| 圖書基本信息,請以下列介紹為準 | |||
| 書名 | 低功耗集成電路 | ||
| 作者 | 張鋒,瀋海華,陳铖穎 | ||
| 定價 | 90.00元 | ||
| ISBN號 | 9787030500427 | ||
| 齣版社 | 科學齣版社 | ||
| 齣版日期 | 2017-11-01 | ||
| 版次 | 1 | ||
| 其他參考信息(以實物為準) | |||
| 裝幀:平裝 | 開本:128開 | 重量:0.4 | |
| 版次:1 | 字數: | 頁碼: | |
| 插圖 | |
| 目錄 | |
| 內容提要 | |
| 本書從多個角度對超大規模集成電路VLSI的低功耗設計方法進行介紹。先,從SoC芯片的角度齣發介紹大規模集成電路的低功耗來源、發展趨勢及功耗的評估和驗證,這部分對於理論和內容都是從數字電路係統級角度齣發,針對當前大規模SoC芯片的**技術和成果進行論述。其次,從微電子的固態電路設計角度齣發,較為詳細地介紹亞閾值晶體管、低功耗低噪聲放大器、低功耗Sigma-Delta模數轉換器等晶體管電路低功耗設計原理與趨勢。,主要介紹半導體領域的一個重要分支——存儲器的高性能低功耗設計,並重點論述靜態*存儲器和阻變存儲器兩個特徵明顯的存儲器。*後對芯片未來的低功耗技術發展趨勢進行闡述。 |
| 編輯推薦 | |
| 作者介紹 | |
| 序言 | |
沉浸 在初步瞭解瞭《低功耗集成電路》的整體框架後,我開始認真地研讀其中的章節。書中對功耗分析的幾個維度進行瞭細緻的剖析,從靜態功耗到動態功耗,從漏電流的成因到減少方法,都給齣瞭詳盡的解釋。例如,它關於亞閾值擺幅(Subthreshold Swing)的論述,我之前雖然有所瞭解,但書中通過引入更復雜的模型和更直觀的圖示,讓我對其物理意義有瞭更深刻的理解,也明白瞭為什麼這是限製CMOS器件進一步降低功耗的關鍵瓶頸之一。此外,書中還花瞭大篇幅介紹瞭幾種主流的低功耗設計技術,比如時鍾門控(Clock Gating)、電源門控(Power Gating)以及多電壓域(Multi-Voltage Domain)設計。對於時鍾門控,書中不僅給齣瞭電路實現的方式,還分析瞭其在不同應用場景下的功耗節省效果,並指齣瞭其可能帶來的時序問題和功耗分析上的復雜性。而對於電源門控,書中則深入探討瞭如何有效地切斷不使用模塊的電源,以及如何處理這些模塊的喚醒時序和狀態保持問題,這對於設計復雜的SoC係統至關重要。書中對這些技術的闡述,都帶有強烈的實踐導嚮,例如,它會分析在實際流片中,這些技術是如何被綜閤和布局布綫工具所支持的,以及需要注意的工藝細節。這種理論與實踐的結閤,讓我覺得這本書的價值遠不止於概念的普及,更在於為工程師提供瞭可操作的設計指導。
評分總結 《低功耗集成電路》這本書,在我閱讀完後,留下的最深刻印象是其“係統性”和“前瞻性”。它不僅僅是在介紹零散的技術點,而是將低功耗設計置於整個集成電路設計流程的大背景下進行考察,並從理論到實踐,從當前到未來,進行瞭全麵的闡述。書中對功耗的産生機製、分析方法、優化策略都進行瞭深入的剖析,並且針對不同的應用場景,提供瞭定製化的解決方案。例如,它對移動設備、物聯網設備、高性能計算等不同領域的低功耗需求進行瞭詳細的分析,並給齣瞭相應的技術路綫圖。這種係統性的講解,讓我能夠更清晰地認識到低功耗設計在整個電子産業中的重要性,以及它所麵臨的挑戰和機遇。同時,書中對前沿技術的探討,也讓我對未來的集成電路設計充滿瞭期待。它讓我看到瞭,低功耗設計不僅僅是“省電”,更是實現更高效、更智能、更可持續的電子設備的關鍵。這本書,無疑為我今後的學習和工作,指明瞭方嚮,也提供瞭堅實的理論基礎和實踐指導。
評分啓發 《低功耗集成電路》帶給我的啓發是多方麵的。我發現書中對“漏電”這一功耗來源的分析非常透徹。它不僅僅停留在漏電流是“不好”的層麵上,而是深入分析瞭亞閾值漏電、柵極漏電、結漏電等不同類型的漏電成因,以及它們在不同工藝節點下的變化趨勢。更重要的是,書中介紹瞭多種減小漏電的方法,比如采用高閾值電壓(High VT)和低閾值電壓(Low VT)晶體管的混閤使用,以及通過功耗門控來關閉不工作的電路模塊。我之前在實際工作中,對於如何平衡漏電和速度的權衡,總是有一些睏惑,這本書的章節則為我提供瞭清晰的思路和方法。此外,書中對“動態功耗”的解析也讓我有瞭新的認識。動態功耗主要來源於電路的開關活動,而開關頻率和節點電容是其關鍵影響因素。書中介紹瞭如何通過降低時鍾頻率、減少不必要的信號切換、優化電路結構來降低動態功耗。我印象最深刻的是,書中對“數據相關的功耗優化”的介紹,例如,如何通過設計更加高效的算法來減少數據處理量,從而降低功耗。這讓我意識到,從算法層麵就開始考慮功耗,是實現極緻低功耗的關鍵。
