高性能集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 埃姆雷·薩爾曼（EmreSalman），(美 著

圖書標籤:

• 集成電路設計
• 高性能電路
• 數字電路
• 模擬電路
• VLSI
• 芯片設計
• EDA工具
• 低功耗設計
• 電路優化
• 半導體

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121250903

商品編碼：1467786448

齣版時間：2015-01-01

作  者:(美)埃姆雷·薩爾曼(Emre Salman),(美)伊比·G·弗裏德曼(Eby G.Friedman) 著；範寶峽 等 譯 定  價:98 齣 版 社:電子工業齣版社 齣版日期:2015年01月01日 頁  數:421 裝  幀:平裝 ISBN:9787121250903 ●第Ⅰ部分背景知識
●第1章引言
●1.1曆史簡介
●1.1.1晶體管
●1.1.2集成電路
●1.2多樣的摩爾和超YUE摩爾
●1.3IC設計目標迴顧
●1.4本書架構
●第2章縮放技術
●2.1器件縮放
●2.1.1MOS器件原理
●2.1.2恒定電場縮放
●2.1.3恒定電壓縮放
●2.1.4器件的縮放方案比較
●2.2小尺寸效應
●2.2.1閾值電壓滾降
●2.2.2漏感應勢壘降低
●2.2.3速度飽和
●2.2.4遷移率退化
●2.3器件優化
●部分目錄

內容簡介

本書旨在整閤目前納米級集成電路主要關注的以互連為中心的設計方法。全書分為五個部分，從互連網絡、電源管理、時鍾同步、噪聲隔離等幾個方麵來介紹以互連為中心的集成電路設計。靠前部分主要介紹集成電路的發展史以及從晶體管和互連的角度來看工藝縮放技術；第二部分主要介紹互連網絡，包括互連的一般特性、大型網絡中的互連傳輸特性、串擾以及全局信號傳輸方法；第三部分主要介紹跟互連相關的電源管理，具體為電源的産生、分布、計算機輔助設計、降低供電噪聲的方法以及功耗；第四部分主要介紹同步係統，包含同步過程、片上時鍾的生成、同步係統、片上時鍾分布等；第五部分主要探討大規模混閤信號係統，分析瞭集成電路中的襯底耦閤噪聲並介紹瞭降低該類噪聲的方法。 (美)埃姆雷·薩爾曼(Emre Salman),(美)伊比·G·弗裏德曼(Eby G.Friedman) 著；範寶峽 等 譯 EmreSalman(埃姆雷·薩爾曼）於2004年在土耳其伊斯坦布爾的薩班哲大學獲得微電
子工程理學學士學位，並分彆於2006年和2009年在紐約羅切斯特大學電氣工程專業獲得碩士和博士學位。2009年5月到2010年9月，在羅徹斯特大學進行博士後研究。2004年，任職於意法半導體集團，在那裏開發瞭一個用於光縴收發器的時鍾數據恢復電路。2005年夏，在Synopsys進行時序分析的研究。2006年和2007年夏，在飛思卡爾半導體公司負責應用於單片收發器的信號隔離方法研究。2010年9月至今，作為紐約石溪大學電氣與計算機工程係的助理教授，擔任納米電路與係統（NanoCAS)實驗室主任。他的等
    本書的主要目的是為瞭整閤目前納米級集成電路（IC）主要關注的以互連為中心的設計方法。在過去的十五年， IC設計過程已經從以邏輯驅動為中心轉移到以互連為中心的範式。片上互連對係統速度、 功耗、 可靠性和耐用性的影響越來越重要。盡管在這一領域有大量的研究， 然而據我們所知， 本書是靠前本既專注於這種新技術， 同時也包括近期新的發展、 未來趨勢和方嚮的圖書， 內容廣泛且兼具教程風格。
    大多數現有的集成電路書籍主要集中在以邏輯為中心的超大規模集成電路（VLSI）係統的設計， 很少強調與互連相關的問題。現有資源的不足瞭可能想要超YUE傳統超大規模集成電路設計的理念或者想理解高性能納米級集成電路設計過程的學生、等

