CMOS集成电路后端设计与实战 9787111514404 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘峰 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111514404

商品编码：29596517539

包装：平装

出版时间：2015-10-01

图书基本信息
图书名称	CMOS集成电路后端设计与实战	作者	刘峰
定价	69.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111514404	出版日期	2015-10-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

集成电路后端设计流程长、环节多，而且每个环节、每个工种都涉及非常多的背景知识和技能。为了让读者能够系统地掌握后端设计的基础知识，本书不仅在广度上全面覆盖集成电路后端设计的三个重要设计大方向：全定制、半定制和静态时序分析，而且在深度上覆盖了后端三大重要设计方向之间相互关联的技术点。并以此来贯穿整个后端设计流程，使读者在广度和技术点衔接两方面深入理解整个后端设计技术和流程细节。本书不拘泥于枯燥理论的灌输，把整个集成电路后端设计过程通过结合业内主流EDA设计工具和实践操作的形式进行讲解，终以理论联系实际的方法来真正地提高读者学以致用的工程技术设计能力。本书是任何想要学习集成电路后端设计的读者必读的。 　　本书特点： 　　系统而且深入，既对后端设计知识的广度有足够的覆盖，同时也不乏深度和细致。 　　从完整工程设计的角度出发，结合主流工具，实操性强。 　　涉及的实验技术资料可以在相关EETOP【后端设计】分论坛下载。 　　作者将定期在EETOP分论坛与本书读者进行互动和交流，解答读者问题。

作者简介

刘 峰　EETOP社区【后端设计】设计分论坛版主，拥有10年以上集成电路后端设计工程经验。目前主要从事集成电路后端设计的研究和开发工作，先后供职于多家外知名集成电路设计公司和科研院所，参与了多项国家863计划、核高基重大科技项目和重要的产品的研发。

