現代SoC設計技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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柴遠波，張興明 著

圖書標籤:

• SoC設計
• 集成電路設計
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 芯片設計
• 嵌入式係統
• 低功耗設計
• 測試與驗證
• EDA工具

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121097485

版次：1

商品編碼：10311122

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2009-11-01

用紙：膠版紙

頁數：227

字數：384000

正文語種：中文

內容簡介

《現代SoC設計技術》力圖對現代SoC設計技術的各個方麵進行清晰而準確的介紹，主要描述SoC基本概念、係統設計方法，不涉及具體技術細節，強調IP的重要性，從而為需要瞭解該技術的讀者提供最大的幫助。全書分為7章：第1章為SoC設計概論，包括SoC的基本概念、SoC目前的現狀和發展機遇、SoC設計技術的發展趨勢及存在的問題等內容。第2章為SoC前端設計與後端實現，主要內容包括芯片設計基礎、前端設計技術、後端實現技術以及主要EDA公司的設計示例。第3章為可測性設計技術，主要內容有IC可測性設計基本概念和主要技術、SoC可測性設計技術等。第4章為SoC軟／硬件協同設計技術，主要內容包括軟／硬件設計的基本概念、SystemC係統級建模語言、軟／硬件協同驗證技術。第5章為SoC驗證技術，主要內容有SoC驗證的相關概念、驗證方法和主要的驗證技術、驗證語言和SoC驗證技術的發展方嚮。第6章為Soc低功耗技術，主要內容有低功耗設計概述、功耗組成分析、常用低功耗設計方法以及簡單介紹低功耗設計工具。第7章為IP復用設計技術，主要涉及SoC設計方法和IP復用技術、可重用軟IP和硬IP的設計方法、軟IP設計應遵循的基本原則以及硬IP設計等內容。
《現代SoC設計技術》內容涉及許多SoC設計技術應用方麵的知識，可供從事集成電路領域研究的技術人員、SoC設計的架構設計師、電路設計師和程序設計師閱讀；同樣也可作為微電子、電子電路、通信、計算機專業的大學生、研究生的教材和教學參考書。

目錄

第1章 SoC設計概論
1.1 SoC的基本概念
1.1.1 什麼是SoC
1.1.2 SoC的基本構成
1.1.3 SoC是集成電路發展的必然
1.2 SoC目前的現狀和發展機遇
1.2.1 我國SoC目前的産業現狀
1.2.2 SoC的關鍵技術
1.2.3 SoC當前的發展機遇
1.3 SoC設計技術的發展趨勢及存在的問題
1.3.1 SoC設計技術的發展趨勢
1.3.2 SoC設計技術的瓶頸
1.4 SoC技術展望
1.4.1 可重構技術
1.4.2 片上網絡（NoC）
1.4.3 係統級集成設計

第2章 SOC前端設計與後端實現
2.1 SoC前端設計與後端實現概述
2.2 芯片設計基礎
2.2.1 模擬IC設計
2.2.2 數字Ic設計
2.2.3 SoC設計方法
2.2.4 數字IC設計平颱
2.3 前端設計
2.3.1 邏輯綜閤的必要性
2.3.2 邏輯綜閤概念
2.3.3 邏輯綜閤過程
2.3.4 芯片設計綜閤工具介紹
2.3.5 用於FPGA驗證的邏輯綜閤工具
2.3.6 FPGA驗證代碼編寫說明
2.3.7 約束與優化
2.3.8 綜閤策略
2.4 後端實現
2.4.1 後端設計概述
2.4.2 數字後端設計流程
2.4.3 基於物理綜閤的後端設計流程
2.4.4 後端設計挑戰
2.4.5 其他需要考慮的問題
2.5 MagmaASK：設計示例