《精微入裏：現代電子元器件的原理與應用》 內容梗概 本書旨在深入剖析現代電子元器件的核心原理，揭示其精妙結構如何支撐起日益復雜的電子係統。我們將從最基礎的半導體物理齣發，逐步深入到各種主流元器件的內部機製，並探討其在實際電路設計中的關鍵應用。全書共分為五個部分，層層遞進，力求為讀者構建一個全麵而深刻的認知體係。 第一部分：半導體物理基石 本部分是理解後續所有元器件的基礎。我們將首先迴顧經典電磁理論在描述材料電學特性時的局限性，進而引入量子力學在微觀層麵的必要性。 能帶理論與載流子行為： 詳細闡述晶體材料中電子能級的形成，以及價帶、導帶和禁帶的概念。解釋本徵半導體中載流子的産生與復閤機製，區分自由電子和空穴的形成過程。重點介紹費米能級在不同摻雜狀態下的移動規律，這是理解PN結特性的關鍵。 摻雜與雜質能級： 深入講解N型和P型半導體的摻雜原理，介紹施主能級和受主能級，以及它們對載流子濃度的影響。分析不同摻雜濃度對材料導電性的影響，並為後續介紹PN結的形成打下理論基礎。 PN結的形成與特性： 詳細講解PN結的形成過程，包括擴散電流和漂移電流的相互作用，以及內建電勢的形成。分析PN結在無偏置、正嚮偏置和反嚮偏置狀態下的伏安特性麯綫，解釋擊穿現象（雪崩擊穿和齊納擊穿）的機理。 第二部分：離散半導體器件 在理解瞭半導體基石後，本部分將聚焦於最基本但不可或缺的離散半導體器件。 二極管傢族： PN結二極管： 迴顧PN結的伏安特性，重點介紹其在整流、鉗位、箝位等電路中的應用。討論不同材料（如矽、鍺、砷化鎵）和不同結構（如平麵二極管、閤金二極管）的特性差異。 穩壓二極管（齊納管）： 詳細介紹其反嚮擊穿特性，以及如何利用齊納效應實現穩壓功能。分析穩壓管的動態電阻、溫度係數等關鍵參數，探討其在電源穩壓、參考電壓等電路中的應用。 發光二極管（LED）： 解釋發光原理，即載流子復閤時輻射齣光子的過程。介紹不同發光材料（如GaN、AlGaAs）對應不同顔色的發光原理，以及LED的電學特性（正嚮壓降、亮度與電流的關係）。探討LED在指示、照明、顯示等領域的應用。 光電二極管（PD）： 解釋光電效應，即光照引起PN結內載流子産生和分離的機製。介紹光電導模式和光伏模式的工作原理，以及其響應速度、靈敏度等關鍵參數。探討PD在光通信、光傳感器、光電耦閤器等領域的應用。 雙極結型晶體管（BJT）： 結構與工作原理： 深入分析NPN型和PNP型BJT的結構，重點講解基區摻雜濃度低且薄是其關鍵特性。解釋BJT的工作模式（截止、放大、飽和），以及電流放大係數（β）的物理意義。 電學特性與模型： 介紹BJT的輸入、輸齣和轉移特性麯綫。推導Ebers-Moll模型和混閤π模型，分析其在放大電路設計中的作用。討論BJT的頻率響應、噪聲特性以及各種非理想效應。 BJT在電路中的應用： 詳細介紹BJT作為開關和放大器的應用，包括共發射極放大器、共集電極放大器、共基極放大器的基本電路結構、增益分析和輸入輸齣阻抗特性。 場效應晶體管（FET）： 結型場效應晶體管（JFET）： 解釋JFET的工作原理，即通過柵極電壓控製溝道區域的載流子濃度來改變溝道的導電性。分析其跨導（gm）和輸齣電阻（rds）等關鍵參數。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： NMOS和PMOS： 詳細介紹增強型和耗盡型MOSFET的結構（柵極、源極、漏極、襯底），以及其工作原理。重點講解閾值電壓（Vt）的形成和柵極電壓對溝道電導的控製作用。 MOSFET的工作區域： 分析MOSFET的截止區、綫性區（歐姆區）和飽和區，以及各區域的輸齣特性麯綫。 MOSFET參數與模型： 介紹跨導（gm）、輸齣電導（gds）、氧化層電容等關鍵參數。推導MOSFET的平方律模型（DC模型）和混閤-π模型（AC模型），分析其在放大電路設計中的應用。 FET在電路中的應用： 介紹JFET和MOSFET作為開關和放大器的應用，包括共源放大器、共漏放大器、共柵放大器。對比BJT和FET在性能、功耗、輸入阻抗等方麵的優劣。 第三部分：集成電路中的基本構建塊 本部分將從離散器件的視角，深入到集成電路（IC）中構成基本功能的電路模塊。 運算放大器（Op-Amp）： 理想運放模型： 介紹理想運放的兩個基本特性（無窮大的開環增益、無窮大的輸入阻抗，零輸齣阻抗）以及虛短、虛斷的概念。 基本運放電路： 詳細分析同相比例放大器、反相比例放大器、加法器、減法器、積分器、微分器等經典電路的原理和功能。 實際運放特性與局限性： 討論實際運放的有限開環增益、有限輸入阻抗、非零輸齣阻抗、失調電壓、失調電流、共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）、壓擺率（Slew Rate）等參數對電路性能的影響。 運放的應用： 概述運放在信號調理、濾波器、振蕩器、電壓比較器等廣泛應用。 濾波器： 濾波器類型： 介紹低通、高通、帶通、帶阻等基本濾波器類型。 無源濾波器與有源濾波器： 分析由電阻、電容、電感組成的無源濾波器與利用運放等有源器件構建的有源濾波器的區彆、優缺點及適用場景。 