數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)與技術(shù)

前言

　　隨著電子計(jì)算機(jī)的普及，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化社會(huì)。以集成電路為代表的微電子技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心技術(shù)。集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、移動(dòng)通信等技術(shù)的不斷創(chuàng)新，集成電路技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。自1958年美國(guó)的基爾比發(fā)明世界上第一塊集成電路以來，集成電路已經(jīng)從初期的小規(guī)模集成電路(SSI)發(fā)展到今天的系統(tǒng)芯片(SoC)，一直按摩爾定律(Moore law)向前演進(jìn)。集成電路產(chǎn)業(yè)包含相對(duì)獨(dú)立的集成電路設(shè)計(jì)、集成電路加工制造、集成電路封裝測(cè)試、集成電路材料、集成電路設(shè)備業(yè)等，而其中的集成電路設(shè)計(jì)是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭。　　近年來，我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。2000年以來我國(guó)的集成電路產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)率達(dá)到30%左右。堅(jiān)持自主發(fā)展，增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，掌握集成電路的核心技術(shù)，提高具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的比重是我們的歷史性任務(wù)?！　“l(fā)展集成電路技術(shù)的關(guān)鍵是培養(yǎng)具有創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的專業(yè)人才，因此高質(zhì)量、較快速度地培養(yǎng)集成電路人才是我們的迫切任務(wù)。毫無疑問，大學(xué)和大學(xué)老師義不容辭地要擔(dān)負(fù)起這一歷史責(zé)任。2003年以來，教育部先后在全國(guó)部分重點(diǎn)高校建設(shè)了“國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地”，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)又在2006年批準(zhǔn)設(shè)立集成電路工程領(lǐng)域培養(yǎng)工程碩士學(xué)位課程，意在不僅培養(yǎng)高水平的工學(xué)學(xué)士、碩士和博士，而且還要培養(yǎng)大量的集成電路工程領(lǐng)域的工程碩士，以滿足我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的需要?！　〖呻娐芳夹g(shù)發(fā)展迅速，內(nèi)容更新快，而我國(guó)現(xiàn)有的集成電路工程領(lǐng)域的教科書數(shù)量少，而且內(nèi)容和體系上不能很好地反映學(xué)科的發(fā)展和工程技術(shù)教學(xué)的需要，也難以滿足集成電路工程領(lǐng)域工程碩士的培養(yǎng)。為此，教育部全國(guó)集成電路工程領(lǐng)域工程碩士專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)和科學(xué)出版社，經(jīng)過廣泛而深入曲調(diào)研組織編寫出版了這套國(guó)家集成電路工程領(lǐng)域工程碩士教材。

內(nèi)容概要

本書是國(guó)內(nèi)第一本全面、系統(tǒng)介紹當(dāng)今數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的專門教材。作者結(jié)合自身多年理論研究和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了數(shù)字集成電路從RTL設(shè)計(jì)到邏輯綜合生成門級(jí)網(wǎng)表所涉及的多方面重要工作，包括基于模塊和層次化的RTL設(shè)計(jì)方法學(xué)、Veril09和VHDL的建模和邏輯設(shè)計(jì)、低功耗數(shù)字電路設(shè)計(jì)、邏輯電路的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、邏輯綜合方法、可測(cè)試性設(shè)計(jì)等。本書不僅涵蓋了掌握數(shù)字RTL編碼的基本技術(shù)和邏輯電路沒計(jì)所需的重要知識(shí)，而且充分結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用廣泛的FPGA設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、硬件仿真系統(tǒng)的原理與運(yùn)行等問題進(jìn)行深入討論。本書基本概念的講授通俗易懂，相關(guān)內(nèi)容、配套習(xí)題和實(shí)驗(yàn)都與實(shí)際工程緊密聯(lián)系，以使讀者打下堅(jiān)實(shí)的工程實(shí)踐基礎(chǔ)。    本書可作為“集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)”方向工程碩士研究生教材，也可作為與集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的碩士研究生和高年級(jí)本科生的教材，并可供相關(guān)領(lǐng)域工程師參考。

