CMOS數字集成電路精選 9787512316409 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖景和 著

圖書標籤:

• CMOS
• 數字電路
• 集成電路
• 微電子學
• 電子工程
• 半導體
• 設計
• VLSI
• 模擬電路
• 電路分析

店鋪： 琅琅圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512316409

商品編碼：29596530232

包裝：平裝

齣版時間：2012-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	CMOS數字集成電路精選	作者	肖景和
定價	39.00元	齣版社	中國電力齣版社
ISBN	9787512316409	齣版日期	2012-01-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	12k	商品重量	0.481Kg

內容簡介

《CMOS數字集成電路精選》屬於數字電子技術類的科普性讀物，介紹瞭CMOS數字集成電路的原理與應用。本書按照集成電路的功能分成CMOS集成門電路及其應用、CMOS觸發器及其應用、CMOS集成計數器及其應用、CMOS數字電路中的特殊電路及其應用共4個部分。本書通過電路實例介紹數字集成電路的工作原理及使用，使讀者通過實例掌握各類集成電路在電子電路中的使用方法。 　　《CMOS數字集成電路精選》可供有電子基礎知識的電子技術愛好者自學，也可供有關技術人員在電路設計選型中參考。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

CMOS數字集成電路精選 深度解析現代數字設計的基石 本書旨在為廣大電子工程、微電子學專業的研究生、高年級本科生以及從事集成電路設計與研發的工程師們，提供一本係統、深入且緊扣業界前沿的 CMOS 數字集成電路設計參考。我們並非簡單羅列知識點，而是緻力於構建一個連貫的學習路徑，幫助讀者深刻理解 CMOS 數字集成電路的設計原理、工藝實現、性能優化以及可靠性保障等關鍵環節。全書內容經過精心篩選和組織，力求涵蓋現代數字集成電路設計中最核心、最常遇的挑戰與解決方案，為讀者打下堅實的理論基礎，並培養解決實際問題的能力。 第一部分：CMOS 器件與基礎電路 本部分將從最基本的 CMOS 器件入手，詳細闡述其工作原理、特性麯綫以及在不同工作模式下的行為。我們將深入剖析 NMOS 和 PMOS 晶體管的物理結構、溝道電荷運動機製，以及影響其性能的關鍵參數，如閾值電壓、遷移率、氧化層厚度等。在此基礎上，我們會係統介紹各種基本的 CMOS 邏輯門電路，包括反相器、NAND 門、NOR 門、XOR 門等。我們將重點分析這些基本門電路的結構、傳播延遲、功耗特性以及噪聲容限，並探討如何通過設計優化來提升其性能。 此外，我們還會詳細介紹 CMOS 電路設計中至關重要的傳輸門（Transmission Gate）及其互補式傳輸門（Complementary Transmission Gate）的工作原理和應用。這些結構在構建更復雜的邏輯功能和實現高速信號傳輸方麵扮演著重要角色。最後，本部分還將涵蓋 CMOS 電路中的關鍵的互連綫效應，包括電阻、電容以及串擾等對信號完整性的影響，並介紹初步的緩解策略。 第二部分：組閤邏輯電路設計 在掌握瞭基本的 CMOS 器件和邏輯門之後，本部分將聚焦於更復雜的組閤邏輯電路設計。我們將從最基礎的邏輯化簡和卡諾圖、真值錶等方法開始，逐步引入更高級的設計技巧，例如使用硬件描述語言（HDL），如 Verilog 或 VHDL，進行行為級和寄存器傳輸級（RTL）建模。讀者將學習如何將高層次的功能描述轉化為具體的邏輯門實現，以及如何理解和優化 HDL 代碼以獲得高效的硬件結構。 我們會詳細講解組閤邏輯電路的設計流程，包括功能定義、邏輯綜閤、技術映射等關鍵步驟。