术，是如何将无数微小的细节整合起来，最终实现宏伟目标的能力。