正版L CMOS集成電路後端設計與實戰 劉峰 機械工業齣版社 9787111514404 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉峰 著

圖書標籤:

• CMOS集成電路
• 後端設計
• 劉峰
• 機械工業齣版社
• 集成電路
• 芯片設計
• 數字電路
• EDA工具
• 實戰
• 9787111514404

店鋪： 恒久圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111514404

商品編碼：27600335197

包裝：平裝

齣版時間：2015-10-01

圖書基本信息
圖書名稱	CMOS集成電路後端設計與實戰
作者	劉峰
定價	69.00元
齣版社	機械工業齣版社
ISBN	9787111514404
齣版日期	2015-10-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

集成電路後端設計流程長、環節多，而且每個環節、每個工種都涉及非常多的背景知識和技能。為瞭讓讀者能夠係統地掌握後端設計的基礎知識，本書不僅在廣度上全麵覆蓋集成電路後端設計的三個重要設計大方嚮：全定製、半定製和靜態時序分析，而且在深度上覆蓋瞭後端三大重要設計方嚮之間相互關聯的技術點。並以此來貫穿整個後端設計流程，使讀者在廣度和技術點銜接兩方麵深入理解整個後端設計技術和流程細節。本書不拘泥於枯燥理論的灌輸，把整個集成電路後端設計過程通過結閤業內主流EDA設計工具和實踐操作的形式進行講解，終以理論聯係實際的方法來真正地提高讀者學以緻用的工程技術設計能力。本書是任何想要學習集成電路後端設計的讀者必讀的。 　　本書特點： 　　係統而且深入，既對後端設計知識的廣度有足夠的覆蓋，同時也不乏深度和細緻。 　　從完整工程設計的角度齣發，結閤主流工具，實操性強。 　　涉及的實驗技術資料可以在相關EETOP【後端設計】分論壇下載。 　　作者將定期在EETOP分論壇與本書讀者進行互動和交流，解答讀者問題。

作者簡介

劉 峰　EETOP社區【後端設計】設計分論壇版主，擁有10年以上集成電路後端設計工程經驗。目前主要從事集成電路後端設計的研究和開發工作，先後供職於多傢外知名集成電路設計公司和科研院所，參與瞭多項國傢863計劃、核高基重大科技項目和重要的産品的研發。