目录

前言 章引论 1.1集成电路发展史简介 1.2集成电路发展现状 1.3国际集成电路发展趋势 第2章集成电路后端设计方法 2.1集成电路后端设计 2.2后端全定制设计方法 2.2.1后端全定制设计流程介绍 2.2.2主流后端全定制设计工具介绍 2.2.3后端全定制设计小结 2.3后端半定制设计方法 2.3.1后端半定制设计流程介绍 2.3.2主流后端半定制设计工具介绍 2.3.3后端半定制设计小结 **部分后端全定制设计及实战 第3章后端全定制设计之标准单元设计技术 3.1设计标准单元库的重要性 3.2标准单元设计技术 3.2.1标准单元的基本介绍 3.2.2标准单元的基本类型 3.2.3标准单元库提供的数据 3.2.4标准单元设计参数 3.3标准单元设计流程 3.3.1方案设计 3.3.2标准单元电路及版图设计 3.3.3标准单元库版图和时序信息的提取 3.3.4库模型与库文档生成 3.3.5设计工具流程验证 3.3.6测试电路设计及工艺流片验证 3.4标准单元设计需要的数据 3.5标准单元设计EDA工具 第4章后端全定制设计之标准单元电路设计技术 4.1CMOS工艺数字电路实现结构 4.1.1静态电路实现结构 4.1.2伪NMOS电路实现结构 4.1.3传输管与传输门电路 4.1.4动态电路实现结构 4.1.5高扇入逻辑电路的实现结构 4.2CMOS数字电路优化 4.3标准单元库中几种时序单元介绍 4.3.1C2MOS触发器 4.3.2真单相触发器 4.3.3脉冲触发器 4.3.4数据流触发器 第5章后端全定制设计之标准单元电路设计实战 5.1电路设计流程 5.2时序单元HLFF的电路设计 5.2.1建立库及电路设计环境 5.2.2VituosoSchematicComposer使用基础 5.2.3时序单元HLFF电路实现 5.2.4时序单元HLFF电路元件的产生 5.2.5时序单元HLFF电路网表输出 5.3时序单元HLFF的电路仿真 5.3.1设置带激励输入的仿真电路图 5.3.2使用VirtuosoSpectreCircuitSimulator进行电路仿真 第6章后端全定制设计之标准单元版图设计技术 6.1基本CMOS工艺流程 6.2基本版图层 6.2.1NMOS/PMOS晶体管的版图实现 6.2.2串联晶体管的版图实现 6.2.3并联晶体管的版图实现 6.2.4CMOS反相器的版图实现 6.2.5缓冲器的版图实现 6.2.6CMOS二输入与非门和或非版图实现 6.3版图设计规则 6.4版图设计中晶体管布局方法 6.4.1基本欧拉路径法 6.4.2欧拉路径法在动态电路中的应用 6.4.3晶体管尺寸对版图的影响 6.5标准单元版图设计的基本指导 6.5.1优化设计标准单元 6.5.2标准单元PIN脚的设计 第7章后端全定制设计之标准单元版图设计实战 7.1版图设计流程 7.2时序单元HLFF版图实现 7.2.1建立项目库及版图设计环境 7.2.2VituosoLayoutEditor使用基础 7.2.3时序单元HLFF版图实现 7.2.4时序单元HLFF版图GDS输出 7.3版图设计规则检查 7.3.1执行版图设计规则检查 7.3.2基于版图设计规则结果的调试 7.4版图与电路等价性检查 7.4.1执行版图与电路等价性检查 7.4.2基于版图与电路等价性检查结果的调试 7.5版图寄生参数提取 第8章后端全定制设计之标准单元特征化技术 8.1标准单元时序模型介绍 8.1.1基本的时序模型归纳 8.1.2时序信息建模方法 8.1.3时序信息文件基本内容 8.2标准单元物理格式LEF介绍 8.2.1LEF文件中重要参数详细说明 8.2.2LEF文件全局设置 8.2.3LEF文件中工艺库物理信息设置 8.2.4LEF文件中单元库物理信息设置 8.2.5LEF对应的图形视图 第9章后端全定制设计之标准单元特征化实战 9.1时序信息提取实现 9.1.1时序信息特征化的实现流程 9.1.2时序信息特征化的数据准备 9.1.3标准单元HLFF的时序信息特征化 9.1.4SiliconSmart工具流程介绍 9.2物理信息抽象化实现 9.2.1物理信息抽象化实现流程 9.2.2建立物理信息抽象化工作环境 9.2.3标准单元HLFF的物理信息抽象化 9.2.4版图抽象化后LEF数据输出 第二部分后端半定制设计及实战 0章后端半定制设计之物理实现技术 10.1半定制物理实现工程师应该具备的能力 10.2半定制物理实现流程 10.3半定制物理实现使用的EDA工具 10.4半定制物理实现需要的数据 10.5布局规划 10.6电源规划 10.6.1电压降与电迁移 10.6.2电源规划前的功耗预估方法 10.6.3电源条带的基本设置方法 10.6.4电源环的基本设置方法 10.6.5电源网络分析的基本方法 10.7时钟树的实现 10.7.1常见时钟网络的实现方法 10.7.2时钟树的综合策略 10.7.3时钟树的基本性能参数 10.7.4时钟树的综合流程 10.7.5门控时钟 10.7.6时钟树优化基本指导 10.8布线 10.8.1天线效应 10.8.2串扰噪声 10.8.3数模混合信号线走线的基本方法 10.9ECO 1章后端半定制设计之Open-SparcT1-FPU布局布线实战 11.1布局布线的基本流程 11.2布局布线工作界面介绍 11.3建立布局布线工作环境 11.4布局布线实现 11.4.1芯片布局 11.4.2电源网络实现 11.4.3自动放置标准单元 11.4.4时钟树综合 11.4.5布线 11.4.6芯片版图完整性实现 11.4.7布局布线数据输出 2章后端半定制设计之Open-SparcT1-FPU电压降分析实战 12.1电压降分析的基本流程 12.2建立电压降分析的工作环境 12.3电压降分析实现 12.3.1设置电源网格库 12.3.2功耗计算 12.3.3电压降分析 第三部分静态时序分析及实战 3章静态时序分析技术 13.1静态时序分析介绍 13.1.1静态时序分析背景 13.1.2静态时序分析优缺点 13.2静态时序分析基本知识 13.2.1CMOS逻辑门单元时序参数 13.2.2时序模型 13.2.3互连线模型 13.2.4时序单元相关约束 13.2.5时序路径 13.2.6时钟特性 13.2.7时序弧 13.2.8PVT环境 13.3串扰噪声 13.3.1串扰噪声恶化原因 13.3.2串扰噪声的体现形式 13.3.3串扰噪声相互作用形式 13.3.4时间窗口 13.4时序约束 13.4.1时钟约束 13.4.2I/O延时约束 13.4.3I/O环境建模约束 13.4.4时序例外 13.4.5恒定状态约束 13.4.6屏蔽时序弧 13.4.7时序设计规则约束 13.5静态时序分析基本方法 13.5.1时序图 13.5.2时序分析策略 13.5.3时序路径延时的计算方法 13.5.4时序路径的分析方法 13.5.5时序路径分析模式 4章静态时序分析实战 14.1静态时序分析基本流程 14.2建立静态时序分析工作环境 14.3静态时序分析实现 14.3.1建立时间分析 14.3.2保持时间分析 14.3.3时序设计规则分析 14.3.4时序违反修复 参考文献