在本部分，讀者還將深入學習各種常見的組閤邏輯功能模塊的設計，例如加法器（全加器、超前進位加法器）、多路選擇器、譯碼器、編碼器、比較器等。我們將不僅關注其邏輯功能，還會深入分析其在速度、麵積和功耗方麵的權衡。 特彆地，本部分將花大力氣探討組閤邏輯電路中的關鍵挑戰，例如關鍵路徑分析（Critical Path Analysis）和時序收斂（Timing Closure）。我們將介紹如何識彆和優化關鍵路徑，以滿足設計的時間約束，並探討各種時序優化技術，如邏輯門替換、緩衝器插入、重定時等。同時，我們也會深入分析組閤邏輯電路中的功耗問題，包括動態功耗和靜態功耗，並介紹降低功耗的常用方法，例如門控時鍾、數據依賴時鍾等。 第三部分：時序邏輯電路設計 時序邏輯電路是現代數字係統設計的基石，本部分將全麵深入地探討時序邏輯電路的設計。我們將從最基礎的觸發器（Flip-Flop）和鎖存器（Latch）開始，詳細講解它們的工作原理、狀態轉移特性以及在不同觸發時鍾沿下的行為。我們將詳細介紹主從觸發器、邊沿觸發觸發器等常見觸發器結構，並分析其在保持數據穩定性和實現時序控製方麵的作用。 在此基礎上，我們將係統地介紹各種常見的時序邏輯電路模塊，例如移位寄存器、計數器（同步計數器、異步計數器）、狀態機（有限狀態機 FSM）等。我們將重點分析這些模塊的時序行為、狀態轉移圖以及如何用 HDL 進行建模和實現。 本部分將特彆強調時序邏輯電路設計中的時序約束和時序分析。我們將深入講解時鍾周期（Clock Period）、建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等關鍵時序參數，並介紹如何進行時序路徑分析，識彆建立時間和保持時間違例。讀者將學習如何通過調整電路結構、插入延遲單元、優化時鍾樹等方法來滿足設計的時間要求。 此外，我們還將探討時序邏輯電路中的競爭（Race Condition）和亞穩態（Metastability）問題。我們將詳細解釋這些現象産生的原因，以及如何設計和實現魯棒的時序電路以避免或減輕這些問題的發生。同步和異步復位機製、握手信號等也將是本部分的重點內容。 第四部分：存儲器結構與設計 存儲器是數字集成電路中不可或缺的一部分，本部分將深入探討各種存儲器結構的設計與應用。我們將首先介紹靜態隨機存取存儲器（SRAM）的基本單元，包括 6T SRAM 單元和 4T/2T SRAM 單元，並分析其讀寫操作的時序和性能。我們將詳細講解 SRAM 的陣列組織、譯碼器設計、讀寫驅動電路以及輸齣緩衝器設計，並討論如何優化 SRAM 的速度、麵積和功耗。 接著，我們將深入介紹動態隨機存取存儲器（DRAM）的原理，包括電容存儲單元、讀齣和刷新操作。我們將分析 DRAM 的行地址選通（RAS）和列地址選通（CAS）機製，以及其在密度和成本方麵的優勢。 除瞭 SRAM 和 DRAM，我們還將簡要介紹其他類型的存儲器，例如隻讀存儲器（ROM）、閃存（Flash Memory）及其在不同應用場景下的特點和設計考量。 第五部分：功耗分析與優化 隨著集成電路規模的不斷增大和器件密度的提高，功耗已成為製約數字係統性能和可靠性的關鍵因素。本部分將係統地分析 CMOS 數字集成電路的功耗來源，包括動態功耗（開關功耗、短路功耗）和靜態功耗（漏電流功耗）。我們將詳細闡述影響各項功耗的因素，例如電源電壓、時鍾頻率、電路復雜度、器件參數以及環境溫度等。 在此基礎上，我們將重點介紹各種先進的功耗優化技術。這包括自頂嚮下的功耗預算分配、低功耗設計方法學，以及具體的硬件級功耗降低策略。我們將詳細講解門控時鍾（Clock Gating）技術，如何選擇性地關閉不活動的模塊以降低動態功耗。數據依賴時鍾（Data-Dependent Clocking）和自適應電壓/頻率調節（AVFS）也將是本部分的重點內容。 此外，我們還會探討低功耗設計中的電源管理技術，例如多電壓域設計、低功耗狀態（如睡眠模式、待機模式）的實現。對於靜態功耗，我們將討論高閾值電壓（High-Vt）和低閾值電壓（Low-Vt）器件的選擇，以及漏電流抑製技術。讀者將學習如何利用仿真工具進行功耗分析，並結閤設計實踐來選擇最有效的功耗優化方案。 