書籍目錄

叢書序前言第1章  數(shù)字集成電路的歷史與現(xiàn)狀　1.1　數(shù)字集成電路的歷史與現(xiàn)狀　1.2　現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)方法的發(fā)展　1.3　數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)語言及后端設(shè)計(jì)軟件(EDA)　1.4　數(shù)字IC的幾種設(shè)計(jì)模式　1.5　數(shù)字IC設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)　1.6  習(xí)題　參考文獻(xiàn)第2章　數(shù)字IC設(shè)計(jì)方法學(xué)　2.1　數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程　2.2　層次化設(shè)計(jì)和模塊劃分　2.3　芯片封裝和散熱　2.4　CMOS工藝選擇　2.5  習(xí)題　參考文獻(xiàn)第3章　Verilog／VHDL硬件描述語言  3.1　HDL的歷史和優(yōu)勢(shì)  3.2　Veril09數(shù)據(jù)類型與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)  3.3　基本建模方法  3.4　路徑延時(shí)模型  3.5　邏輯行為建模  3.6　任務(wù)與函數(shù)  3.7  習(xí)題  參考文獻(xiàn)第4章　HDL邏輯設(shè)計(jì)  4.1　基本組合電路設(shè)計(jì)  4.2　基本時(shí)序電路設(shè)計(jì)  4.3　設(shè)計(jì)同步狀態(tài)機(jī)  4.4　SRAM的設(shè)計(jì)  4.5　復(fù)雜數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)  4.6  設(shè)計(jì)示例：UART  4.7　可綜合的Verilog RTL設(shè)計(jì)  4.8　代碼書寫風(fēng)格  4.9  習(xí)題  參考文獻(xiàn)第5章　低功耗數(shù)字電路  5.1  數(shù)字電路介紹  5.2　低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)  5.3　絕熱邏輯電路  5.4　學(xué)習(xí)示例  5.5  習(xí)題  參考文獻(xiàn)第6章  邏輯電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證　6.1  驗(yàn)證概述　6.2　驗(yàn)證平臺(tái)編碼風(fēng)格　6.3　驗(yàn)證平臺(tái)模塊設(shè)計(jì)　6.4　驗(yàn)證平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　6.5  斷言　6.6　驗(yàn)證質(zhì)量評(píng)估　6.7　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第7章　邏輯綜合  7.1　邏輯綜合概述  7.2　邏輯綜合中的基本概念  7.3　邏輯綜合的步驟  7.4　綜合腳本實(shí)例  7.5  現(xiàn)代先進(jìn)綜合技術(shù)  7.6  習(xí)題  參考文獻(xiàn)第8章　可測(cè)試性設(shè)計(jì)　8.1　DFT挑戰(zhàn)和設(shè)計(jì)方法　8.2　JTAG邊界掃描　8.3　邏輯內(nèi)建自測(cè)試　8.4　存儲(chǔ)器內(nèi)建自測(cè)試　8.5　自動(dòng)測(cè)試模式生成　8.6　存儲(chǔ)器電路內(nèi)建自測(cè)試　8.7  習(xí)題　參考文獻(xiàn)第9章　FPGA設(shè)計(jì)與芯片驗(yàn)證　　……第10章　基于硬件仿真系統(tǒng)的IC功能驗(yàn)證索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　數(shù)字集成電路的歷史與現(xiàn)狀　　本章從半導(dǎo)體技術(shù)、分立器件、集成度、摩爾定律等概念出發(fā)，講述數(shù)字集成電路的各個(gè)發(fā)展階段和發(fā)展現(xiàn)狀，以及由半導(dǎo)體工藝向納米技術(shù)的不斷延伸給芯片設(shè)計(jì)帶來的各種挑戰(zhàn)。同時(shí)本章闡述大規(guī)模集成電路的基本設(shè)計(jì)理念，并介紹集成電路發(fā)展的不同階段所使用的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)工具對(duì)設(shè)計(jì)本身的輔助作用。此外，本章還對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)語言進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。　　1.1　數(shù)字集成電路的歷史與現(xiàn)狀　　近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)字半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展成為科學(xué)與技術(shù)各個(gè)方面進(jìn)步的巨大動(dòng)力，并且影響到了人類活動(dòng)的各個(gè)方面。其中數(shù)字采集卡應(yīng)用于科學(xué)研究的各個(gè)方面，計(jì)算分析、數(shù)字控制平臺(tái)、數(shù)字半導(dǎo)體技術(shù)成了各學(xué)科發(fā)展的催化器和加速器?！　≈档米⒁獾氖牵?jì)算機(jī)的發(fā)展一直和數(shù)字設(shè)計(jì)的發(fā)展相輔相成，互相促進(jìn)。每一次計(jì)算機(jī)性能的提高都離不開數(shù)字設(shè)計(jì)進(jìn)步的推動(dòng)，而計(jì)算機(jī)性能的提高又促進(jìn)了數(shù)字設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)向數(shù)字設(shè)計(jì)提出了更高的要求，并給數(shù)字設(shè)計(jì)提供了產(chǎn)品方向。　　1.1.1　機(jī)械式計(jì)算機(jī)的啟蒙時(shí)代　　在電子元器件發(fā)明之前，人們就開始尋求用機(jī)器代替人進(jìn)行計(jì)算的可行性。最初出現(xiàn)的計(jì)算器就是中國(guó)古人發(fā)明的算籌和算盤，此后歐洲陸續(xù)發(fā)明了計(jì)算尺和手搖式計(jì)算器，實(shí)現(xiàn)了超越函數(shù)的計(jì)算和一些開方運(yùn)算。早期人們創(chuàng)造運(yùn)算表方法來輔助數(shù)學(xué)運(yùn)算，此方法持續(xù)使用直到20世紀(jì)計(jì)算器和計(jì)算機(jī)的普及。

