集成電路設計技術 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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高勇，喬世傑，陳曦 著

圖書標籤:

• 集成電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• VLSI
• EDA
• 芯片設計
• 電路分析
• 半導體
• 電子工程
• 計算機硬件

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030317971

版次：1

商品編碼：11848575

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材

開本：5開

齣版時間：2011-07-01

用紙：膠版紙

頁數：228

字數：303000

正文語種：中文

內容簡介

　　《集成電路設計技術》係統介紹瞭集成電路設計的基本方法，在體係結構上分為三部分。第壹部分為集成電路設計概述和集成電路設計方法，主要講述集成電路的發展曆史、發展方嚮，集成電路EDA的基本概念，集成電路正嚮和反嚮、自底嚮上和自頂嚮下的設計方法，以及全定製、半定製和可編程邏輯器件的設計方法。第二部分為SPICE模擬技術和SPICE器件模型，詳細介紹SIPCE語句，以及二極管、雙極晶體管、MOS場效應管的SIPCE模型。第三部分為硬件描述語言、邏輯綜閤及版圖技術，結閤實例講述利用Verilog硬件描述語言對電路進行建模及仿真測試的方法，利用DesignCompiler進行邏輯綜閤的過程和方法，以及全定製版圖和基於標準單元的版圖設計方法。《集成電路設計技術》注重實踐，用具體的實例介紹集成電路設計的基本方法，各章均附有適量的習題，以幫助讀者學習和理解各章的內容。

目錄

叢書序
前言

第1章 集成電路設計概述
1．1 集成電路的發展曆史
1．2 微電子技術的主要發展方嚮
1．2．1 增大晶圓尺寸並縮小特徵尺寸
1．2．2 集成電路走嚮係統芯片
1．2．3 微機電係統和生物芯片
1．3 電子設計自動化技術
習題

第2章 集成電路設計方法
2．1 集成電路的分層分級設計
2．2 集成電路設計步驟
2．2．1 正嚮設計和反嚮設計
2．2．2 自底嚮上設計和自頂嚮下設計
2．3 集成電路設計方法分述
2．3．1 全定製設計方法
2．3．2 半定製設計方法
習題

第3章 集成電路模擬與SPICE
3．1 電路模擬的概念和作用
3．2 SPICE簡介
3．2．1 通用電路模擬程序的基本組成
3．2．2 電路模擬的流程
3．2．3 SPICE軟件功能介紹
3．3 SPICE程序結構
3．3．1 SPICE簡單程序舉例
3．3．2 節點描述
3．3．3 標題語句、注釋和結束語句
3．3．4 基本元件描述語句
3．3．5 電源描述語句
3．3．6 半導體器件描述語句
3．3．7 模型描述語句
3．3．8 子電路描述語句
3．3．9 庫文件調用語句
3．3．10 文件包含語句
3．4 SPICE分析與控製語句
3．4．1 分析語句
3．4．2 控製語句
3．5 SPICE分析及仿真舉例
習題

第4章 半導體器件模型
4．1 二極管模型
4．1．1 二極管直流模型
4．1 _2二極管瞬態模型
4．1．3 二極管噪聲模型
4．1．4 二極管語句及模型參數
4．2 雙極晶體管模型
4．2．1 雙極晶體管EM1模型
4．2．2 雙極晶體管EM2模型
4．2．3 雙極晶體管EM3模型
4．2．4 雙極晶體管GP模型
4．2．5 雙極晶體管語句及模型參數
4．3 MOSFET模型
4．3．1 MOSFET模型等效電路
4．3．2 MOSFET模型分述
4．3．3 MOSFET語句與模型參數
習題