第3章 可測性設計技術
3.1 測試技術概述
3.1.1 測試定義及原理
3.1.2 測試分類
3.1.3 測試基本技術
3.2 故障模型及ATPG
3.2.1 缺陷、故障和故障模型
3.2.2 常見故障模型
3.2.3 自動測試模式生成——ATPG
3.2.4 測試的評價
3.3 可測性設計（DFT，DesignForTestability）
3.3.1 可測性設計基礎
3.3.2 Ad：Hoc技術
3.3.3 結構化設計方法
3.3.4 掃描測試
3.3.5 內建自測（BIST，Build.In.Self.Test）
3.3.6 邊界掃描測試（BoundaryScan）
3.3.7 電流測試
3.4 SoC的可測性設計
3.4.1 SoC可測試性設計麵臨的問題
3.4.2 SoC可測性設計基本技術
3.4.3 SoC測試訪問機製（TAM）
3.4.4 IEEEP1500標準
3.5 發展與展望

第4章 SoC軟／硬件協同設計技術
4.1 軟／硬件協同設計概述：
4.1.1 軟／硬件協同設計的定義
4.1.2 軟／硬件協同設計的優點
4.1.3 軟／硬件協同設計的主要研究內容
4.2 係統級描述語言SystemC
4.2.1 SystemC：簡介
4.2.2 SystemC的基本語法
4.2.3 SystemC建模實例
4.2.4 SystemC係統級建模
4.3 軟／硬件協同驗證技術
4.3.1 軟／硬件協同驗證技術的發展
4.3.2 軟／硬件協同驗證平颱的基本構成方式
4.3.3 商業軟／硬件協同驗證工具SeamlessCVE簡介

第5章 SoC驗證技術
5.1 SoC驗證技術概述
5.1.1 驗證的基本概念
5.1.2 SoC驗證的研究內容
5.1.3 SoC驗證技術的發展方嚮
5.2 驗證方法
5.2.1 自項嚮下的SoC設計和驗證方法
5.2.2 自底嚮上的驗證方法
5.2.3 基於平颱的驗證方法
5.2.4 係統接口驅動驗證
5.3 功能驗證
5.3.1 功能驗證定義
5.3.2 功能驗證分類
5.3.3 功能驗證工具
5.4 形式驗證
5.4.1 理論／定理證明技術
5.4.2 形式模型檢查
5.4.3 形式等價檢查
5.4.4 形式驗證工具
5.5 時序驗證
5.5.1 靜態時序分析
5.5.2 動態時序分析
5.5.3 靜態時序分析工具
5.6 物理驗證
5.6.1 設計規則檢查（DRC）
5.6.2 版圖與原理圖檢查（LVS）
5.6.3 電氣規則檢查（ERC）
5.6.4 物理驗證工具
5.7 驗證語言
5.7.1 Sugar
5.7.2 OpenVera
5.7.3 SystemVerilog
5.7.4 e語言
5.8 驗證計劃
5.8.1 驗證和設計分離原則
5.8.2 驗證計劃的內容

第6章 SoC低功耗技術
6.1 SoC低功耗技術概述
6.1.1 SoC低功耗設計技術的必要性
6.1.2 SoC低功耗研究現狀
6.1.3 功耗來源分析
6.2 SoC低功耗設計技術
6.2.1 針對動態功耗的低功耗設計方法
6.2.2 靜態功耗的低功耗設計方法
6.3 SoC功耗評估技術
6.3.1 結構級評估技術
6.3.2 門級功耗評估技術
6.4 小結

第7章 IP復用技術
7.1 概述
7.1.1 IP核的基本概念
7.1.2 IP可重用技術的基本概念
7.1.3 IP可重用技術麵臨的挑戰
7.1.4 IP可重用技術要求
7.1.5 IP可重用標準組織
7.2 可重用IP設計技術
7.2.1 IP核的分類
7.2.2 IP核的設計步驟
7.2.3 IP核的設計規範
7.2.4 軟核的生産過程
7.2.5 硬核的生産過程
7.2.6 IP核的綜閤
7.2.7 IP核的驗證
7.2.8 IP的打包與發布
7.3 可重用IP的集成技術
7.3.1 IP核的評估與選擇
7.3.2 IP核集成可能齣現的問題
7.3.3 IP核的互聯策略
7.3.4 AMBA總綫規範
7.3.5 CoreConnect總綫規範
7.3.6 可重用IP集成方法

附錄 ARTL編碼參考
A.1 文件命名
A.2 HDL代碼項命名
A.3 注釋
A.4 編碼風格
A.5 模塊劃分和重用
A.6 建模方法
A.7 通用編碼技術
A.8 結構化測試標準
A.9 常規綜閤標準
附錄B Magma腳本文件
附錄C 縮略語
參考文獻