编辑推荐

作者十年磨铁之作，Intel、睿晟微电子、复旦微电子多位专家联袂推荐。 　　首本由本土作者系统讲解集成电路后端设计的专著，集后端设计之大成。 　　结合后端设计的主流工具，理论联系实践，极具可操作性。

文摘

序言

《CMOS集成电路后端设计与实战》 一、 前言：数字世界的基石，硬件创新的脉搏 在当今信息爆炸、技术迭代飞速的时代，集成电路（IC）作为电子设备的核心，承载着计算、通信、存储等关键功能，是驱动现代社会运转的强大引擎。从智能手机、高性能服务器到无人驾驶汽车、人工智能芯片，无一不依赖于精密复杂的集成电路设计。而集成电路的设计过程，又可以大致划分为前端设计和后端设计两个紧密相连的环节。前端设计主要关注芯片的功能、逻辑和架构，而后端设计则负责将抽象的逻辑设计转化为可制造的物理版图，是实现芯片物理实体、决定芯片性能、功耗和面积的关键所在。 本书《CMOS集成电路后端设计与实战》，正是聚焦于集成电路设计流程中的“后端”这一至关重要的领域。它不仅仅是一本理论书籍，更是一本指导读者深入理解和掌握CMOS集成电路后端设计精髓的实战指南。本书旨在为有志于投身集成电路设计行业的工程师、高校相关专业的学生，以及希望深化自身技能的资深从业者，提供一套系统、全面、深入的学习路径。通过对经典设计流程的梳理、核心技术的剖析以及实际案例的讲解，本书力求帮助读者建立扎实的后端设计理论基础，掌握实用的设计工具和方法，最终能够独立完成高质量的芯片后端设计工作。 二、 为什么关注后端设计？——从蓝图到现实的飞跃 前端设计如同建筑师绘制精美的设计图纸，勾勒出建筑的功能和外观。而后端设计，则相当于工程师根据图纸进行施工建造，解决材料选择、结构搭建、细节处理等一系列复杂问题，最终将抽象的设计转化为坚固、美观、实用的实体建筑。在集成电路领域，前端设计将需求转化为RTL（Register Transfer Level）代码，描述了芯片的逻辑功能。然而，将这段代码转化为能够被晶圆厂制造出来的物理版图，则需要后端设计的专业技术。 后端设计涵盖了从逻辑综合、布局布线到物理验证等一系列复杂的流程。它需要考虑晶体管的物理特性、互连线的电阻和电容、信号的时序约束、功耗限制、散热问题，以及制造工艺的复杂性。一个优秀的后端设计，能够最大限度地发挥前端设计的潜能，实现芯片在性能、功耗和面积上的最优平衡，确保芯片能够稳定可靠地工作在预期的频率下。 缺乏对后端设计的深入理解，前端设计便如同空中楼阁，无法真正落地。因此，掌握后端设计技术，不仅是优秀IC设计工程师的必备技能，也是推动半导体产业不断向前发展的重要驱动力。 三、 本书的核心价值与内容概览 本书的创作初衷，是填补市面上在CMOS集成电路后端设计领域，兼具理论深度和实践指导性书籍的空白。我们力求通过严谨的逻辑、清晰的讲解和丰富的实例，将复杂的后端设计流程和技术，以一种易于理解和吸收的方式呈现给读者。 本书主要围绕以下几个核心方面展开： 1. CMOS工艺基础与后端设计概览： 在正式进入后端设计流程之前，本书将首先为读者梳理CMOS工艺的基本原理。理解不同工艺层（如多晶硅、金属层、通孔层等）的特性、制造过程的挑战，对于理解后续的版图设计和物理验证至关重要。在此基础上，本书将宏观地介绍后端设计的整体流程，包括逻辑综合、时钟树综合（CTS）、布局（Place & Route）、时序优化、功耗优化、物理验证（DRC, LVS, ERC）等关键阶段，帮助读者建立起对整个后端流程的清晰认知。 2. 逻辑综合（Logic Synthesis）： 逻辑综合是将前端设计的RTL代码转化为门级网表（Netlist）的关键步骤。本书将深入讲解逻辑综合的原理，包括逻辑优化、面积优化、时序优化等目标，以及如何有效地使用综合工具。我们将探讨如何编写可综合的RTL代码，以及如何根据设计需求选择合适的综合策略。 3. 时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 时钟信号在数字电路中扮演着“心脏”的角色，其质量直接影响着芯片的整体性能。