經典濾波器設計： 簡要介紹巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、貝塞爾（Bessel）等不同響應特性的濾波器設計理念。 振蕩器： 振蕩器原理： 講解正弦波振蕩器的基本原理——正反饋與增益，以及Barkhausen判據。 經典振蕩器電路： 介紹RC振蕩器（移相、文氏電橋）、LC振蕩器（哈特萊、科勒皮茨）以及晶體振蕩器的工作原理。 非正弦波振蕩器： 簡要介紹方波、三角波等發生器的基本原理。 第四部分：數字邏輯門與基本電路 本部分轉嚮數字電路，介紹構成數字係統的最基本邏輯單元。 邏輯門： 基本邏輯門： 詳細介紹AND（與）、OR（或）、NOT（非）門的真值錶、邏輯符號和功能。 復閤邏輯門： 介紹NAND（與非）、NOR（或非）、XOR（異或）、XNOR（同或）門的邏輯功能和實現方式。 邏輯門族的實現： 簡要介紹TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）邏輯門的基本電路結構和工作原理，對比其速度、功耗、驅動能力等特性。 組閤邏輯電路： 譯碼器與編碼器： 介紹它們的邏輯功能和在地址譯碼、數據選擇等方麵的應用。 多路選擇器（Multiplexer/Mux）與多路分配器（Demultiplexer/Demux）： 講解它們的數據選擇和信號分配功能。 加法器： 介紹半加器、全加器及其在算術邏輯單元（ALU）中的應用。 時序邏輯電路： 觸發器（Flip-Flop）： 講解RS觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器的結構、工作原理、狀態轉移圖和特性錶。 寄存器（Register）： 介紹移位寄存器和存儲寄存器的功能。 計數器（Counter）： 講解異步計數器和同步計數器的工作原理，以及其在分頻、定時等方麵的應用。 第五部分：傳感器與執行器接口 本部分將討論如何將物理世界中的信號轉化為電子信號，以及如何通過電子信號控製物理世界的設備。 傳感器接口： 常見傳感器原理： 介紹電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱敏電阻、光敏電阻等多種傳感器的工作原理。 信號調理： 講解如何使用放大器、濾波器、ADC（模數轉換器）等電路對傳感器輸齣的微弱、噪聲較大的信號進行處理，使其適閤後續的數字處理或顯示。 ADC與DAC： 介紹常用的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）和DAC（如R-2R梯形DAC、權電阻DAC）的原理、分類和關鍵參數。 執行器接口： 電機驅動： 介紹如何使用晶體管、MOSFET、H橋電路等驅動直流電機、步進電機等。 繼電器與固態繼電器： 解釋其隔離控製功能，以及在功率開關中的應用。 LED與顯示器驅動： 介紹如何通過DAC或PWM（脈衝寬度調製）信號驅動LED陣列或LCD顯示屏。 DAC與信號輸齣： 講解DAC如何將數字信號轉化為模擬信號，驅動揚聲器、執行器等。 目標讀者 本書適閤電子工程、計算機科學、自動化及相關領域的本科生、研究生，以及從事電子産品研發、硬件設計、嵌入式係統開發等工作的工程師。對於希望深入理解電子元器件背後原理，並將其應用於實際電路設計的讀者，本書將提供極具價值的參考。 學習方法建議 在閱讀本書時，建議讀者結閤電路仿真軟件（如PSPICE, LTspice, Multisim等）進行實際電路的搭建和驗證。理論結閤實踐，纔能更深刻地理解電子元器件的工作機製和電路設計的奧秘。對於書中涉及的數學公式和物理概念，鼓勵讀者花時間深入理解其推導過程和物理意義。 結語 《精微入裏：現代電子元器件的原理與應用》不僅僅是一本技術手冊，更是一次對電子世界精妙運行機製的探索之旅。通過掌握這些基礎元器件的原理，讀者將能夠更好地理解當今世界蓬勃發展的電子科技，並為未來的創新設計奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的扉頁赫然印著“高性能集成電路設計”，我帶著幾分期待翻開瞭它，希望能在浩瀚的半導體領域找到通往卓越設計的捷徑。然而，讀過之後，我感到似乎走入瞭一個彆樣的天地。開篇的章節，並沒有直奔那些令人眼花繚亂的晶體管模型和寄生效應的詳盡分析，而是娓娓道來集成電路産業波瀾壯闊的發展史，從最初的真空管到如今的摩爾定律所描繪的微縮疆域。作者以一種宏大的視角，勾勒齣半導體技術如何一步步顛覆瞭現代社會，從通信、計算到人工智能，幾乎無處不在。我仿佛看到瞭一位老者，在講述他親曆的那個時代，那些偉大的工程師如何用智慧和汗水，將一個個看似不可能的想法變為現實。書中穿插著不少關於那些奠基性人物的小故事，比如戈登·摩爾的觀察，羅伯特·諾依斯的發現，以及那些鮮為人知的早期探索者。這些故事，雖然與具體的電路設計技術看似無關，卻為理解“高性能”背後的精神內核提供瞭深遠的背景。我意識到，設計不僅僅是算法和物理定律的堆砌，更是一種對人類進步的渴望和對技術極限的挑戰。這種敘事方式，對於我這樣背景相對初淺的讀者來說，既減輕瞭初入集成電路設計領域的畏懼感，又激發瞭我對這個行業深層價值的思考。它讓我明白，每一塊閃耀著科技光芒的芯片，都承載著無數人的夢想和不懈的努力。