目錄

前言 章引論 1.1集成電路發展史簡介 1.2集成電路發展現狀 1.3國際集成電路發展趨勢 第2章集成電路後端設計方法 2.1集成電路後端設計 2.2後端全定製設計方法 2.2.1後端全定製設計流程介紹 2.2.2主流後端全定製設計工具介紹 2.2.3後端全定製設計小結 2.3後端半定製設計方法 2.3.1後端半定製設計流程介紹 2.3.2主流後端半定製設計工具介紹 2.3.3後端半定製設計小結 **部分後端全定製設計及實戰 第3章後端全定製設計之標準單元設計技術 3.1設計標準單元庫的重要性 3.2標準單元設計技術 3.2.1標準單元的基本介紹 3.2.2標準單元的基本類型 3.2.3標準單元庫提供的數據 3.2.4標準單元設計參數 3.3標準單元設計流程 3.3.1方案設計 3.3.2標準單元電路及版圖設計 3.3.3標準單元庫版圖和時序信息的提取 3.3.4庫模型與庫文檔生成 3.3.5設計工具流程驗證 3.3.6測試電路設計及工藝流片驗證 3.4標準單元設計需要的數據 3.5標準單元設計EDA工具 第4章後端全定製設計之標準單元電路設計技術 4.1CMOS工藝數字電路實現結構 4.1.1靜態電路實現結構 4.1.2僞NMOS電路實現結構 4.1.3傳輸管與傳輸門電路 4.1.4動態電路實現結構 4.1.5高扇入邏輯電路的實現結構 4.2CMOS數字電路優化 4.3標準單元庫中幾種時序單元介紹 4.3.1C2MOS觸發器 4.3.2真單相觸發器 4.3.3脈衝觸發器 4.3.4數據流觸發器 第5章後端全定製設計之標準單元電路設計實戰 5.1電路設計流程 5.2時序單元HLFF的電路設計 5.2.1建立庫及電路設計環境 5.2.2VituosoSchematicComposer使用基礎 5.2.3時序單元HLFF電路實現 5.2.4時序單元HLFF電路元件的産生 5.2.5時序單元HLFF電路網錶輸齣 5.3時序單元HLFF的電路仿真 5.3.1設置帶激勵輸入的仿真電路圖 5.3.2使用VirtuosoSpectreCircuitSimulator進行電路仿真 第6章後端全定製設計之標準單元版圖設計技術 6.1基本CMOS工藝流程 6.2基本版圖層 6.2.1NMOS/PMOS晶體管的版圖實現 6.2.2串聯晶體管的版圖實現 6.2.3並聯晶體管的版圖實現 6.2.4CMOS反相器的版圖實現 6.2.5緩衝器的版圖實現 6.2.6CMOS二輸入與非門和或非版圖實現 6.3版圖設計規則 6.4版圖設計中晶體管布局方法 6.4.1基本歐拉路徑法 6.4.2歐拉路徑法在動態電路中的應用 6.4.3晶體管尺寸對版圖的影響 6.5標準單元版圖設計的基本指導 6.5.1優化設計標準單元 6.5.2標準單元PIN腳的設計 第7章後端全定製設計之標準單元版圖設計實戰 7.1版圖設計流程 7.2時序單元HLFF版圖實現 7.2.1建立項目庫及版圖設計環境 7.2.2VituosoLayoutEditor使用基礎 7.2.3時序單元HLFF版圖實現 7.2.4時序單元HLFF版圖GDS輸齣 7.3版圖設計規則檢查 7.3.1執行版圖設計規則檢查 7.3.2基於版圖設計規則結果的調試 7.4版圖與電路等價性檢查 7.4.1執行版圖與電路等價性檢查 7.4.2基於版圖與電路等價性檢查結果的調試 7.5版圖寄生參數提取 第8章後端全定製設計之標準單元特徵化技術 8.1標準單元時序模型介紹 8.1.1基本的時序模型歸納 8.1.2時序信息建模方法 8.1.3時序信息文件基本內容 8.2標準單元物理格式LEF介紹 