第5章 Verilog硬件描述語言
5．1 VerilogHDL模塊的基本概念
5．2 VerilogHDL的要素
5．2．1 標識符
5．2．2 注釋
5．2．3 VerilogHDL的4種邏輯值
5．2．4 編譯指令
5．2．5 係統任務和函數
5．2．6 數據類型
5．2．7 位選擇和部分選擇
5．2．8 參數
5．3 運算符
5．3．1 算術運算符
5．3．2 位運算符
5．3．3 邏輯運算符
5．3．4 關係運算符
5．3．5 等式運算符
5．3．6 移位運算符
5．3．7 位拼接運算符
5．3．8 縮減運算符
5．3．9 條件運算符
5．4 結構建模方式
5．4．1 內建基本門
5．4．2 門延時
5．4．3 門級建模
5．4．4 模塊實例化
5．5 數據流建模方式
5．5．1 連續賦值語句
5．5．2 延時
5．5．3 數據流建模
5．6 行為建模方式
5．6．1 initial語句
5．6．2 always語句
5．6．3 條件語句
5．6．4 多分支語句
5．6．5 循環語句
5．6．6 阻塞賦值和非阻塞賦值
5．7 混閤建模方式
5．8 任務和函數
5．8．1 任務
5．8．2 函數
5．9 組閤邏輯建模
5．10 時序邏輯建模
5．11 ROM建模
5．12 有限狀態機建模
5．13 測試平颱
習題

第6章 邏輯綜閤
6．1 邏輯綜閤的基本步驟和流程
6．2 綜閤工具DesignCompiler
6．3 指定庫文件
6．4 讀人設計
6．5 DC中的設計對象
6．6 定義工作環境
6．6．1 定義工作條件
6．6．2 定義綫負載模型
6．6．3 定義係統接口
6．7 定義設計約束
6．7．1 定義設計規則約束
6．7．2 定義設計優化約束
6．8 選擇編譯策略
6．9 優化設計
6．10 綜閤舉例
6．11 靜態時序分析
6．12 係統分割
習題

第7章 版圖設計
7．1 版圖設計規則
7．1．1 設計規則的定義
7．1．2 設計規則的錶示方法
7．1．3 MOSIS設計規則
7．2 版圖設計方法
7．3 版圖檢查與驗證
7．4 全定製版圖設計
7．4．1 反相器原理圖設計
7．4．2 反相器版圖設計
7．4．3 設計規則檢查
7．4．4 LVS
7．5 基於標準單元的版圖設計
7．5．1 準備門級網錶和時序約束文件
7．5．2 添加焊盤單元
7．5．3 定義10約束文件
7．5．4 數據準備
7．5．5 布局規劃
7．5．6 標準單元自動布局
7．5．7 時鍾樹綜閤
7．5．8 自動布綫
7．5．9 設計輸齣
習題

參考文獻

精彩書摘

　　《集成電路設計技術》：
　　5.4.2 門延時
　　Verilog HDL的內置的基本門有三種延時：上升延時、下降延時和關斷延時。其中，上升延時是指在門的輸入發生變化時，門的輸齣從o、x、z變化到1所需的時間；而下降延時是指門的輸齣從1、x、z變化到o所需的時間；關斷延時則是指門輸齣從0、1、x變化到高阻z所需的時間。如果變化到不確定值x，則所需的時間為上述三種延時中的最小值。
　　從前麵對三種基本門的描述可以知道，對多輸入門和多輸齣門，隻能定義上升延時和下降延時，因為其輸齣不能變為高阻抗z，而對於三態門，則可以定義三種延時。
　　在門實例化時，采用特殊符號“#”來給齣延時值。如果沒有給齣延時，則默認的延時值為0。如果隻給齣瞭一個延時值，則所有延時都使用此延時值。如果給齣瞭兩個延時值，則這兩個延時分彆代錶上升延時和下降延時。如果給齣瞭三個延時值，則分彆代錶上升延時、下降延時和關斷延時。
　　……

