出版時間:1999-3 出版社:清華大學出版社 作者:楊之廉 頁數(shù):314
前言
本書1990年12月第一次出版后,受到了同行專家的好評,并被多所高等學校所采用。1996年本書獲第三屆全國工科電子類專業(yè)優(yōu)秀教材一等獎,這是對作者所作嘗試的鼓勵和鞭策?! 〗鼛啄陙砑呻娐芳夹g(shù)繼續(xù)保持高速發(fā)展,最突出的表現(xiàn)有三點:一是硅生產(chǎn)工藝已從微米、亞微米進入到深亞微米水平,這就要求建立精確的深亞微米器件模型、互連模型和時序模型,二是電路的設計規(guī)模已從數(shù)萬門上升到數(shù)十萬門乃至上百萬門,這就要求設計工作從較高的抽象層次出發(fā)并按層次式方法進行管理;三是適應這些要求而出現(xiàn)的第三代集成電路設計自動化(EDA)系統(tǒng),在系統(tǒng)中引入了硬件描述語言(VHDL)和邏輯綜合(logic synthesis)等工具?! 榱顺浞址从辰陙碓诩呻娐吩O計方法學和設計工具方面的變革,我們在保持原書結(jié)構(gòu)(即分為設計方法和設計工具兩大部分)的基礎上,對書中內(nèi)容做了較大的增補和修改: (1)對第三代EDA系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)框架做了介紹,并概述了深亞微米電路設計對設計流程的影響; (2)新增硬件描述語言VHDL一章; ?。?)新增邏輯綜合一章; ?。?)將器件模型部分單獨成章,并新增深亞微米MOS器件模型; ?。?)新增門海設計方法的討論; ?。?)加重了可編程邏輯器件和邏輯單元陣列設計方法的論述; ?。?)新增二維器件模擬的討論; ?。?)對計算機輔助版圖設計一章做了較大修訂以反映版圖設計系統(tǒng)的最新變化?! ∥覀兿M藭侔婧髮ν苿游覈呻娐吩O計水平的提高有所促進,對高等學校的教學改革、課程改革有所幫助。但由于集成電路設計方法與工具涉及的領(lǐng)域很廣,加之作者的水平和能力有限,我們未能對有些問題如行為級綜合、時序分析等作系統(tǒng)論述。此外,書中難免存在錯誤和不足,敬請廣大讀者予以批評指正。
內(nèi)容概要
《清華大學電子與信息技術(shù)系列教材·高等學校電子信息類規(guī)劃教材:超大規(guī)模集成電路設計方法學導論(第2版)》在概述集成電路設計過程和步驟的基礎上,系統(tǒng)地論述了各種設計集成電路的方法,討論了全定制法、定制法、半定制法以及可編程邏輯器件和邏輯單元陣列設計方法的特點和適用范圍。還討論了高層次設計中的VHDL硬件描述語言和邏輯綜合。對各種計算機模擬工具及其算法做了細致分析,其中包括邏輯模擬、電路模擬、器件模擬和工藝模擬。此外,對SPICE電路模擬程序中的半導體器件模型做了詳細介紹。最后討論了集成電路的版圖編輯與版圖驗證?! 肚迦A大學電子與信息技術(shù)系列教材·高等學校電子信息類規(guī)劃教材:超大規(guī)模集成電路設計方法學導論(第2版)》可作為大專院校微電子學和半導體專業(yè)、電子類專業(yè)本科生和研究生的教材,也可作為集成電路芯片設計人員、微電子工程技術(shù)人員的參考書。
書籍目錄
第1章 設計過程概述1.1 集成電路設計方法和工具的變革1.2 設計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架1.3 “自頂向下”與“由底向上”設計步驟1.4 典型的設計流程1.5 深亞微米電路設計對設計流程的影響1.6.ASIC及其分類1.7 不同設計方法的特點第2章 各種設計方法2.1 全定制設計方法2.2 半定制設計方法2.2.1 有通道門陣列法2.2.2 門海法2.3 定制設計方法2.3.1 標準單元法2.3.2 通用單元法2.4 可編程邏輯器件設計方法2.4.1 PLD的結(jié)構(gòu)與分類2.4.2 PLD的符號2.4.3 PAL2.4.4 GAI2.4.5 高密度PLD2.4.6 在系統(tǒng)內(nèi)編程的PLD2.4.7 設計流程2.5 邏輯單元陣列設計方法2.5.1 LCA的結(jié)構(gòu)與特點2.5.2 可配置邏輯功能塊2.5.3 輸入/輸出功能塊2.5.4 可編程的內(nèi)部連線資源2.5.5 配置用存儲器2.5.6 設計流程2.5.7 編程第3章 硬件描述語言VHDL3.1 硬件描述語言的特點3.2 VHDL中的設計實體3.2.1 實體說明3.2.2 實體構(gòu)造3.3 VHDL中的對象和數(shù)據(jù)類型3.3.1 數(shù)的類型和它的字面值3.3.2 數(shù)據(jù)類型3.3.3 對象的說明3.3.4 VHDL中數(shù)的運算3.4 行為描述3.4.1 對象的賦值3.4.2 并發(fā)進程3.4.3 并行信號賦值語句3.4.4 進程語句3.4.5 順序賦值語句3.4.6 