8.2.1LEF文件中重要參數詳細說明 8.2.2LEF文件全局設置 8.2.3LEF文件中工藝庫物理信息設置 8.2.4LEF文件中單元庫物理信息設置 8.2.5LEF對應的圖形視圖 第9章後端全定製設計之標準單元特徵化實戰 9.1時序信息提取實現 9.1.1時序信息特徵化的實現流程 9.1.2時序信息特徵化的數據準備 9.1.3標準單元HLFF的時序信息特徵化 9.1.4SiliconSmart工具流程介紹 9.2物理信息抽象化實現 9.2.1物理信息抽象化實現流程 9.2.2建立物理信息抽象化工作環境 9.2.3標準單元HLFF的物理信息抽象化 9.2.4版圖抽象化後LEF數據輸齣 第二部分後端半定製設計及實戰 0章後端半定製設計之物理實現技術 10.1半定製物理實現工程師應該具備的能力 10.2半定製物理實現流程 10.3半定製物理實現使用的EDA工具 10.4半定製物理實現需要的數據 10.5布局規劃 10.6電源規劃 10.6.1電壓降與電遷移 10.6.2電源規劃前的功耗預估方法 10.6.3電源條帶的基本設置方法 10.6.4電源環的基本設置方法 10.6.5電源網絡分析的基本方法 10.7時鍾樹的實現 10.7.1常見時鍾網絡的實現方法 10.7.2時鍾樹的綜閤策略 10.7.3時鍾樹的基本性能參數 10.7.4時鍾樹的綜閤流程 10.7.5門控時鍾 10.7.6時鍾樹優化基本指導 10.8布綫 10.8.1天綫效應 10.8.2串擾噪聲 10.8.3數模混閤信號綫走綫的基本方法 10.9ECO 1章後端半定製設計之Open-SparcT1-FPU布局布綫實戰 11.1布局布綫的基本流程 11.2布局布綫工作界麵介紹 11.3建立布局布綫工作環境 11.4布局布綫實現 11.4.1芯片布局 11.4.2電源網絡實現 11.4.3自動放置標準單元 11.4.4時鍾樹綜閤 11.4.5布綫 11.4.6芯片版圖完整性實現 11.4.7布局布綫數據輸齣 2章後端半定製設計之Open-SparcT1-FPU電壓降分析實戰 12.1電壓降分析的基本流程 12.2建立電壓降分析的工作環境 12.3電壓降分析實現 12.3.1設置電源網格庫 12.3.2功耗計算 12.3.3電壓降分析 第三部分靜態時序分析及實戰 3章靜態時序分析技術 13.1靜態時序分析介紹 13.1.1靜態時序分析背景 13.1.2靜態時序分析優缺點 13.2靜態時序分析基本知識 13.2.1CMOS邏輯門單元時序參數 13.2.2時序模型 13.2.3互連綫模型 13.2.4時序單元相關約束 13.2.5時序路徑 13.2.6時鍾特性 13.2.7時序弧 13.2.8PVT環境 13.3串擾噪聲 13.3.1串擾噪聲惡化原因 13.3.2串擾噪聲的體現形式 13.3.3串擾噪聲相互作用形式 13.3.4時間窗口 13.4時序約束 13.4.1時鍾約束 13.4.2I/O延時約束 13.4.3I/O環境建模約束 13.4.4時序例外 13.4.5恒定狀態約束 13.4.6屏蔽時序弧 13.4.7時序設計規則約束 13.5靜態時序分析基本方法 13.5.1時序圖 13.5.2時序分析策略 13.5.3時序路徑延時的計算方法 13.5.4時序路徑的分析方法 13.5.5時序路徑分析模式 4章靜態時序分析實戰 14.1靜態時序分析基本流程 14.2建立靜態時序分析工作環境 14.3靜態時序分析實現 14.3.1建立時間分析 14.3.2保持時間分析 14.3.3時序設計規則分析 14.3.4時序違反修復 參考文獻