評分初見 當我第一次在書店的電子技術區看到《低功耗集成電路》時,就被它那簡潔而專業的封麵吸引瞭。書名直接點明瞭主題,封麵設計也偏嚮於技術流,少有花哨的修飾,這讓我對它能否深入探討低功耗設計這一關鍵領域抱有很高的期望。我本身從事的是嵌入式係統開發,對於在有限的功耗下實現高性能的設備需求日益增長,因此,對低功耗技術一直有著強烈的學習興趣。翻閱幾頁後,我注意到書中大量使用瞭公式和圖錶,這通常意味著內容會比較深入和嚴謹,而非流於錶麵。作者的名字——張鋒、瀋海華、陳铖穎——也給我一種專業團隊的印象,他們很可能在各自的領域都有著深厚的積纍。我尤其關心的是,書中是否會涵蓋當前最前沿的低功耗技術,比如新型的器件材料、先進的電路架構以及智能的電源管理策略。在目前的電子設備,尤其是物聯網、可穿戴設備和移動終端領域,電池續航能力幾乎是用戶體驗的生命綫。一個優秀的低功耗設計能夠顯著延長設備的使用壽命,減少充電頻率,甚至在某些極端應用場景下實現能量采集,從而徹底擺脫電源綫的束縛。因此,掌握這方麵的知識,對於我這樣的開發者來說,無疑是提升競爭力的重要途徑。我希望這本書不僅能提供理論知識,更能分享一些實際的設計案例和優化技巧,讓我可以學以緻用,快速應對工作中遇到的低功耗挑戰。
評分實踐 在讀完《低功耗集成電路》的理論部分後,我迫不及待地開始嘗試將其中的一些技術應用到我目前正在進行的一個項目中。我負責的是一個需要長時間待機的無綫傳感器節點,電池壽命是其最重要的性能指標之一。書中關於“自適應體偏置”(Adaptive Body Biasing)的章節給瞭我極大的啓發。我瞭解到,通過動態調整晶體管的體襯底電壓,可以在保證一定性能的同時,顯著降低漏電流。於是,我開始研究在我的項目中如何實現這樣一個動態的體偏置控製電路。我參考書中提供的設計思路和時序圖,與我的團隊一起設計瞭一個簡單的控製器,根據傳感器的激活狀態和數據的傳輸頻率,來動態地調整體偏置電壓。雖然隻是初步的嘗試,但我們已經觀察到在待機模式下,傳感器的功耗有瞭明顯的下降。此外,書中關於“低功耗狀態機的設計”也幫助我優化瞭節點的控製邏輯,減少瞭不必要的時鍾周期浪費。我將部分不活躍的功能模塊設計成可以被硬件獨立關閉和喚醒的狀態,從而在不使用時徹底切斷其供電,進一步降低瞭功耗。這本書的價值在於,它提供的知識不僅是理論上的,更是可以切實指導工程實踐的。
評分探索 隨著閱讀的深入,《低功耗集成電路》所展現的技術深度令我驚嘆。書中對於不同類型集成電路的低功耗設計策略進行瞭分類討論,例如,它針對微處理器、DSP、FPGA以及存儲器等典型應用,分彆闡述瞭其特有的功耗瓶頸和相應的優化方法。在討論微處理器時,書中重點介紹瞭分支預測(Branch Prediction)和指令流水綫(Instruction Pipeline)的功耗影響,以及如何通過動態電壓頻率調整(DVFS)技術來在滿足性能需求的同時,最大限度地降低功耗。對於DSP,書中則著重分析瞭乘纍加(Multiply-Accumulate)運算的功耗,以及如何利用低功耗DSP架構和算法來優化計算效率。我尤其對書中關於“智能時鍾門控”的章節印象深刻,作者們提齣瞭幾種更精細化的門控策略,不僅僅是簡單的module-level gating,而是深入到register-level和gate-level,甚至結閤瞭行為級的分析。這讓我意識到,在低功耗設計領域,精益求精是永恒的主題。書中還分享瞭一些關於低功耗IP核設計時需要考慮的問題,比如嵌入式SRAM的功耗優化、ADC/DAC的低功耗轉換技術等。這些都是在實際SoC設計中常常遇到的難題,而書中提供瞭相應的解決方案和思路,讓我受益匪淺。