前言/序言

《微觀世界的雕塑傢：半導體工藝與器件的奧秘》 本書並非直接聚焦於“集成電路設計技術”這一寬泛的領域，而是將目光投嚮瞭構成現代電子設備核心的微觀世界的生産者——半導體材料和器件。它是一次深入的探索，追溯電子信號如何在微小的矽片上被精確地塑造、引導和控製，最終匯聚成能夠執行復雜運算和指令的集成電路。我們將跳齣邏輯門和電路圖的宏觀層麵，潛入到構成這一切的物質基礎和物理原理之中。 第一章：矽的蛻變——半導體材料的精煉與生長 一切的起點，在於我們賴以生存的地球上最豐富的元素之一——矽。然而，從沙子中提煉齣純淨的半導體級矽，本身就是一項充滿挑戰的工程壯舉。本章將詳細闡述如何通過多步化學反應和物理提純過程，將普通二氧化矽轉化為具有極高純度（通常達到99.9999999%以上，即“九個九”）的多晶矽。我們將深入探討化學氣相沉積（CVD）、浮區熔煉（FZ）和直拉法（CZ）等關鍵生長技術，解析它們如何精確控製晶體的取嚮、尺寸和內部缺陷，為後續的器件製造奠定堅實的基礎。特彆地，我們會深入剖析這些工藝參數對矽晶格結構、載流子濃度以及最終器件性能的影響。理解瞭矽的“蛻變”過程，就如同理解瞭一幅宏偉畫捲的畫布是如何被精心準備的，為之後在它之上繪製精密的電路圖案打下理論基礎。 第二章：微影的藝術——光刻技術揭秘 如果在微觀世界中存在一種“雕刻”技術，那麼光刻無疑是最精妙的。集成電路的“設計”最終需要以物理形式呈現在矽片之上，而光刻技術就是實現這一轉化的關鍵。本章將詳細介紹光刻的原理，從光源（如深紫外光、極紫外光）的選擇，到光掩模（reticle）的設計與製造，再到光刻膠（photoresist）的化學特性和塗覆工藝，以及最重要的曝光和顯影過程。我們將深入探討不同波長光源的優勢與挑戰，以及它們如何影響器件的最小特徵尺寸（feature size）。同時，會重點分析先進光刻技術，如多重曝光、相位移掩模（PSM）和衍射光學元件（DOEs）等，它們是如何突破衍射極限，實現納米級彆的圖形轉移。本章的重點將放在“如何精確地將設計圖形轉化為物理結構”這一核心過程，而非設計本身。 第三章：刻蝕的魔法——去除與塑形 光刻技術完成瞭“繪製”的任務，而刻蝕技術則賦予瞭這些圖形以“生命”——即實際的結構。本章將全麵解析乾法刻蝕（Dry Etching）和濕法刻蝕（Wet Etching）這兩種主要的刻蝕技術。我們會深入研究等離子體刻蝕（Plasma Etching），特彆是反應離子刻蝕（RIE），並解析其中的物理和化學機理。不同刻蝕氣體（如氟化物、氯化物、氧氣等）的選擇如何決定瞭刻蝕的選擇性、各嚮異性（anisotropy）和速率，以及它們如何被精確控製以實現對特定材料（如氧化矽、氮化矽、金屬等）的精確去除和形狀塑造。我們會詳細講解“側壁保護”（sidewall passivation）等技術，以及它們如何幫助實現高深寬比（high aspect ratio）結構的製造。本章關注的是“如何通過精確的去除和塑造，在矽片上形成具有特定功能的物理結構”，這是實現器件工作的基礎。 第四章：堆疊的智慧——薄膜沉積與生長 構成集成電路的並非隻有矽本身，更包含瞭層層疊疊的金屬、絕緣體和半導體薄膜。本章將聚焦於這些關鍵薄膜的沉積與生長技術。我們會詳細介紹化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）和原子層沉積（ALD）等技術。對於CVD，我們將區分低壓CVD（LPCVD）、等離子體增強CVD（PECVD）和高密度等離子體CVD（HDPCVD），並分析它們在薄膜的均勻性、緻密性和摻雜控製方麵的差異。PVD中的濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）技術將被詳細闡述，重點在於它們如何實現金屬薄膜的快速高質量沉積。ALD作為一種原子級精確的薄膜沉積技術，其獨特的自限性生長機製和優異的均勻性、共形性將得到深入剖析，並探討其在製造下一代超薄柵介質和高k電介質中的關鍵作用。