編輯推薦

作者十年磨鐵之作，Intel、睿晟微電子、復旦微電子多位專傢聯袂推薦。 　　首本由本土作者係統講解集成電路後端設計的專著，集後端設計之大成。 　　結閤後端設計的主流工具，理論聯係實踐，極具可操作性。

文摘

序言

電子設計自動化（EDA）的演進與應用 電子設計自動化（EDA）作為現代電子産業的基石，其發展曆程與集成電路（IC）的進步息息相關。從最初的手工布綫到如今高度智能化的自動化設計流程，EDA技術不斷革新，為更復雜、更高性能的芯片設計提供瞭可能。 EDA的誕生與早期發展： EDA的萌芽可以追溯到上世紀60年代，隨著集成電路規模的擴大，人工設計的方式變得越來越低效且容易齣錯。為瞭解決這一問題，科學傢和工程師們開始嘗試使用計算機輔助設計（CAD）工具。早期的CAD工具主要集中在電路原理圖的繪製和簡單的布局布綫，功能相對有限。 集成電路設計的興起與EDA的加速發展： 20世紀70年代和80年代，大規模集成電路（LSI）和超大規模集成電路（VLSI）的齣現，極大地推動瞭EDA技術的發展。為瞭應對數萬甚至數十萬晶體管的設計挑戰，EDA工具需要具備更強大的自動化能力，能夠處理復雜的邏輯設計、時序分析、功耗優化以及版圖驗證等任務。這一時期， Synopsis、Cadence、Mentor Graphics（現已並入Siemens EDA）等EDA巨頭逐漸嶄露頭角，奠定瞭行業格局。 EDA技術的核心模塊與設計流程： 現代IC設計的流程是一個復雜而精密的係統工程，EDA工具貫穿其中，成為不可或缺的支撐。整個流程大緻可以分為以下幾個主要階段： 1. 前端設計 (Front-end Design)： 規格定義與架構設計： 這是設計的起點，明確芯片的功能需求、性能指標、功耗預算以及成本目標。基於這些需求，工程師會設計芯片的整體架構，劃分各個功能模塊。 邏輯設計 (Logic Design)： 使用硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，將芯片的功能描述成行為級或RTL（Register Transfer Level）模型。這個階段的重點在於邏輯功能的正確性。 邏輯綜閤 (Logic Synthesis)： 這是前端設計中至關重要的一步。邏輯綜閤工具會將HDL代碼轉化為門級網錶（Netlist），即由基本邏輯門（如AND, OR, NOT, Flip-flops等）組成的電路描述。綜閤工具會根據時序、麵積和功耗等約束條件，進行優化，選擇最閤適的邏輯門實現。 時序約束 (Timing Constraints)： 定義瞭芯片工作時鍾頻率、輸入輸齣延遲等關鍵時序要求。綜閤工具會努力滿足這些時序約束。 麵積約束 (Area Constraints)： 限製瞭芯片的門數，從而影響芯片的物理尺寸和製造成本。 功耗約束 (Power Constraints)： 隨著芯片功耗的日益受到重視，綜閤工具也需要進行功耗優化，例如采用低功耗邏輯門，或者通過門控時鍾等技術降低動態功耗。 功能驗證 (Functional Verification)： 在邏輯綜閤之前和之後，都需要進行嚴格的功能驗證，確保芯片的邏輯功能符閤設計規格。常用的驗證方法包括仿真（Simulation）、形式驗證（Formal Verification）和基於覆蓋率的驗證（Coverage-driven Verification）。仿真工具會模擬芯片在不同輸入下的行為，而形式驗證則通過數學方法證明設計的正確性。 2. 後端設計 (Back-end Design / Physical Design)： 布局 (Placement)： 將邏輯綜閤生成的門級網錶中所有的邏輯單元（標準單元、宏單元等）放置到芯片的物理版圖區域。布局的目標是優化單元之間的連接，減少信號傳播延遲，並為後續的布綫做好準備。 標準單元 (Standard Cells)： 預先設計好的基本邏輯功能單元，具有固定的高度和不同的寬度，方便布局和布綫。 宏單元 (Macro Cells)： 預先設計好的大型功能模塊，如RAM、ROM、PLL等，它們通常有固定的版圖，在布局階段被視為一個整體。 時鍾樹綜閤 (Clock Tree Synthesis, CTS)： 針對時鍾信號，設計一個低延遲、低偏斜（skew）的時鍾分配網絡，以確保芯片內所有時序單元（如觸發器）在同一時鍾周期內接收到時鍾信號。時鍾樹的質量對芯片的時序性能至關重要。 布綫 (Routing)： 在已放置的單元之間，連接信號綫，形成完整的電路。布綫工具需要考慮多層金屬互連綫，並遵守設計規則（Design Rule Check, DRC）和設計約束。 物理設計規則 (Physical Design Rules)： 由晶圓廠規定，例如金屬綫寬、綫間距、過孔尺寸等，必須嚴格遵守以確保芯片的可製造性。 設計規則檢查 (Design Rule Check, DRC)： EDA工具會檢查生成的版圖是否符閤物理設計規則，不符閤的將標記齣來並需要修改。 物理驗證 (Physical Verification)： 布局後驗證 (Post-placement Verification)： 在布局完成後，對布局進行時序和功耗分析，檢查是否滿足設計約束。 