編輯推薦

　　《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)與技術(shù)》特點(diǎn)與內(nèi)容：　　工程碩士系列教材一套七本(目錄如下)?！稊?shù)字集成電路設(shè)計(jì)與技術(shù)》系統(tǒng)而全面地將集成電路設(shè)計(jì)的基本理論、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方案介紹給讀者：特點(diǎn)是取材新穎，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，注重產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用。內(nèi)容包括集成電路設(shè)計(jì)的基本工藝方法與器件理論，用于數(shù)字、模擬和射頻電路設(shè)計(jì)的實(shí)用電路基礎(chǔ)，各種電路類型的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)中常用的工具手段和芯片的設(shè)計(jì)流程：叢書內(nèi)容還包括集成電路芯片的封裝和測(cè)試。學(xué)習(xí)方法與建議　　在學(xué)習(xí)中，配合書中的習(xí)題和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以很好地理解和掌握書中理論與技術(shù)內(nèi)容；完成書中的每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，有助于你順利跨人產(chǎn)品研究的大門：除了實(shí)驗(yàn)和技術(shù)課程之外，掌握相關(guān)企業(yè)和項(xiàng)目管理的基本知識(shí)也是當(dāng)代技術(shù)學(xué)習(xí)的特色。根據(jù)讀者的學(xué)科背景和研究方向，結(jié)合所需學(xué)位學(xué)分．可以選修部分課程。例如：從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)方向的，可以免修”模擬集成電路設(shè)計(jì)與仿真”課程的后半部分；從事模擬與射頻集成電路設(shè)計(jì)方向的，可以選修“數(shù)字集成電路物理設(shè)計(jì)”課程和免修“微處理器體系結(jié)構(gòu)”課程。

圖書封面

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