評分前瞻 《低功耗集成電路》讓我對低功耗設計領域的未來發展方嚮有瞭更清晰的認識。書中在最後幾章,探討瞭一些前沿的低功耗技術,包括“憶阻器”(Memristor)等新型器件在低功耗計算中的應用潛力,以及“類腦計算”(Neuromorphic Computing)在超低功耗信息處理方麵的優勢。這些內容讓我感到非常興奮,因為它們預示著集成電路設計的未來。例如,書中對憶阻器的介紹,讓我瞭解瞭它如何能夠實現非易失性存儲和計算功能的集成,從而有望構建齣比傳統CMOS更低功耗、更高密度的計算單元。對於類腦計算,書中詳細闡述瞭其模仿生物神經網絡的結構和工作原理,能夠實現高效的信息處理和模式識彆,特彆適閤於一些低功耗、實時性的應用場景。這讓我意識到,未來的低功耗設計將不僅僅是圍繞著CMOS技術進行優化,而是會引入更多創新的器件和計算模型。此外,書中還提及瞭“能量采集”(Energy Harvesting)與低功耗集成電路的結閤,例如,如何設計高效的能量采集電路,並將采集到的能量用於驅動超低功耗的傳感器節點,這為實現真正意義上的“永續設備”提供瞭可能。
評分感悟 經過一段時間對《低功耗集成電路》的深入閱讀,我最大的感悟在於,“低功耗”並非僅僅是技術人員在特定環節的“附加任務”,而是一種貫穿於整個芯片設計理念和過程的“核心考量”。書中反復強調的“功耗意識設計”,讓我從根本上改變瞭對低功耗的認知。它不再是性能、麵積之後的一個可選優化項,而是與性能、麵積同等重要的設計指標,甚至在很多應用場景下,功耗優先級更高。我開始思考,如何在芯片設計的初期,就從算法、架構層麵去設計齣更低功耗的解決方案。例如,書中介紹的“動態自適應功耗管理”讓我意識到,我們可以根據實時的工作負載,動態地調整電路的各項參數,而不是采用單一固定的工作模式。這種“按需分配”的功耗策略,能夠最大程度地減少不必要的能源浪費。此外,書中對“功率效率”(Power Efficiency)的強調,讓我明白,我們不僅要關注絕對功耗的降低,更要關注在完成特定任務時所消耗的能量。一個高功率效率的設計,能夠在完成同樣工作的 J時,消耗更少的能量,這對於電池供電設備尤為重要。這本書讓我深刻理解到,低功耗設計是一項充滿智慧和挑戰的工程,它需要跨越理論與實踐的鴻溝,並不斷地進行創新和優化。
評分深度 本書在處理“功耗的不可逆性”這一概念時,其深度讓我頗為觸動。作者們沒有迴避低功耗設計中存在的各種trade-offs,例如,在追求極緻低功耗時,往往會犧牲一定的性能,或者增加電路的復雜性。書中對這些trade-offs進行瞭詳細的分析,並提供瞭量化的評估方法。例如,在討論時鍾門控時,書中不僅分析瞭其帶來的功耗節省,也指齣瞭其可能引入的功耗偵測延遲和時序恢復的開銷。對於電源門控,書中則詳細闡述瞭其斷電和上電過程中産生的湧流(inrush current)問題,以及如何通過巧妙的設計來減小這些影響。我尤其欣賞書中關於“功耗分析的準確性”這一部分的論述。作者們強調,功耗分析並非一成不變,它受到工藝、溫度、電壓、設計風格等多種因素的影響。書中介紹瞭幾種不同的功耗分析工具,並對比瞭它們在不同場景下的優劣,同時也指齣瞭如何結閤實際測量數據來驗證和校準功耗模型,以達到更高的分析精度。這種嚴謹的態度,讓我認識到在低功耗設計中,細緻入微的分析和反復的驗證是必不可少的。
評分思考 閱讀《低功耗集成電路》的過程中,我發現書中作者們不僅僅是在介紹技術,更是在引導讀者進行深入的思考。書中有一部分內容是關於“功耗模型”的建立和使用。作者們詳細講解瞭從晶體管級功耗模型到係統級功耗模型的不同層次,以及如何利用這些模型來預測和分析電路的功耗。這讓我意識到,在設計初期就建立一個準確的功耗模型是多麼重要,它可以幫助我們在設計過程中盡早發現功耗問題,避免後期難以彌補的返工。書中還對功耗分析工具的使用進行瞭介紹,並提供瞭一些實用的技巧,例如如何有效地過濾掉不必要的功耗信息,如何進行跨時鍾域的功耗分析等。這些工具和技巧對於提高設計效率和準確性至關重要。更讓我感到啓發的是,書中對“功耗意識設計”的理念進行瞭強調。這意味著,在整個設計流程中,都需要始終將功耗作為一個重要的設計指標來考慮,而不是僅僅在設計的最後階段纔去關注。這包括瞭在算法選擇、架構設計、邏輯綜閤、物理設計等各個環節,都要有意識地進行功耗優化。這本書讓我認識到,低功耗設計並非一蹴而就,而是一個係統性的工程,需要貫穿整個設計生命周期。
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