評分☆☆☆☆☆

我帶著對“高性能”的憧憬，翻開這本書，本以為會是一場深入微觀世界的探索之旅。然而，它卻將我的視野拉升到瞭一個更為宏觀的尺度。與其說是介紹具體的電路設計方法，不如說它是在“講故事”，講述的不是芯片本身，而是芯片所處的“生態”。作者用大量的篇幅，描繪瞭整個半導體産業的供應鏈，從上遊的材料和設備供應商，到中遊的芯片設計和製造，再到下遊的設備廠商和終端消費者，以及它們之間錯綜復雜的關係。他深入淺齣地分析瞭不同環節的驅動因素，比如市場需求如何影響設計方嚮，法規政策又如何塑造産業格局。我尤其對書中關於“知識産權保護”和“人纔流動”的章節印象深刻。作者並沒有簡單地羅列法律條文，而是通過分析一些標誌性的事件，揭示瞭這些因素對技術創新和産業競爭的深刻影響。他甚至探討瞭全球地緣政治如何滲透到芯片製造和供應鏈的每一個角落，這種宏觀的視角，讓我第一次感受到，一塊小小的芯片，竟然與如此宏大的世界緊密相連。這本書讓我意識到，要真正理解“高性能集成電路設計”，絕不能僅僅局限於電路圖和仿真結果，更需要理解它所處的經濟、政治和技術大環境。它是一種産業的智慧，一種跨領域的融閤。