精彩書摘

SoC（System on Chip）技術是20世紀90年代以來迅速發展起來的超大規模集成電路的主流技術，是電子器件持續集成發展的必然結果，體現在技術的發展和市場的需求兩個方麵。SoC采用先進的超深亞微米CMOS工藝技術，從整個係統的角度齣發，將處理機製、模型算法、嵌入式軟件以及各層次電路設計直至器件的設計緊密結閤在單個芯片上，完成整個係統的功能。SoC技術是信息技術領域一門最新的先進技術，是集成電路最新技術與軟件技術的有機結閤；SoC設計技術是信息領域的核心技術，而在這一領域我國與發達的國傢相比有著較大的差距，存在這一差距的根本原因在於我國缺乏SoC設計人纔，特彆是一流的設計師。由於SoC設計門檻較高（SoC設計平颱建設需要較大的投入、較高的維護費用），在設計人纔的培養上我們依然步履緩慢。SoC設計是一個復雜的過程，涵蓋瞭係統級設計、RTL設計、可測試性設計、仿真驗證、邏輯綜閤、版圖設計、物理驗證、寄生參數提取、後仿真等一係列步驟。
SoC技術是一項綜閤的係統工程，需要大量的人力和財力的投入。近年來我國在産業分工、人纔培養、基礎理論研究、國外先進技術的引進等方麵提供瞭非常好的政策扶持，使我國SoC技術得以快速發展，為我國集成電路産業的整體發展奠定瞭穩定的基礎。
1.1SoC的基本概念
集成電路發展到現在，已經進入SoC技術的時代，本小節將較為詳細地描述SoC的基本概念，討論SoC的基本構成及SoC技術是集成電路發展必然的原因。
1.1.1什麼是SoC
SoC的定義多種多樣，由於其內涵豐富、應用範圍廣泛，不容易給齣其準確定義。SoC中文譯法有如下幾種：係統級芯片、片上係統、係統芯片、係統集成芯片、係統芯片集等。從應用開發的觀點齣發，其主要含義是單芯片上集成微電子應用産品所需的所有功能係統。SoC技術研究內容包括：開發工具、IP（Intellectual.Property，知識産權）及其復用技術、可編程係統芯片、信息産品核心芯片開發與應用、SoC設計技術與方法、SoC製造技術與工藝等。

前言/序言

　　當今，信息資源已經成為人類社會發展中與物質和能量同等重要的資源。信息資源的爆炸性增長趨勢對電子信息係統在信息存儲和處理能力方麵的要求也日新月異。如今的半導體製造工藝已進入深亞微米時代，在僅僅幾平方毫米麵積的芯片上就可以集成幾億乃至幾十億個納米級的晶體管，更為欣喜的是，與集成度的指數級增長相對應的商品化芯片的價格增長隻是算術級的變化，且可靠性幾乎並未因規模的極度擴張而變得令人不可接受。這種突破傳統觀念的狀況，大概遠遠超齣瞭結型晶體管的發明者William Shockly和集成電路的發明者Jack Kilby數十年前的預期，即使幾十年前預言齣摩爾定律（Moores Law）的Gordon Moore，恐也難以想象今後單個芯片究竟能創造齣什麼樣的奇跡來。我們可以毫不誇張地說，現代任何電子信息係統已經離不開各種集成電路芯片的支撐。同理，任何現代電子信息係統的設計也已離不開“片上係統”——SoC（System on Chip）工具的支持。
　　當前，我國在集成電路和SoC設計教學方麵的教材和參考書籍的數量不可謂不多，絕大多數是針對專業人纔培養引進或編撰的高級教材，普遍的情形是與具體工具軟件的使用強相關。尚未見從電子信息領域的普及知識角度齣發，推齣的基於SoC基本概念和基本設計步驟的基礎教材和參考書籍，這不能不說是件憾事。
　　國傢數字交換係統工程技術研究中心（NDSC）近年來一直在追蹤研究SoC設計技術。作者都是多年從事一綫研發和教學的專傢，所編著的《現代SoC設計技術》是在搜集和消化大量國內外資料的基礎上，結閤其在電子信息係統領域的研發實踐和教學經驗，較為全麵而深入淺齣地介紹瞭現代SoC設計技術的基本知識。其目的是試圖用20～30學時的授課和實驗，使初次涉足電子信息領域的學生和愛好者能較快地掌握SoC的基礎知識，並形成必要的工程概念和使用感受。
　　為此，我願意將《現代SoC設計技術》一書隆重推薦給感興趣的讀者們。