第六部分：時序分析與優化（進階） 在本部分，我們將對時序分析和優化進行更深入的探討，以應對日益復雜的時序挑戰。我們將詳細介紹各種靜態時序分析（STA）工具的工作原理和基本使用方法，包括如何設置時序約束（SDC 文件）、如何解讀時序報告，以及如何識彆並解決各種時序違例。 我們將深入講解各種高級時序優化技術，例如多電壓域（Multi-Voltage Domain）設計中的電平轉換器（Level Shifter）設計，以及時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）的原理和優化。讀者將瞭解如何通過優化時鍾樹來減小時鍾偏斜（Clock Skew）和時鍾抖動（Clock Jitter），以確保全局時序的穩定性。 此外，本部分還將探討動態時序分析（DTA）的概念，以及如何結閤仿真和STA 來更全麵地評估設計的時序性能。我們還會介紹一些針對特定應用場景的時序優化策略，例如用於高性能計算的流水綫（Pipelining）技術，以及用於低功耗設計的時序藉位（Timing Borrowing）技術。 第七部分：可靠性與可製造性設計（DFM） 集成電路的可靠性是保障産品長期穩定運行的關鍵。本部分將從多個維度深入探討 CMOS 數字集成電路的可靠性問題。我們將詳細分析各種導緻失效的物理機製，包括熱電子注入（Hot Carrier Injection, HCI）、氧化層擊穿（Dielectric Breakdown）、電遷移（Electromigration）等，並介紹如何通過設計來減緩這些效應。 我們將深入探討電壓降（IR Drop）和時序裕度（Timing Margin）對電路可靠性的影響，並介紹如何進行電源完整性（Power Integrity）分析。交叉電容（Crosstalk）引起的信號乾擾也是本部分的重要內容，我們將討論其對數字信號完整性和邏輯功能的影響，以及如何通過物理設計和布局布綫來加以緩解。 此外，本部分還將介紹可製造性設計（Design for Manufacturability, DFM）的概念。我們將探討如何考慮製造工藝的限製因素，例如綫寬、間距、掩膜層數等，並在設計早期就做齣閤理的權衡，以確保芯片能夠順利、高良率地流片。我們還將討論版圖規則檢查（DRC）、物理驗證（LVS）等關鍵的物理設計流程，以及它們在保障電路正確性和可靠性方麵的重要作用。 第八部分：現代設計流程與工具 本部分將帶領讀者瞭解當前集成電路設計領域的主流設計流程和關鍵工具。我們將介紹從規格定義、架構設計、邏輯設計、物理設計到流片和測試的完整流程。讀者將對 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）和 FPGA（Field-Programmable Gate Array）的設計流程有所瞭解，並能區分它們各自的特點和適用場景。 我們將介紹主流的EDA（Electronic Design Automation）工具，例如邏輯綜閤工具（如 Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）、布局布綫工具（如 Synopsys IC Compiler, Cadence Innovus）、時序分析工具（如 Synopsys PrimeTime, Cadence Tempus）、物理驗證工具（如 Synopsys IC Validator, Cadence Pegasus）等。我們將簡要介紹這些工具的功能和在設計流程中的作用，並鼓勵讀者通過實際操作來加深理解。 結語 《CMOS數字集成電路精選》是一本集理論深度、工程實用性和前沿性於一體的參考書。我們希望通過本書，能夠幫助讀者建立起對 CMOS 數字集成電路設計的全麵認知，掌握解決復雜設計問題的關鍵技能，並為未來在集成電路設計領域的深入探索奠定堅實的基礎。本書的每一章節都力求內容翔實，邏輯嚴謹，並在可能的情況下，融入最新的行業發展趨勢和技術理念，以期為讀者提供最具價值的學習體驗。

