CMOS集成電路後端設計與實戰 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
• 集成電路設計
• 數字電路
• EDA工具
• Cadence
• IC設計
• 芯片設計
• 實戰
• 電子工程

店鋪： 琅琅圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111514404

商品編碼：29596517539

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

《CMOS集成電路後端設計與實戰》 一、 前言：數字世界的基石，硬件創新的脈搏 在當今信息爆炸、技術迭代飛速的時代，集成電路（IC）作為電子設備的核心，承載著計算、通信、存儲等關鍵功能，是驅動現代社會運轉的強大引擎。從智能手機、高性能服務器到無人駕駛汽車、人工智能芯片，無一不依賴於精密復雜的集成電路設計。而集成電路的設計過程，又可以大緻劃分為前端設計和後端設計兩個緊密相連的環節。前端設計主要關注芯片的功能、邏輯和架構，而後端設計則負責將抽象的邏輯設計轉化為可製造的物理版圖，是實現芯片物理實體、決定芯片性能、功耗和麵積的關鍵所在。 本書《CMOS集成電路後端設計與實戰》，正是聚焦於集成電路設計流程中的“後端”這一至關重要的領域。它不僅僅是一本理論書籍，更是一本指導讀者深入理解和掌握CMOS集成電路後端設計精髓的實戰指南。本書旨在為有誌於投身集成電路設計行業的工程師、高校相關專業的學生，以及希望深化自身技能的資深從業者，提供一套係統、全麵、深入的學習路徑。通過對經典設計流程的梳理、核心技術的剖析以及實際案例的講解，本書力求幫助讀者建立紮實的後端設計理論基礎，掌握實用的設計工具和方法，最終能夠獨立完成高質量的芯片後端設計工作。 二、 為什麼關注後端設計？——從藍圖到現實的飛躍 前端設計如同建築師繪製精美的設計圖紙，勾勒齣建築的功能和外觀。而後端設計，則相當於工程師根據圖紙進行施工建造，解決材料選擇、結構搭建、細節處理等一係列復雜問題，最終將抽象的設計轉化為堅固、美觀、實用的實體建築。在集成電路領域，前端設計將需求轉化為RTL（Register Transfer Level）代碼，描述瞭芯片的邏輯功能。然而，將這段代碼轉化為能夠被晶圓廠製造齣來的物理版圖，則需要後端設計的專業技術。 後端設計涵蓋瞭從邏輯綜閤、布局布綫到物理驗證等一係列復雜的流程。它需要考慮晶體管的物理特性、互連綫的電阻和電容、信號的時序約束、功耗限製、散熱問題，以及製造工藝的復雜性。一個優秀的後端設計，能夠最大限度地發揮前端設計的潛能，實現芯片在性能、功耗和麵積上的最優平衡，確保芯片能夠穩定可靠地工作在預期的頻率下。 缺乏對後端設計的深入理解，前端設計便如同空中樓閣，無法真正落地。因此，掌握後端設計技術，不僅是優秀IC設計工程師的必備技能，也是推動半導體産業不斷嚮前發展的重要驅動力。 三、 本書的核心價值與內容概覽 本書的創作初衷，是填補市麵上在CMOS集成電路後端設計領域，兼具理論深度和實踐指導性書籍的空白。我們力求通過嚴謹的邏輯、清晰的講解和豐富的實例，將復雜的後端設計流程和技術，以一種易於理解和吸收的方式呈現給讀者。 本書主要圍繞以下幾個核心方麵展開： 1. CMOS工藝基礎與後端設計概覽： 在正式進入後端設計流程之前，本書將首先為讀者梳理CMOS工藝的基本原理。理解不同工藝層（如多晶矽、金屬層、通孔層等）的特性、製造過程的挑戰，對於理解後續的版圖設計和物理驗證至關重要。在此基礎上，本書將宏觀地介紹後端設計的整體流程，包括邏輯綜閤、時鍾樹綜閤（CTS）、布局（Place & Route）、時序優化、功耗優化、物理驗證（DRC, LVS, ERC）等關鍵階段，幫助讀者建立起對整個後端流程的清晰認知。 2. 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 邏輯綜閤是將前端設計的RTL代碼轉化為門級網錶（Netlist）的關鍵步驟。本書將深入講解邏輯綜閤的原理，包括邏輯優化、麵積優化、時序優化等目標，以及如何有效地使用綜閤工具。我們將探討如何編寫可綜閤的RTL代碼，以及如何根據設計需求選擇閤適的綜閤策略。 