本书将详细阐述时钟树综合的挑战，如时钟偏斜（Skew）、时钟抖动（Jitter），以及如何在物理实现过程中构建低偏斜、低抖动的时钟网络。我们将深入讲解CTS的算法原理、网格结构设计以及相关的优化技术。 4. 布局（Placement）： 布局是将逻辑门和寄存器等标准单元，以及宏单元（如RAM、PLL等）放置在芯片版图上的过程。本书将深入探讨布局算法的原理，包括全局布局和详细布局，以及影响布局质量的关键因素，如信号线长度、时序约束、功耗分布等。我们将讲解如何通过合理的布局优化，为后续的布线阶段打下良好基础。 5. 布线（Routing）： 布线是将不同逻辑单元之间的信号线连接起来的过程。本书将详细讲解布线算法，包括全局布线和详细布线，以及不同布线策略的应用。我们将重点分析信号线电阻、电容对时序和功耗的影响，以及如何通过优化的布线策略来满足时序、功耗和设计规则的要求。同时，我们将探讨多金属层布线、最小化线长、避免拥塞等关键问题。 6. 时序分析与优化（Timing Analysis and Optimization）： 芯片的性能很大程度上取决于其时序表现。本书将深入讲解时序分析的原理，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的约束，以及如何通过静态时序分析（STA）工具来识别和修复时序违例。我们将详细介绍时序优化的各种方法，包括逻辑优化、布局调整、布线修改、单元替换等。 7. 功耗分析与优化（Power Analysis and Optimization）： 功耗是现代集成电路设计中越来越重要的考量因素，尤其是在移动设备和高性能计算领域。本书将介绍不同类型的功耗（静态功耗、动态功耗），以及如何利用功耗分析工具来评估芯片的功耗状况。我们将探讨多种功耗优化技术，如门控时钟（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）等。 8. 物理验证（Physical Verification）： 物理验证是确保芯片版图能够成功制造的关键步骤。本书将详细介绍设计规则检查（DRC）、电气规则检查（ERC）和版图与原理图一致性检查（LVS）的原理和流程。我们将讲解如何正确配置验证环境，如何分析和解决验证过程中出现的各种错误。 9. 实际案例与工具实战： 为了让读者能够更好地理解理论知识，本书将结合实际的芯片设计案例，演示后端设计流程中的关键步骤和常用EDA工具的使用。我们将介绍业界主流的后端设计工具，并提供相关的操作指导，帮助读者将理论知识转化为实际操作能力。 四、 谁适合阅读本书？ 集成电路设计工程师： 无论您是初入行的新手，还是希望扩展技能领域的资深工程师，本书都能为您提供宝贵的知识和实用的技巧。 高校电子工程、微电子等相关专业学生： 本书可以作为您学习集成电路设计课程的有力补充，帮助您更深入地理解课程内容，并为未来的职业生涯打下坚实基础。 对半导体行业感兴趣的研究者和技术爱好者： 如果您想深入了解芯片是如何从设计到制造的，本书将为您揭开神秘的面纱。 五、 学习本书后的收获 通过对本书的学习，您将能够： 系统掌握CMOS集成电路后端设计的完整流程。 深入理解各设计阶段的核心技术原理和算法。 熟练运用业界主流的后端设计EDA工具。 掌握优化芯片性能、功耗和面积的关键方法。 具备独立完成高质量芯片后端设计的初步能力。 为未来深入研究更先进的IC设计技术打下坚实的基础。 六、 结语：用智慧和汗水，铸就数字世界的明天 集成电路设计是一项充满挑战但又极具创造性的工作。它需要扎实的理论基础、精湛的工程实践以及不断学习和探索的精神。本书《CMOS集成电路后端设计与实战》希望成为您在这个激动人心的领域中，一段高效、充实、有价值的旅程。我们相信，通过掌握书中所述的知识和技能，您将能为推动数字世界的创新和发展贡献自己的力量。让我们一起，用智慧和汗水，铸就属于我们的数字世界的美好明天！