《探尋智能世界的基石：集成電路設計新視角》 在信息時代飛速發展的浪潮中，我們賴以生存和連接的世界，其核心的驅動力源自那些微小卻無比強大的集成電路。從智能手機的掌上計算能力，到高性能服務器的數據處理，再到人工智能加速器的前沿突破，這一切的實現都離不開集成電路設計的智慧結晶。本書並非對某一特定技術領域進行淺嘗輒止的介紹，而是旨在帶領讀者深入探究集成電路設計的宏觀圖景，剖析其發展的脈絡，理解其背後的設計理念，並展望其未來的發展趨勢。我們將一同走進一個充滿挑戰與機遇的設計世界，從宏觀的係統架構到微觀的實現細節，層層剝開集成電路設計的神秘麵紗。 第一篇：理解集成電路設計的根基 在深入探討具體的設計技術之前，我們必須對集成電路設計所處的宏觀環境有一個清晰的認識。這一篇將為讀者構建一個堅實的理論基礎。 第一章：集成電路的演進之路：從真空管到納米級工藝 我們將首先迴顧集成電路驚心動魄的發展曆程。從最初的真空管電子管，到晶體管的發明，再到集成電路的誕生，每一次的飛躍都標誌著人類計算能力和技術水平的巨大提升。我們將探討摩爾定律的含義及其對行業發展的影響，分析不同工藝節點（如微米級、納米級）的特點和技術挑戰。理解這一曆史脈絡，有助於我們把握集成電路設計的演進方嚮，認識到當前技術的來之不易，並為預測未來發展奠定基礎。我們將深入剖析不同時期代錶性的集成電路産品，理解它們在當時的技術背景下是如何實現突破的，以及它們如何推動瞭整個科技行業的進步。例如，早期的微處理器如何開啓瞭個人電腦時代，後來的高性能芯片如何賦能瞭互聯網和移動通信的爆發。 第二章：集成電路的“語言”：硬件描述語言與設計流程 硬件描述語言（HDL）是現代集成電路設計的核心工具。本章將深入介紹主流的HDL，如Verilog和VHDL，闡釋它們在描述數字電路行為和結構上的優勢。我們將詳細解析一個典型的集成電路設計流程，從需求分析、架構設計、RTL編碼、仿真驗證，到綜閤、布局布綫，最終到物理驗證和流片。每一個環節都至關重要，任何一個環節的疏忽都可能導緻整個設計的失敗。我們將強調驗證在整個設計流程中的極端重要性，闡述靜態時序分析（STA）、邏輯等效性檢查（LEC）等關鍵驗證技術。通過實例分析，讀者將能夠理解HDL如何在實際設計中發揮作用，以及整個設計流程是如何協同運作的。我們將介紹不同層次的抽象，從行為級描述到門級網錶，以及它們在設計流程中的作用。 第三章：設計中的“藝術”：可重用IP核與IP集成 在當今復雜的集成電路設計中，從零開始構建幾乎是不可能的。可重用IP（Intellectual Property）核的概念應運而生，極大地提高瞭設計效率和質量。本章將深入探討IP核的設計、驗證和集成。我們將分析不同類型的IP核，包括功能IP（如CPU、GPU）、模擬IP（如ADC、DAC）和基礎IP（如PLL、IO）。我們將討論IP核的標準化和授權模式，以及IP集成過程中可能遇到的挑戰，如接口兼容性、時鍾域穿越和功耗管理。通過對IP集成案例的分析，讀者將能理解如何有效地利用現有的IP資源，加速産品上市時間，降低設計成本。我們將探討IP核的IP保護機製，以及在多方閤作設計中IP管理的重要性。 第二篇：前沿集成電路設計技術剖析 在掌握瞭集成電路設計的基礎之後，本篇將聚焦於當前最熱門、最具挑戰性的設計技術，帶領讀者領略集成電路設計的“前沿風景”。 第四章：低功耗設計：綠色計算的時代需求 隨著移動設備和物聯網的普及，低功耗設計已成為集成電路設計的核心訴求。本章將深入探討各種低功耗設計技術，包括門控時鍾、電源門控、動態電壓頻率調整（DVFS）、多閾值電壓（Multi-VT）技術等。我們將分析不同功耗瓶頸的來源，如動態功耗和靜態功耗，並介紹相應的優化策略。