3. 時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）： 時鍾信號在數字電路中扮演著“心髒”的角色，其質量直接影響著芯片的整體性能。本書將詳細闡述時鍾樹綜閤的挑戰，如時鍾偏斜（Skew）、時鍾抖動（Jitter），以及如何在物理實現過程中構建低偏斜、低抖動的時鍾網絡。我們將深入講解CTS的算法原理、網格結構設計以及相關的優化技術。 4. 布局（Placement）： 布局是將邏輯門和寄存器等標準單元，以及宏單元（如RAM、PLL等）放置在芯片版圖上的過程。本書將深入探討布局算法的原理，包括全局布局和詳細布局，以及影響布局質量的關鍵因素，如信號綫長度、時序約束、功耗分布等。我們將講解如何通過閤理的布局優化，為後續的布綫階段打下良好基礎。 5. 布綫（Routing）： 布綫是將不同邏輯單元之間的信號綫連接起來的過程。本書將詳細講解布綫算法，包括全局布綫和詳細布綫，以及不同布綫策略的應用。我們將重點分析信號綫電阻、電容對時序和功耗的影響，以及如何通過優化的布綫策略來滿足時序、功耗和設計規則的要求。同時，我們將探討多金屬層布綫、最小化綫長、避免擁塞等關鍵問題。 6. 時序分析與優化（Timing Analysis and Optimization）： 芯片的性能很大程度上取決於其時序錶現。本書將深入講解時序分析的原理，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的約束，以及如何通過靜態時序分析（STA）工具來識彆和修復時序違例。我們將詳細介紹時序優化的各種方法，包括邏輯優化、布局調整、布綫修改、單元替換等。 7. 功耗分析與優化（Power Analysis and Optimization）： 功耗是現代集成電路設計中越來越重要的考量因素，尤其是在移動設備和高性能計算領域。本書將介紹不同類型的功耗（靜態功耗、動態功耗），以及如何利用功耗分析工具來評估芯片的功耗狀況。我們將探討多種功耗優化技術，如門控時鍾（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等。 8. 物理驗證（Physical Verification）： 物理驗證是確保芯片版圖能夠成功製造的關鍵步驟。本書將詳細介紹設計規則檢查（DRC）、電氣規則檢查（ERC）和版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）的原理和流程。我們將講解如何正確配置驗證環境，如何分析和解決驗證過程中齣現的各種錯誤。 9. 實際案例與工具實戰： 為瞭讓讀者能夠更好地理解理論知識，本書將結閤實際的芯片設計案例，演示後端設計流程中的關鍵步驟和常用EDA工具的使用。我們將介紹業界主流的後端設計工具，並提供相關的操作指導，幫助讀者將理論知識轉化為實際操作能力。 四、 誰適閤閱讀本書？ 集成電路設計工程師： 無論您是初入行的新手，還是希望擴展技能領域的資深工程師，本書都能為您提供寶貴的知識和實用的技巧。 高校電子工程、微電子等相關專業學生： 本書可以作為您學習集成電路設計課程的有力補充，幫助您更深入地理解課程內容，並為未來的職業生涯打下堅實基礎。 對半導體行業感興趣的研究者和技術愛好者： 如果您想深入瞭解芯片是如何從設計到製造的，本書將為您揭開神秘的麵紗。 五、 學習本書後的收獲 通過對本書的學習，您將能夠： 係統掌握CMOS集成電路後端設計的完整流程。 深入理解各設計階段的核心技術原理和算法。 熟練運用業界主流的後端設計EDA工具。 掌握優化芯片性能、功耗和麵積的關鍵方法。 具備獨立完成高質量芯片後端設計的初步能力。 為未來深入研究更先進的IC設計技術打下堅實的基礎。 六、 結語：用智慧和汗水，鑄就數字世界的明天 集成電路設計是一項充滿挑戰但又極具創造性的工作。它需要紮實的理論基礎、精湛的工程實踐以及不斷學習和探索的精神。本書《CMOS集成電路後端設計與實戰》希望成為您在這個激動人心的領域中，一段高效、充實、有價值的旅程。我們相信，通過掌握書中所述的知識和技能，您將能為推動數字世界的創新和發展貢獻自己的力量。讓我們一起，用智慧和汗水，鑄就屬於我們的數字世界的美好明天！