評分☆☆☆☆☆

這本《CMOS數字集成電路精選》的包裝和印刷質量實在令人眼前一亮，那種厚重且細膩的紙張觸感，以及清晰銳利的圖文排版，立刻讓人感受到這是一部精心製作的專業書籍。我特地翻閱瞭其中幾章關於亞閾值電流和低功耗設計的內容，作者在理論推導上的嚴謹性毋庸置疑，每一個公式的引入都伴隨著清晰的物理意義闡述，這對於初學者來說是極大的福音，避免瞭單純的公式堆砌帶來的枯燥感。特彆是關於電路級功耗優化的實例分析，簡直是教科書級彆的典範。我記得有一節專門講解瞭時鍾樹綜閤（CTS）在深亞微米工藝節點下麵臨的挑戰，並詳細對比瞭不同去耦技術的效果，那張對比圖錶做得極其直觀。雖然我目前的工作主要集中在模擬前端，但對數字後端的基礎理解也至關重要，這本書填補瞭我在這方麵的知識空白。它不僅僅是一本“精選”，更像是一本“寶典”，很多設計中遇到的瓶頸問題，都能在這裏找到理論支撐和可能的解決方案。如果你想在CMOS領域打下堅實的基礎，或者想深入理解現代芯片設計中那些看似“理所當然”的設計選擇背後的深層原理，這本書絕對值得你投入時間去研讀。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書的初衷是想找一本能快速上手、側重於實際工具應用的參考書，但閱讀下來發現，它的側重點顯然更偏嚮於“為什麼”而不是“怎麼做”。例如，書中對幾種新型晶體管結構，如FinFET和GAAFET的物理特性和電學模型的深入剖析，內容之詳盡簡直讓人感到有些“超前”瞭。我的意思是，對於那些剛接觸數字IC設計不久的工程師來說，可能需要先具備一定的半導體物理基礎纔能完全消化這些內容。不過，從學術價值的角度來看，這種深度是無可挑剔的。我尤其欣賞作者在介紹新工藝技術時，總是能將性能提升和功耗增加這兩個矛盾點用非常精闢的語言進行平衡論述。它不像市麵上很多教材那樣把理想化的模型當作真理，而是非常誠實地展示瞭現代集成電路設計中總是要麵對的各種權衡（Trade-offs）。我個人認為，這本書更適閤研究生階段或者已經工作幾年、尋求設計思想升華的資深工程師作為進階讀物，它能幫你跳齣工具的限製，從更底層的物理層麵去審視設計決策。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術嚴謹性毋庸置疑，但從一個實際工作者的角度來看，它更像是一部需要反復查閱的“工具箱”，而不是一本可以一口氣讀完的“小說”。我特彆喜歡它在引入新技術時那種批判性的眼光，它不會盲目吹捧某種技術的前景，而是會清晰列齣其在製造難度、功耗、性能之間的權衡麯綫。比如，在討論低功耗設計時，作者詳細分析瞭多閾值電壓（Multi-Vt）策略在不同工藝節點下的適用性邊界，這幫助我理解瞭為什麼我們在特定項目階段選擇瞭某一種特定的Vt分配方案。這種深入到設計決策層麵的探討，遠比單純介紹“如何使用某個低功耗設計流程”要寶貴得多。當然，書中涉及的數學推導和建模相當密集，初讀時可能會感覺信息密度過高，需要配閤大量的筆記和輔助仿真工具進行驗證。對於希望係統性梳理自己知識體係，並將其提升到工程實踐高度的讀者來說，這本書提供的思維框架是無價之寶。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試用它來輔助我正在進行的一個低壓差（LDO）設計項目的數字控製部分。坦白講，這本書對模擬電路的支持度相對有限，它的大部分篇幅都聚焦於數字電路的靜態和動態特性分析。但是，它對電源完整性（PI）在數字側的影響描述得非常到位。比如，如何通過優化時序單元的布局來減少對電源網絡的瞬態電流衝擊，以及如何精確建模SRAM的寫入操作對VDD/VSS波動的影響，這些內容對於確保整個SoC的穩定性至關重要。書中的案例似乎都圍繞著高速處理器或大型存儲器的設計展開，這使得某些應用於低速、高精度傳感器的場景時，我需要做大量的“逆嚮工程”來適應我的需求。總的來說，它是一塊堅硬的基石，如果你知道如何將其應用到你的特定領域，它的價值是巨大的；但如果你期待的是一個“即插即用”的解決方案手冊，可能會感到有些吃力，因為它提供的更多是設計哲學的指導，而非具體的配置參數。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構有一種獨特的“抽絲剝繭”的美感。它不是按照功能模塊（如譯碼器、觸發器）來劃分章節，而是按照“物理效應”——比如寄生電容、串擾、時序裕度——來組織內容。這種結構非常適閤那些希望從根源上理解電路行為的讀者。我記得在講解互連延遲時，作者不僅計算瞭RC延遲，還引入瞭更復雜的非綫性傳輸綫模型對信號完整性的影響，這在很多基礎教材中是直接被忽略的。閱讀過程中，我發現自己對許多過去憑直覺處理的信號完整性問題有瞭更清晰的認識。唯一讓我感到遺憾的是，書中對設計驗證和形式化驗證方法的探討略顯保守，似乎更側重於電路本身的仿真和分析，而對現代EDA流程中的軟件驗證環節著墨不多。對於希望全麵瞭解數字IC設計生態係統的讀者來說，這可能是一個小小的缺憾，但就核心電路理論的深度而言，這本書絕對是頂尖的。