同時，我們將探討在低功耗設計過程中，如何權衡性能、功耗和麵積。通過具體的功耗分析和優化案例，讀者將能掌握實現高效能低功耗設計的關鍵要素。我們將討論功耗分析工具的使用，以及如何在設計初期就考慮功耗問題。 第五章：高性能設計的奧秘：並行計算與架構優化 追求極緻性能是集成電路設計的永恒主題。本章將深入研究實現高性能設計的關鍵技術，重點關注並行計算和架構優化。我們將探討不同類型的並行架構，如SIMD（單指令多數據流）、MIMD（多指令多數據流），以及其在CPU、GPU和DSP中的應用。我們將分析指令集架構（ISA）的演進，以及如何通過流水綫、亂序執行、分支預測等技術提升處理器性能。此外，本章還將討論內存層次結構優化、緩存一緻性協議以及互連網絡的設計。通過對高性能芯片案例的剖析，讀者將能理解如何通過精巧的架構設計和指令優化，挖掘齣硬件的極緻潛力。我們將探討嚮量化指令和數據並行處理在現代計算中的重要性。 第六章：新興設計挑戰：人工智能與異構計算 人工智能（AI）的爆發式發展對集成電路設計提齣瞭前所未有的挑戰。本章將聚焦於AI芯片的設計，包括神經網絡處理器（NPU）、張量處理器（TPU）的架構特點。我們將探討AI算法對硬件的需求，以及如何通過定製化硬件加速AI模型的訓練和推理。此外，本章還將深入分析異構計算的概念，即如何將不同功能的處理單元（如CPU、GPU、FPGA、ASIC）有機地結閤起來，以應對日益復雜的計算任務。我們將討論異構計算的編程模型和互連技術。通過對AI芯片和異構計算係統的分析，讀者將能洞察未來計算架構的發展方嚮。我們將探討AI計算中的數據吞吐量和內存帶寬瓶頸，以及如何通過特定的硬件加速器來解決。 第三篇：集成電路設計的未來展望 站在當前技術發展的高峰，迴望集成電路設計的過去，我們更能清晰地眺望其充滿無限可能的未來。 第七章：先進封裝技術：超越摩爾定律的延伸 隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，先進封裝技術成為延續集成電路性能提升的重要途徑。本章將深入探討2.5D封裝、3D封裝、Chiplet等先進封裝技術。我們將分析不同封裝技術的優勢和劣勢，以及它們在提升集成度、降低功耗和縮短信號延遲方麵的作用。我們將探討Chiplet技術如何實現模塊化設計和製造，打破單個芯片的規模限製。通過對先進封裝案例的介紹，讀者將能理解它們如何為構建更強大、更高效的計算係統提供新的可能。我們將討論先進封裝中的熱管理和可靠性問題。 第八章：新材料與新器件：孕育下一代計算力量 集成電路的未來發展離不開新材料和新器件的突破。本章將展望碳納米管、二維材料（如石墨烯）、憶阻器等前沿材料在集成電路中的潛在應用。我們將探討新型器件（如FinFET、GAAFET）的設計和製造挑戰，以及它們如何剋服傳統CMOS器件的性能限製。本章還將觸及量子計算、神經形態計算等更具顛覆性的計算範式，並探討它們對集成電路設計提齣的新思路和新挑戰。通過對這些前沿技術的介紹，讀者將能窺見未來計算世界的可能形態。我們將討論新材料的製備工藝和集成難度，以及它們在可靠性和一緻性方麵的挑戰。 第九章：設計工具與EDA的演進：智能化的設計生態 集成電路設計的復雜性日益增加，對電子設計自動化（EDA）工具提齣瞭更高的要求。本章將探討EDA工具在設計流程中的關鍵作用，以及人工智能（AI）和機器學習（ML）如何賦能EDA工具。我們將分析AI在邏輯綜閤、布局布綫、功耗優化和驗證等方麵的應用。本章還將討論雲端EDA的興起，以及它如何為集成電路設計提供更靈活、更強大的計算資源。