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解逻辑非常清晰，从宏观到微观，一步步带领读者深入理解CMOS集成电路后端设计的每一个环节。我特别欣赏作者在介绍设计流程时，并没有仅仅停留在理论层面，而是提供了大量实际操作的建议和注意事项。例如，在时序分析部分，作者不仅解释了建立时间和保持时间的概念，还详细讲解了如何利用STA工具发现和修复时序违例，以及如何考虑各种工艺角和工作条件下的时序影响。这对于确保芯片的性能至关重要。书中还提及了许多关于物理验证的细节，例如如何高效地进行DRC和LVS检查，以及如何处理那些难以一次性通过的复杂情况。这些经验对于减少设计周期和降低流片风险非常有帮助。我感觉这本书的作者是一位经验非常丰富的工程师，他将自己的宝贵经验倾囊相授。它不仅是一本学习后端设计的教材，更是一本帮助读者提升实战技能的宝典，对于任何想要在集成电路设计领域深耕的人来说，都是一本不可或缺的书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者深入浅出地讲解了CMOS集成电路设计的全过程，从前端概念到最终的物理实现，都给出了详尽的指导。书中对各种设计流程和工具的使用都有详细的介绍，这对于初学者来说是非常宝贵的资源。例如，在版图设计部分，作者不仅介绍了基本的版图规则，还结合实际案例讲解了如何优化版图以提高性能和降低功耗。对于数字后端设计中的关键环节，如时序收敛、功耗分析和信号完整性，书中都提供了清晰的解释和有效的解决方案。我尤其欣赏作者在讲解过程中穿插的许多实战技巧，这些技巧往往是教科书上难以学到的，却在实际工作中至关重要。比如，关于如何选择合适的工具和脚本来自动化重复性任务，以及如何有效地调试和解决设计中遇到的各种问题，这些内容都让我受益匪浅。此外，书中对一些前沿技术，如低功耗设计和先进工艺节点的挑战，也有所涉猎，为读者打开了更广阔的视野。总的来说，这本书就像一位经验丰富的导师，循循善诱地引导读者一步步掌握CMOS集成电路后端设计的精髓，是这个领域不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我留下的最深刻印象是它对“实战”二字的真正诠释。作者似乎非常了解实际工程开发中所遇到的各种挑战和痛点，并在这本书中给出了非常接地气的解决方案。书中大量的图示和流程图，将复杂的概念可视化，让读者更容易理解。我尤其对书中关于功耗优化的章节印象深刻，作者不仅介绍了静态功耗和动态功耗的产生机制，还详细讲解了多种降低功耗的技术，如时钟门控、电压频率调整等，并给出了实际的设计案例。对于新手来说，这些内容无疑是雪中送炭。此外，书中关于版图布局和布线优化的讲解也非常到位，作者强调了工艺规则的重要性，并指导读者如何根据这些规则进行高效的版图设计，以避免后期出现不必要的错误。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个真实的芯片设计项目中，与作者一起攻克难关。这本书的价值在于它能够帮助读者快速建立起对后端设计的整体认知，并掌握解决实际问题的能力，是一本非常值得反复研读的实用技术书籍。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书，我最大的感受是它提供了一种非常系统化的学习路径。作者并没有简单地罗列技术名词，而是将整个后端设计流程分解成一系列相互关联的模块，然后逐一深入讲解。从前端网表到最终的GDSII文件，每一个环节的逻辑和操作都解释得非常透彻。我特别喜欢书中关于物理验证的章节，作者详细阐述了DRC、LVS等检查的重要性以及如何规避常见错误。这些检查看似繁琐，但在实际流片中却能避免无数的返工和损失。书中还提到了许多与EDA工具相关的实用技巧，例如如何设置设计环境、如何编写tcl脚本来控制工具的行为，这些都是能直接提升工作效率的关键点。我曾遇到过一个难以解决的时序违例问题，在参考了书中的案例和方法后，终于找到了根本原因并成功解决。这本书的语言风格也十分严谨，但又不失可读性，作者避免了过于晦涩的术语，使得即使是初学者也能逐步理解其中的内容。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本实用的操作指南，为希望进入CMOS集成电路后端设计领域的读者提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本书，就被其系统性和深度所吸引。作者对CMOS集成电路后端设计的每一个阶段都进行了详尽的阐述，从前端网表的准备到最终的物理实现，每一个环节都清晰明了。特别值得称赞的是，书中关于功耗和时序优化的章节，不仅理论阐述深入，更提供了许多切实可行的工程实践方法。我一直对如何在复杂的物理实现阶段平衡性能、功耗和面积感到困惑，这本书为我提供了很多思路。例如，作者在讲解版图布局时，不仅强调了规则的重要性，还分析了不同布局策略对信号完整性和时序的影响，这让我受益匪浅。此外，书中对于各种EDA工具的应用技巧也进行了详细介绍，帮助读者更好地掌握这些强大的工具，提高设计效率。我曾尝试运用书中提到的方法来解决一个棘手的布线拥堵问题，并取得了显著的效果。这本书的价值在于它提供了一个完整的知识体系，并辅以丰富的实战经验，是CMOS集成电路后端设计领域中一本非常优秀的参考书，能够帮助读者迅速成长为一名合格的设计工程师。