順序控制3.4.7 斷言語句3.4.8 子程序3.5 結(jié)構(gòu)描述3.5.1 元件和例元3.5.2 規(guī)則結(jié)構(gòu)3.5.3 參數(shù)化設計3.5.4 結(jié)構(gòu)與行為混合描述3.6 設計共享3.6.1 程序包3.6.2 庫3.6.3 元件配置第4章 邏輯綜合4.1 邏輯綜合的作用4.2 邏輯函數(shù)與多維體表示4.2.1 邏輯函數(shù)的真值表表示4.2.2 三種輸入集合4.2.3 邏輯多維空間4.2.4 多維體與布爾表達式4.2.5 邏輯函數(shù)的覆蓋4.3 邏輯多維空間的基本運算4.3.1 包含與吸收4.3.2 相交與交積4.3.3 相容與星積4.3.4 求補和銳積4.4 組合邏輯的綜合4.4.1 邏輯綜合的基本思路4.4.2 質(zhì)蘊涵體集合的獲得4.4.3 覆蓋的最小化第5章 邏輯模擬5.1 邏輯模擬的作用5.2 邏輯模型5.2.1 邏輯信號值5.2.2 邏輯求值5.2.3 基本邏輯元件5.2.4 信號延遲5.2.5 邏輯信號強度5.3 邏輯模擬算法5.3.1 編排級數(shù)法5.3.2 事件驅(qū)動法5.3.3 邏輯模擬器內(nèi)部數(shù)據(jù)表格第6章 電路模擬6.1 電路分析的作用6.2 SPICE2的功能6.3 SPICE2使用舉例6.4 SPICE2的結(jié)構(gòu).6.5 SPICE2的流程6.6 動態(tài)存儲與存放格式6.7 建立電路方程6.8 求解方法6.8.1 線性電路的直流分析6.8.2 非線性電路的直流分析6.8.3 交流分析6.8.4 瞬態(tài)分析6.8.5 收斂問題第7章 SPICE中的器件模型7.1 對器件模型的要求7.2 二極管模型7.3 雙極型晶體管模型7.4 結(jié)型場效應晶體管模型7.5 MOS場效應晶體管模型7.5.1 MOS1模型7.5.2 MOS2模型7.5.3 MOS3模型7.5.4 電容模型7.5.5 小信號模型7.5.6 串聯(lián)電阻的影響7.6 BSIM短溝道MOS管模型7.6.1 BSIM1模型7.6.2 BSIM2模型7.6.3 BSIM3模型7.7 器件模型參數(shù)的提取第8章 器件模擬8.1 器件模擬的作用8.2 一維器件模擬8.3 二維器件模擬8.4 器件模擬程序應用舉例第9章 工藝模擬9.1 工藝模擬的作用9.2 工藝模擬的求解方法9.3 工藝模擬程序中的工藝模型9.4 工藝模擬程序的應用舉例第10章 計算機輔助版圖設計與驗證10.1 版圖的基本概念10.1.1 版圖中的圖素與分層10.1.2 版圖單元與版圖的層次化結(jié)構(gòu)10.1.3 版圖上的注釋10.1.4 版圖的工藝10.1.5 版圖單元庫10.1.6 版圖數(shù)據(jù)交換文件10.2 版圖的交互編輯10.2.1 基本的圖形操作……參考文獻附錄I 算法基礎附錄II CIF格式
章節(jié)摘錄
10.門陣列法優(yōu)缺點分析 從以上討論可以看出,門陣列法的優(yōu)點是明顯的。它采用相同尺寸的基本單元和I/O單元,并完成了連線以外的所有加工工序。需要定制的掩膜版只有兩塊或四塊。設計所要完成的工作是根據(jù)電路要求選擇相應的宏單元,進行自動布局和自動布線。因此設計周期大大縮短,成本也大大下降?! ‘敼に嚫淖兓騿卧Y(jié)構(gòu)需要變化時,只需作較少的修改,CAD軟件不需更換,因而原始投資較低。即使芯片的產(chǎn)量很低,如只需幾百或幾千塊芯片時,其價格也在可接受的范圍內(nèi)。這些優(yōu)點是門陣列在各個應用領(lǐng)域中得到迅速推廣的重要原因?! 〉T陣列法也存在一些固有的弱點。第一是單元內(nèi)的晶體管可能無用,如采用四管基本單元來實現(xiàn)傳輸門對時,就會有明顯的面積浪費。第二,當基片上所提供的連線通道已被全部用完,或I/O單元及壓焊塊全部用完后,即使有多余的門也無法再利用。第三,為了保證布線的布通率,一般在選擇門陣基片時總是使基片的晶體管數(shù)大于實際電路所需的晶體管數(shù),因而造成基片上有相當一部分晶體管實際無用,晶體管利用率通常低于80%。第四,利用自動布局布線程序進行布圖時,并不能保證100%的布線布通率(特別是在單層金屬布線時),這時需要進行人工干預,而人工干預常常需要花費大量的時間。第五,基本單元中的晶體管尺寸,由于要適應各種不同的要求,一般設計得較大,因而相對于其它方法,門陣列的面積較大,速率較低,功耗較大。此外,由于晶體管尺寸是固定不變的,沒有可能因負載、扇出的具體情況而實現(xiàn)特殊設計,因而難以保證門延遲的均勻性。第六,由于單元之間存在很寬的布線通道,因而無法實現(xiàn)像ROM,RAM等這類規(guī)則結(jié)構(gòu)的電路。
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