通過對EDA工具演進的探討，讀者將能理解智能化的設計生態將如何重塑未來的集成電路設計方式。我們將討論AI在發現設計中的潛在錯誤和優化設計參數方麵的能力。 結語 《探尋智能世界的基石：集成電路設計新視角》並非一本技術手冊，而是希望成為讀者進入集成電路設計這一廣闊而深邃領域的引路人。通過對曆史的迴顧、技術的剖析和未來的展望，我們力求展現集成電路設計作為現代智能世界基石的地位，以及其背後蘊含的無限創新與智慧。願本書能激發您對這一領域的濃厚興趣，為探索更加美好的智能未來貢獻您的力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的魅力在於它所蘊含的“匠心”。作者在字裏行間流露齣的對SoC設計技術的熱愛和鑽研精神，著實令人欽佩。書中的許多技術細節，例如對時序約束的理解、對功耗分析工具的使用、以及對驗證方法的選擇，都描述得極為細緻和到位。我尤其喜歡作者在講解一些復雜算法或架構時，所使用的類比和圖示，它們讓抽象的概念變得生動形象，易於理解。讀完這本書，我感覺自己對SoC設計的理解又上升瞭一個新的高度，也更加堅定瞭未來在這一領域深耕的決心。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在閱讀這本書之前，我對SoC設計領域的認知還停留在比較淺顯的層麵，以為它隻是簡單的硬件集成。但這本書徹底顛覆瞭我的看法。它讓我認識到，現代SoC設計是一個極其復雜且係統化的工程，涉及到軟件、硬件、算法、工藝等多個層麵。書中的內容涵蓋瞭從前端設計到後端物理實現的完整流程，並且對各個環節的關鍵技術和挑戰進行瞭詳細的闡述。作者對於各種設計方法的權衡和取捨，以及對實際工程中可能遇到的問題的預見和解決方案，都展現瞭其深厚的行業經驗。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在讀的計算機科學專業研究生，主要研究方嚮是嵌入式係統。在導師的推薦下，我開始閱讀這本書。一開始，我擔心其中的內容可能過於偏嚮硬件，與我的研究方嚮關聯不大。但事實證明，我的擔心是多餘的。這本書中的許多章節，例如關於低功耗設計、性能瓶頸分析以及軟件與硬件協同優化等內容，都與我的研究課題息息相關。作者對於如何平衡性能、功耗和成本的獨到見解，為我解決研究中的實際問題提供瞭重要的思路。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我眼前一亮，雖然名字聽起來有點技術性，但內容深入淺齣，對於我這種並非專業科班齣身，但對現代SoC設計有著濃厚興趣的讀者來說，簡直是福音。書中的例子非常貼閤實際，不再是枯燥的理論堆砌，而是通過大量的實操演示，讓我一步步理解復雜的概念。從基礎的數字邏輯設計原理，到高級的流水綫架構、緩存一緻性協議，再到功耗和性能的優化策略，都講解得極為透徹。尤其令我印象深刻的是，作者在講解時，總能將理論知識與行業前沿趨勢相結閤，比如對RISC-V架構的深入分析，以及人工智能在SoC設計中的應用前景，都讓我看到瞭未來技術的發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計堪稱典範，邏輯清晰，層層遞進，仿佛一條精心鋪設的探索之路。從最基礎的概念引入，逐步深入到核心技術和設計流程，再到最後的驗證和測試環節，每個部分都銜接得恰到好處，不會讓人感到突兀或迷失。作者的寫作風格非常專業，但又不像某些技術書籍那樣冷冰冰，而是充滿瞭人文關懷。在講解關鍵技術時，會穿插一些曆史背景和發展脈絡，這使得整個閱讀過程不僅是學習知識，更像是在迴顧整個SoC設計領域的發展史。