本章將解釋“如何通過精確控製材料的加入和生長，構建齣多層、多結構的器件框架”，這是集成電路復雜性的物質基礎。 第五章：雜質的藝術——摻雜與離子注入 半導體的神奇之處在於其導電性可以通過引入雜質（摻雜）來精確控製。本章將深入探討摻雜技術，特彆是離子注入（Ion Implantation）這一當今主流的摻雜方式。我們會詳細解析離子注入的物理過程，包括離子的加速、注入劑量（dose）和注入能量（energy）對摻雜濃度的分布和注入深度的影響。不同摻雜劑（如硼、磷、砷等）的特性和它們對矽的電學性能産生的不同影響將被詳細討論。此外，我們還會介紹退火（Annealing）工藝在離子注入後的重要作用，包括激活摻雜劑、修復晶格損傷以及促進雜質的擴散，從而實現對載流子濃度的精確調控。本章將揭示“如何通過精確地在矽的特定區域引入特定的雜質原子，來改變其導電類型和導電能力”，這是決定器件功能的核心技術之一。 第六章：互連的血管——金屬化工藝 當器件的各個組成部分被製造齣來後，它們需要被“連接”起來，形成能夠協同工作的電路。本章將詳細介紹金屬化工藝，即在矽片上形成用於傳輸電信號的金屬導綫。我們將深入分析銅（Cu）和鋁（Al）作為主要金屬互連材料的工藝流程。對於銅互連，其挑戰在於“阻擋層”的引入以防止銅擴散，以及“鑲嵌”（damascene）和“反鑲嵌”（inverse damascene）工藝的實現，包括電化學沉積（ECD）填銅技術。對於鋁互連，我們會探討濺射鋁和濺射鋁矽、鋁銅閤金薄膜的形成，以及其後續的圖形化刻蝕工藝。此外，本章還將重點關注“接觸孔”（contact）和“通孔”（via）的形成，它們是將不同層級的金屬導綫連接起來的關鍵節點，其可靠性和低電阻性對於整體電路性能至關重要。本章將展示“如何構建齣縱橫交錯的金屬網絡，將獨立的器件單元連接成完整的電路係統”。 第七章：器件的靈魂——MOSFET等核心器件的物理基礎 在本章，我們將把前幾章的半導體材料、微影、刻蝕、沉積和摻雜等工藝技術，以及金屬互連的知識融會貫通，來探討這些工藝最終如何形成集成電路中最基本的“功能單元”——器件。我們將重點解析金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）的工作原理。深入剖析溝道（channel）的形成、柵極（gate）電壓如何控製載流子的流動、源極（source）和漏極（drain）的結構以及它們與溝道的相互作用。我們會討論P型MOSFET（PMOS）和N型MOSFET（NMOS）的區彆，以及它們在CMOS技術中的協同工作。此外，我們還會簡要介紹其他在集成電路中常見的器件類型，例如雙極結型晶體管（BJT）和電阻、電容等基本元件的形成原理。本章旨在讓讀者理解“是這些精密的物理結構和材料特性，賦予瞭半導體器件實現信號放大、開關等基本功能的能力”。 第八章：集成之路——封裝與測試的挑戰 即使是在微觀世界中構建瞭如此精密的電路，如何將其從矽片上“解放”齣來，並確保其在實際應用中的可靠性，是最後的關鍵環節。本章將探討集成電路的封裝（Packaging）和測試（Testing）過程。我們會介紹各種封裝技術，如引綫鍵閤（wire bonding）、倒裝芯片（flip-chip）以及更先進的2.5D和3D封裝技術，分析它們在電氣連接、散熱和物理保護方麵的考量。同時，我們將深入講解在晶圓（wafer）階段和封裝後的芯片（die）階段所進行的各種測試，包括功能測試、性能測試和可靠性測試，以及它們如何確保芯片的質量和滿足設計要求。本章將強調“如何將微觀世界的傑作，安全、可靠地帶入宏觀世界，並賦予其實際的生命力”。 結語：微觀世界的無限可能 本書並非一本教授“如何畫齣電路圖”的書，而是帶領讀者深入到構成這些電路圖的物質基礎和製造工藝之中。它揭示瞭微觀世界中材料科學、物理學和工程學的精妙結閤，是無數工程師和科學傢智慧的結晶。理解瞭這些底層的技術，纔能更深刻地領會集成電路設計所麵臨的挑戰和可能性。從一塊普通的矽片，到如今幾乎無處不在的智能設備，這場微觀世界的雕塑之旅仍在不斷推進，為人類社會帶來無限的便利和變革。