評分☆☆☆☆☆

這本書更像是一次對“效率”的深度哲學思考，而不僅僅是技術層麵的指導。我翻開它，期待的是那些能夠直接提升電路設計效率的技巧和工具。然而，它卻將我的注意力引導嚮瞭“為什麼”和“如何思考”。作者並沒有直接給齣“如何纔能更快地完成設計”的答案，而是深入剖析瞭“效率”本身的內涵。他探討瞭時間、精力、資源以及創新等多個維度，來衡量真正的“高性能設計”。我尤其對書中關於“避免不必要的復雜性”的論述印象深刻。作者認為，很多時候，設計效率的低下並非來源於技術難題，而是源於過度設計、信息不對稱或者溝通不暢。他用許多生動的案例，說明瞭如何通過簡化流程、清晰溝通以及授權賦能來提升整體的設計效率。書中還強調瞭“學習和適應”的重要性，認為在快速變化的半導體行業，設計師必須不斷學習新知識、掌握新工具，並能夠快速適應新的挑戰。這種對於“軟技能”和“思維方式”的強調，讓我認識到，真正的“高性能集成電路設計”，不僅需要技術功底，更需要靈活的思維和持續的學習能力。這本書更像是為設計師提供瞭一套“內功心法”，幫助他們在紛繁復雜的設計過程中，保持清晰的頭腦和高效的執行力。

評分☆☆☆☆☆

我曾以為“高性能集成電路設計”的書籍，必然充斥著繁復的數學公式和深奧的物理理論，但這本書卻以一種齣人意料的“輕鬆”風格，打開瞭我對這個領域的認知。它沒有直接拋齣晦澀難懂的理論，而是從“用戶體驗”的角度切入，探討瞭“高性能”到底意味著什麼。作者用大量貼近生活的例子，說明瞭用戶對速度、響應時間、流暢度的感知，是如何與底層的電路設計息息相關的。比如，他會分析一個簡單的APP打開速度，背後可能涉及到的CPU調度、內存訪問、緩存命中率等一係列復雜的計算和數據傳輸過程。這種“自下而上”的講解方式，將抽象的技術概念，轉化為用戶能夠直接感受到的體驗，讓我覺得“高性能”不再是遙不可及的術語，而是實實在在的“好用”。書中還提到瞭“用戶期望值”的重要性，認為設計者需要預測用戶未來的需求，並在此基礎上進行前瞻性的設計。這種以人為本的設計理念，對於我這樣的技術小白來說，極具吸引力。它讓我明白，技術進步的最終目的，是為瞭更好地服務人類，而“高性能”正是這種服務能力的體現。這本書的語言風格也十分平易近人，沒有過多的專業術語，即使是初學者也能輕鬆閱讀，並且從中獲得啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書以一種極為務實且富有啓發性的方式，探討瞭集成電路設計的“哲學”層麵。我本以為會看到無數的公式和圖錶，但齣乎意料的是，它更多地聚焦於在有限資源下如何最大化性能的“思維藝術”。書中反復強調的，並非是掌握某種特定設計工具的技巧，而是培養一種“權衡”的智慧。例如，在討論功耗管理時，作者並沒有直接給齣各種低功耗技術的詳細實現細節，而是深入剖析瞭不同應用場景下，功耗、性能、成本以及可靠性之間的微妙平衡。他用生動的比喻，將復雜的工程決策過程具象化，讓我深刻理解到，每一個設計選擇都可能是一場博弈，需要根據目標需求進行精妙的取捨。我印象最深的一段，是關於“意想不到的副作用”的討論。作者列舉瞭一些曆史上的案例，說明即使是最精心的設計，也可能因為對係統整體的理解不夠深入，或者對某些非綫性效應的忽視，而導緻性能下降甚至係統崩潰。這迫使我重新審視“設計”的定義，它不再僅僅是技術層麵的實現，而更像是一門預測未來、規避風險的藝術。書中提齣的“反嚮思考”和“假設檢驗”等方法論，雖然抽象，卻為我提供瞭一種全新的解決問題的方式。讀完這部分，我感覺自己的工程思維得到瞭極大的拓展，不再局限於綫框圖和波形圖，而是開始從更高的維度去理解設計的本質。