評分☆☆☆☆☆

這本書給我留下的最深刻印象是它對“實戰”二字的真正詮釋。作者似乎非常瞭解實際工程開發中所遇到的各種挑戰和痛點，並在這本書中給齣瞭非常接地氣的解決方案。書中大量的圖示和流程圖，將復雜的概念可視化，讓讀者更容易理解。我尤其對書中關於功耗優化的章節印象深刻，作者不僅介紹瞭靜態功耗和動態功耗的産生機製，還詳細講解瞭多種降低功耗的技術，如時鍾門控、電壓頻率調整等，並給齣瞭實際的設計案例。對於新手來說，這些內容無疑是雪中送炭。此外，書中關於版圖布局和布綫優化的講解也非常到位，作者強調瞭工藝規則的重要性，並指導讀者如何根據這些規則進行高效的版圖設計，以避免後期齣現不必要的錯誤。閱讀過程中，我感覺自己仿佛置身於一個真實的芯片設計項目中，與作者一起攻剋難關。這本書的價值在於它能夠幫助讀者快速建立起對後端設計的整體認知，並掌握解決實際問題的能力，是一本非常值得反復研讀的實用技術書籍。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書，我最大的感受是它提供瞭一種非常係統化的學習路徑。作者並沒有簡單地羅列技術名詞，而是將整個後端設計流程分解成一係列相互關聯的模塊，然後逐一深入講解。從前端網錶到最終的GDSII文件，每一個環節的邏輯和操作都解釋得非常透徹。我特彆喜歡書中關於物理驗證的章節，作者詳細闡述瞭DRC、LVS等檢查的重要性以及如何規避常見錯誤。這些檢查看似繁瑣，但在實際流片中卻能避免無數的返工和損失。書中還提到瞭許多與EDA工具相關的實用技巧，例如如何設置設計環境、如何編寫tcl腳本來控製工具的行為，這些都是能直接提升工作效率的關鍵點。我曾遇到過一個難以解決的時序違例問題，在參考瞭書中的案例和方法後，終於找到瞭根本原因並成功解決。這本書的語言風格也十分嚴謹，但又不失可讀性，作者避免瞭過於晦澀的術語，使得即使是初學者也能逐步理解其中的內容。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一本實用的操作指南，為希望進入CMOS集成電路後端設計領域的讀者提供瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱這本書，就被其係統性和深度所吸引。作者對CMOS集成電路後端設計的每一個階段都進行瞭詳盡的闡述，從前端網錶的準備到最終的物理實現，每一個環節都清晰明瞭。特彆值得稱贊的是，書中關於功耗和時序優化的章節，不僅理論闡述深入，更提供瞭許多切實可行的工程實踐方法。我一直對如何在復雜的物理實現階段平衡性能、功耗和麵積感到睏惑，這本書為我提供瞭很多思路。例如，作者在講解版圖布局時，不僅強調瞭規則的重要性，還分析瞭不同布局策略對信號完整性和時序的影響，這讓我受益匪淺。此外，書中對於各種EDA工具的應用技巧也進行瞭詳細介紹，幫助讀者更好地掌握這些強大的工具，提高設計效率。我曾嘗試運用書中提到的方法來解決一個棘手的布綫擁堵問題，並取得瞭顯著的效果。這本書的價值在於它提供瞭一個完整的知識體係，並輔以豐富的實戰經驗，是CMOS集成電路後端設計領域中一本非常優秀的參考書，能夠幫助讀者迅速成長為一名閤格的設計工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書的講解邏輯非常清晰，從宏觀到微觀，一步步帶領讀者深入理解CMOS集成電路後端設計的每一個環節。我特彆欣賞作者在介紹設計流程時，並沒有僅僅停留在理論層麵，而是提供瞭大量實際操作的建議和注意事項。例如，在時序分析部分，作者不僅解釋瞭建立時間和保持時間的概念，還詳細講解瞭如何利用STA工具發現和修復時序違例，以及如何考慮各種工藝角和工作條件下的時序影響。這對於確保芯片的性能至關重要。書中還提及瞭許多關於物理驗證的細節，例如如何高效地進行DRC和LVS檢查，以及如何處理那些難以一次性通過的復雜情況。這些經驗對於減少設計周期和降低流片風險非常有幫助。我感覺這本書的作者是一位經驗非常豐富的工程師，他將自己的寶貴經驗傾囊相授。它不僅是一本學習後端設計的教材，更是一本幫助讀者提升實戰技能的寶典，對於任何想要在集成電路設計領域深耕的人來說，都是一本不可或缺的書籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者深入淺齣地講解瞭CMOS集成電路設計的全過程，從前端概念到最終的物理實現，都給齣瞭詳盡的指導。書中對各種設計流程和工具的使用都有詳細的介紹，這對於初學者來說是非常寶貴的資源。例如，在版圖設計部分，作者不僅介紹瞭基本的版圖規則，還結閤實際案例講解瞭如何優化版圖以提高性能和降低功耗。對於數字後端設計中的關鍵環節，如時序收斂、功耗分析和信號完整性，書中都提供瞭清晰的解釋和有效的解決方案。我尤其欣賞作者在講解過程中穿插的許多實戰技巧，這些技巧往往是教科書上難以學到的，卻在實際工作中至關重要。比如，關於如何選擇閤適的工具和腳本來自動化重復性任務，以及如何有效地調試和解決設計中遇到的各種問題，這些內容都讓我受益匪淺。此外，書中對一些前沿技術，如低功耗設計和先進工藝節點的挑戰，也有所涉獵，為讀者打開瞭更廣闊的視野。總的來說，這本書就像一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導讀者一步步掌握CMOS集成電路後端設計的精髓，是這個領域不可多得的參考書。