評分☆☆☆☆☆

《集成電路設計技術》這本書，怎麼說呢，它更像是一次非常詳盡的“芯片偵探”之旅。我一直以為設計芯片就是用電腦畫幾條綫，然後就能得到一塊集成電路，但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它詳細地介紹瞭從最初的概念構思，到如何將抽象的功能轉化為具體的電路圖，再到如何將電路圖“翻譯”成可以在晶圓上實現的物理版圖。這個過程就像是給一個復雜的機器設計藍圖，每一個細節都至關重要，稍有差池就可能導緻整個係統無法正常工作。書中對我影響最大的是關於“驗證”的部分，我之前總覺得設計完瞭就算完瞭，但這本書強調瞭驗證的極端重要性，幾乎占據瞭整個設計流程中相當大的比重。它解釋瞭為什麼需要進行各種各樣的仿真和測試，以及如何通過這些手段來確保設計齣來的芯片能夠穩定可靠地運行。我特彆注意到它在介紹一些高級設計方法學時，用瞭大量的實際案例來佐證，這些案例不是那種空洞的理論，而是真實存在的挑戰和解決方法，這讓我能更直觀地感受到理論知識在實際工程中的應用價值。讀這本書的過程，讓我對“精益求精”和“嚴謹細緻”這兩個詞有瞭更深刻的理解，也讓我對那些默默在幕後辛勤工作的工程師們充滿瞭敬意。這本書的價值在於，它不僅傳授瞭知識，更傳遞瞭一種嚴謹的工程精神。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《集成電路設計技術》的時候，我最先吸引我的就是它那個封麵設計，簡潔卻又不失專業感，一種沉甸甸的技術氣息撲麵而來。翻開第一頁，裏麵的排版就讓我眼前一亮，不是那種枯燥乏味的學術論文樣式，而是圖文並茂，講解得深入淺齣。我一直對半導體行業充滿瞭好奇，但又覺得它離我非常遙遠，像是一門隻屬於少數精英的學問。然而，這本書卻給瞭我一個全新的視角。它並沒有直接拋齣那些讓人望而生畏的專業術語，而是從最基礎的概念講起，比如一個簡單的晶體管是如何工作的，然後一步步地引導讀者理解更復雜的集成電路是如何“誕生”的。書中穿插的那些圖示和示意圖，簡直是我的福音，它們將抽象的概念具象化，讓我這個門外漢也能大緻理解其中的邏輯。特彆是關於芯片的製造流程，我以前隻知道是在一個無塵車間裏生産，但具體怎麼弄，我完全沒有概念。這本書裏詳細地講解瞭光刻、刻蝕、摻雜等每一個關鍵步驟，配閤著生動形象的插圖，簡直就像在看一部科幻電影的幕後製作花絮，充滿瞭科技的魅力。我尤其喜歡它在介紹不同設計工具和方法時，不是簡單地羅列，而是會點齣它們各自的優缺點以及適用的場景，這讓我感覺作者是站在讀者的角度，真正考慮到瞭我們的學習路徑和實際應用的需求。雖然我還沒完全讀懂所有內容，但這本書已經成功點燃瞭我對這個領域的濃厚興趣，讓我迫不及待想繼續深入探索下去。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，《集成電路設計技術》這本書，在我閱讀過的技術類書籍中，算得上是一股清流。我本以為會看到一大堆晦澀難懂的公式和枯燥的算法，但事實並非如此。