布綫後驗證 (Post-routing Verification)： 在布綫完成後，進行更詳細的時序分析、功耗分析，並執行DRC和LVS（Layout Versus Schematic）檢查。LVS用於驗證版圖電路與原始網錶在電氣特性上是否一緻。 提取寄生參數 (Parasitic Extraction)： 在布綫完成後，EDA工具會根據金屬綫的尺寸、形狀以及它們之間的相對位置，提取齣綫網的電阻和電容等寄生參數。這些寄生參數是導緻信號延遲和功耗增加的重要因素，需要反饋到時序分析中。 簽核 (Sign-off)： 這是後端設計的最後一個關鍵步驟，意味著設計已經準備好提交給晶圓廠進行製造。簽核階段的驗證要求最嚴格，包括： 時序簽核 (Timing Sign-off)： 確保芯片在所有工作條件下都能滿足時序要求。 功耗簽核 (Power Sign-off)： 確認芯片的功耗在可接受範圍內，並且電源網絡的設計是可靠的。 物理驗證簽核 (Physical Verification Sign-off)： 完成DRC和LVS檢查，確保版圖完全符閤製造規則，並且與原理圖一緻。 可靠性分析 (Reliability Analysis)： 檢查短路、開路、電遷移（Electromigration, EM）、IR Drop等潛在問題。 EDA工具的功能與類型： EDA工具種類繁多，功能各異，涵蓋瞭IC設計的各個環節。它們通常可以被劃分為以下幾類： 邏輯綜閤工具： 將HDL代碼轉換為門級網錶，例如Synopsys Design Compiler、Cadence Genus。 布局布綫工具： 完成芯片的物理布局和布綫，例如Synopsys IC Compiler II、Cadence Innovus。 驗證工具： 包括仿真器（如Synopsys VCS、Cadence Incisive）、形式驗證工具、靜態時序分析（STA）工具（如Synopsys PrimeTime）等。STA工具在設計的各個階段都扮演著重要角色，用於預測和分析芯片的時序性能。 物理驗證工具： 用於DRC、LVS檢查，例如Synopsys IC Validator、Cadence Pegasus。 功耗分析工具： 評估和優化芯片的功耗，例如Synopsys PrimeTime PX、Cadence Voltus。 IP（Intellectual Property）核： EDA工具也支持對預先設計好的IP核的集成和驗證，這些IP核可以是標準單元庫、存儲器、處理器核等。 EDA的未來發展趨勢： 隨著摩爾定律的繼續推進（盡管速度放緩）以及新興應用（如人工智能、物聯網、5G通信）對芯片性能和功耗提齣更高要求，EDA技術正朝著以下幾個方嚮發展： 人工智能與機器學習在EDA中的應用： AI和ML正被用於優化EDA工具的算法，例如在布局布綫、時序預測、功耗優化等方麵，以提高設計效率和結果質量。 先進工藝節點的設計挑戰： 隨著芯片製造工藝進入7nm、5nm甚至更小的節點，物理效應變得更加復雜（如量子效應、布綫電阻電容的增加），EDA工具需要更精確的模型和更強大的分析能力來應對這些挑戰。 異構計算與3D IC設計： 越來越多的芯片設計采用異構計算（CPU、GPU、NPU等集成）和3D集成（將多個芯片堆疊在一起）技術，這要求EDA工具能夠更好地支持跨不同計算單元和多層結構的協同設計與驗證。 設計自動化與智能化： EDA工具正變得越來越智能化，能夠自動完成更多繁瑣的設計任務，將工程師從重復性工作中解放齣來，讓他們更專注於創新性的設計。 麵嚮特定領域的EDA（Domain-Specific EDA）： 針對AI芯片、通信芯片等特定應用領域，EDA工具也開始齣現更加專業化的解決方案。 EDA的重要性與影響： EDA技術的發展是現代電子信息産業高速發展的關鍵驅動力之一。它使得設計復雜高性能的集成電路成為可能，從而催生瞭個人電腦、智能手機、高性能計算、通信設備等一係列革命性的産品。沒有EDA技術，現代電子産品的設計周期將無限拉長，成本也將高得令人難以承受。可以說，EDA是連接理論設計與物理實現的橋梁，是集成電路産業蓬勃發展的幕後英雄。 從前端的邏輯描述到後端的物理實現，EDA工具鏈協同工作，確保著每一個芯片都能在無數次迭代和驗證後，最終走嚮成熟。這個過程充滿瞭挑戰，也充滿瞭智慧，是電子工程領域最核心也是最吸引人的部分之一。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有著多年後端設計經驗的老兵，最近在負責一個高性能計算芯片的項目，對功耗優化和可靠性設計方麵有非常高的要求。我一直在尋找一本能夠提供深度洞察，並且能夠幫助我解決實際問題的書籍。我希望這本書能夠深入探討CMOS工藝中的各種功耗損耗機製，例如動態功耗、靜態功耗，以及如何通過架構設計、門級優化、動態電壓頻率調整（DVFS）等手段來有效降低功耗。在可靠性方麵，我希望書中能夠講解諸如IR Drop、EM、TDDB等關鍵問題，並提供相應的仿真和設計策略。這本書的“實戰”部分，我希望能夠看到一些復雜的版圖布局和布綫技巧，例如針對信號完整性的關鍵信號處理，以及如何優化電源和地網絡的分配，以保證芯片在極端工作條件下的穩定性。我非常期待作者能夠分享一些他自己的經驗和獨到的見解，幫助我們這些老兵也能在技術上更進一步。

評分☆☆☆☆☆

最近公司正在積極擁抱RISC-V架構，我們團隊需要設計基於RISC-V核心的SoC。我一直對CMOS後端的具體實現細節感到好奇，尤其是在適配不同架構和工藝節點時，後端設計所麵臨的挑戰。我希望這本書能夠幫助我理解，在實現如RISC-V這樣開放指令集架構時，後端設計有哪些需要特彆注意的地方，比如指令緩存、流水綫寄存器等關鍵模塊的物理實現。同時，我也對書中關於多時鍾域處理和異步設計方麵的內容非常感興趣，因為SoC中往往存在復雜的時鍾管理和信號交互。我希望能夠從中學習到如何有效地進行時鍾樹綜閤，並處理跨時鍾域信號的同步問題，以避免潛在的時序衝突和數據丟失。書中如果能涉及一些關於麵積優化和良率提升的策略，那就更好瞭，因為對於SoC設計來說，成本控製同樣至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就聽說過，一直想找時間好好研究一下。我所在的團隊最近在進行一個比較復雜的CMOS芯片項目，涉及到瞭很多精細的後端設計流程，從物理版圖、時序收斂到功耗優化，每一個環節都至關重要。我希望通過閱讀這本書，能夠深入理解這些核心概念，並且學習到一些實用的技巧和經驗，尤其是在處理大麵積、高密度芯片時的挑戰。我尤其關注書中關於布局布綫策略的部分，想看看作者是如何應對信號完整性、功耗分布和時鍾樹設計的難題的。此外，書中提到的“實戰”部分，如果能提供一些案例分析，或者實際項目中的一些“坑”和解決方案，那就太有價值瞭。我希望這本書的講解能夠循序漸進，即使是對於一些資深的工程師，也能從中獲得新的啓發。同時，我也非常期待書中能夠提及一些最新的EDA工具和設計方法，這樣可以幫助我跟上行業發展的步伐。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初入集成電路後端的工程師，我對於掌握紮實的理論基礎和豐富的實踐經驗有著迫切的需求。市麵上關於CMOS後端設計的書籍並不少，但很多都過於理論化，或者年代久遠，難以滿足當前快速發展的行業需求。我尤其關注的是書中對於物理設計流程的完整性介紹，包括從網錶映射到最終GDSII文件的全過程。我希望能夠清晰地理解每個階段的目標、常用的EDA工具以及關鍵的約束設置。我對書中關於時序收斂的講解特彆感興趣，因為在實際工作中，這是最容易齣現問題也最耗費精力的環節。我希望作者能夠詳細介紹各種時序違例的類型，以及相應的優化方法，例如邏輯優化、時鍾樹綜閤、布綫後修復等等。此外，如果書中能夠提供一些關於版圖規則檢查（DRC）和版圖著色（LVS）方麵的實用技巧，以及如何有效解決這些問題，那對我來說將是巨大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對集成電路設計充滿熱情的學生，目前正在學習CMOS相關的課程，並希望能夠通過閱讀一些優秀的教材來加深理解。我一直對CMOS集成電路的後端設計流程感到好奇，尤其是從邏輯設計轉化為物理版圖的這個過程。我希望這本書能夠用清晰易懂的語言，詳細介紹物理設計的基本概念，例如工藝規則、設計規則、寄生參數提取等。我特彆關注書中關於版圖繪製和驗證的部分，想知道如何將邏輯門和連綫轉化為符閤工藝要求的物理結構，以及如何通過DRC和LVS檢查來保證設計的正確性。如果書中能夠提供一些簡單的實例，指導讀者一步步完成一個基礎的CMOS電路的後端設計，那將是非常寶貴的學習資源。我希望這本書能夠為我打下堅實的理論基礎，為我未來從事集成電路設計行業做好鋪墊。