它以一種非常係統化的方式，將集成電路設計這一龐大而復雜的領域，拆解成一個個易於理解的模塊。我尤其喜歡書中關於“功耗優化”和“時序約束”的章節，這對我來說是全新的概念。我以前隻知道芯片需要工作，但從來沒有意識到“如何讓它更省電”和“如何讓它更快”竟然是如此重要且需要專門技術去攻剋的難題。書中提供瞭很多實用的技巧和策略，不僅僅是理論上的闡述，還結閤瞭大量的代碼示例和流程圖，讓我能夠親手去嘗試和實踐。讀這本書的過程中，我感覺自己就像是在學習一種全新的“語言”，一種能夠與電子元器件溝通的語言。它讓我明白，設計一個高性能、低功耗的芯片，需要設計師具備跨學科的知識，不僅要懂電路，還要懂物理，懂材料，甚至還要懂軟件。這本書的編排非常有條理，每一章都承接前一章，逐步深入，讓我在不知不覺中構建起一個完整的知識體係。它真的讓我看到瞭集成電路設計的“藝術”一麵。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，《集成電路設計技術》這本書，讓我對“復雜”有瞭重新的認識，也讓我對“創新”有瞭更深的敬畏。在我看來，這本書不僅僅是一本教科書，更像是一部關於“智慧結晶”的編年史。它並沒有迴避集成電路設計中那些高難度的挑戰，比如信號完整性問題、噪聲乾擾，以及如何在大規模集成電路中實現精確的布局布綫。但是，它並沒有把這些問題描繪得過於嚇人，而是通過詳盡的分析和精妙的解決方案，展示瞭工程師們如何一步步剋服這些睏難。我印象特彆深刻的是關於“設計流程自動化”的討論，以前我總覺得很多工作都是人工完成的，但這本書讓我瞭解到，現代集成電路設計已經高度依賴於各種EDA（電子設計自動化）工具。它詳細介紹瞭這些工具的強大功能，以及它們如何幫助設計師提高效率、減少錯誤。讀到這部分內容時，我仿佛看到瞭一個高度智能化的“數字工廠”，而那些設計師，就是這個工廠的“大腦”。這本書讓我明白，集成電路設計不僅僅是技術，更是一門關於如何“管理復雜性”的藝術，是如何將無數微小的細節整閤起來，最終實現宏偉目標的能力。

評分☆☆☆☆☆

拿到《集成電路設計技術》這本書，我最初的想法是瞭解一下這個行業大概是什麼樣的，但沒想到它給瞭我如此豐富和深刻的體驗。這本書的魅力在於，它能夠用一種非常接地氣的方式，去解讀那些通常被認為是“高冷”的技術。我一直對芯片內部的“神經網絡”結構感到好奇，這本書就恰好深入淺齣地講解瞭相關的概念，讓我對這些微小的結構如何協同工作有瞭初步的認識。更讓我驚喜的是，書中還探討瞭芯片設計的未來發展趨勢，比如人工智能在設計中的應用，以及如何設計更環保、更可持續的芯片。這讓我覺得這本書的內容非常前沿，並且具有前瞻性。它不僅僅是介紹已有的技術，還在引導讀者去思考未來的可能性。書中那些關於“驗證”的章節，讓我明白瞭為什麼一個芯片的開發周期會如此之長，也讓我體會到瞭工程師們為瞭保證産品的質量所付齣的巨大努力。總的來說，這本書的結構清晰，內容詳實，語言生動，而且不乏啓發性，它讓我對集成電路設計技術這一領域有瞭更全麵、更深入的瞭解，也讓我對科技的進步充滿瞭期待。