基本信息
书名:CMOS及其他先导技术:特大规模集成电路设计
定价:99.00元
作者:刘金(Tsu-Jae King Liu) 科林·库恩(Ke
出版社:机械工业出版社
出版日期:2018-04-01
ISBN:9787111593911
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装-胶订
开本:16开
商品重量:0.4kg
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内容提要
本书概述现代CMOS晶体管的技术发展,提出新的设计方法来改善晶体管性能存在的局限性。本书共四部分。一部分回顾了芯片设计的注意事项并且基准化了许多替代性的开关器件,重点论述了具有更陡峭亚阈值摆幅的器件。第二部分涵盖了利用量子力学隧道效应作为开关原理来实现更陡峭亚阈值摆幅的各种器件设计。第三部分涵盖了利用替代方法实现更高效开关性能的器件。第四部分涵盖了利用磁效应或电子自旋携带信息的器件。本书适合作为电子信息类专业与工程等专业的教材,也可作为相关专业人士的参考书。
目录
Contents目 录
译者序
前言
部分 CMOS电路和工艺限制
章 CMOS数字电路的能效限制2
1.1 概述2
1.2 数字电路中的能量性能折中3
1.3 能效设计技术6
1.4 能量限制和总结8
参考文献9
第2章 先导工艺晶体管等比例缩放:特大规模领域可替代器件结构10
2.1 引言10
2.2 可替代器件结构10
2.3 总结22
参考文献23
第3章 基准化特大规模领域可替代器件结构30
3.1 引言30
3.2 可替代器件等比例缩放潜力30
3.3 可比器件的缩放潜力33
3.4 评价指标35
3.5 基准测试结果37
3.6 总结38
参考文献39
第4章 带负电容的扩展CMOS44
4.1 引言44
4.2 直观展示45
4.3 理论体系47
4.4 实验工作51
4.5 负电容晶体管54
4.6 总结56
致谢57
参考文献57
第二部分 隧道器件
第5章 设计低压高电流隧穿晶体管62
5.1 引言62
5.2 隧穿势垒厚度调制陡峭度63
5.3 能量滤波切换机制65
5.4 测量电子输运带边陡度66
5.5 空间非均匀性校正68
5.6 pn结维度68
5.7 建立一个完整的隧穿场效应晶体管80
5.8 栅极效率大化84
5.9 避免其他的设计问题88
5.10 总结88
致谢89
参考文献89
第6章 隧道晶体管92
6.1 引言92
6.2 隧道晶体管概述93
6.3 材料与掺杂的折中95
6.4 几何尺寸因素和栅极静电99
6.5 非理想性103
6.6 实验结果106
6.7 总结108
致谢108
参考文献108
第7章 石墨烯和二维晶体隧道晶体管115
7.1 什么是低功耗开关115
7.2 二维晶体材料和器件的概述116
7.3 碳纳米管和石墨烯纳米带116
7.4 原子级薄体晶体管124
7.5 层间隧穿晶体管130
7.6 内部电荷与电压增益陡峭器件137
7.7 总结137
参考文献137
第8章 双层伪自旋场效应晶体管…140
8.1 引言140
8.2 概述141
8.3 基础物理145
8.4 BiSFET设计和集约模型152
8.5 BiSFET逻辑电路和仿真结果157
8.6 工艺161
8.7 总结162
致谢163
参考文献163
第三部分 可替代场效应器件
第9章 关于相关氧化物中金属绝缘体转变与相位突变的计算与学习166
9.1 引言166
9.2 二氧化钒中的金属绝缘体转变168
9.3 相变场效应器件172
9.4 相变两端器件178
9.5 神经电路181
9.6 总结182
参考文献182
0章 压电晶体管187
10.1 概述187
10.2 工作方式188
10.3 PET材料的物理特性190
10.4 PET动力学193
10.5 材料与器件制造200
10.6 性能评价203
10.7 讨论205
致谢206
参考文献206
1章 机械开关209
11.1 引言209
11.2 继电器结构和操作210
11.3 继电器工艺技术214
11.4 数字逻辑用继电器设计优化220
11.5 继电器组合逻辑电路227
11.6 继电器等比例缩放展望232
参考文献234
第四部分 自旋器件
2章 纳米磁逻辑:从磁有序到磁计算240
12.1 引言与动机240
12.2 作为二进制开关单元的单域纳米磁体242
12.3 耦合纳米磁体特性244
12.4 工程耦合:逻辑门与级联门246
12.5 磁有序中的错误248
12.6 控制磁有序:同步纳米磁体250
12.7 NML计算系统252
12.8 垂直磁介质中的纳米磁体逻辑255
12.9 两个关于电路的案例研究259
12.10 NML电路建模260
12.11 展望:NML电路的未来261
致谢261
参考文献262
3章 自旋转矩多数逻辑门逻辑267
13.1 引言267
13.2 面内磁化的SMG268
13.3 仿真模型270
13.4 面内磁化开关的模式272
13.5 垂直磁化SMG276
13.6 垂直磁化开关模式278
13.7 总结283
参考文献284
4章 自旋波相位逻辑286
14.1 引言286
14.2 自旋波的计算287
14.3 实验验证的自旋波元件及器件287
14.4 相位逻辑器件290
14.5 自旋波逻辑电路与结构292
14.6 与CMOS的比较297
14.7 总结299
参考文献300
第五部分 关于互连的思考
5章 互连304
15.1 引言304
15.2 互连问题305
15.3 新兴的电荷器件技术的互连选项307
15.4 自旋电路中的互连思考312
15.5 自旋弛豫机制315
15.6 自旋注入与输运效率318
15.7 电气互连与半导体自旋电子互连的比较320
15.8 总结与展望324
参考文献324
作者介绍
文摘
序言
我个人非常看重技术书籍的实用性和可操作性。这本书的题目表明它涵盖了CMOS技术和集成电路设计,我希望它能够提供切实可行的设计指南和工程建议,而不仅仅是概念的堆砌。我希望它能够详细介绍各种设计约束,例如时序、功耗、面积和可制造性,以及如何在满足这些约束的前提下进行优化。对于初学者而言,如果书中能够提供一些入门级的实践案例,或者指导读者如何使用相关的EDA工具进行仿真和验证,那就更有价值了。我尤其希望书中能够对不同设计流程中的关键步骤进行详细的说明,比如逻辑综合、布局布线、时钟树综合、电源完整性分析等,并给出一些最佳实践。如果作者能够分享一些在实际工程项目中遇到的典型问题及其解决方案,那就更能体现出这本书的经验价值。
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评分我是一名对CMOS技术及其在现代电子产品中应用充满兴趣的读者。我非常关注CMOS技术在不断缩小尺寸、提高性能、降低功耗方面的进展。这本书如果能深入讲解CMOS器件的物理机制,包括电荷输运、阈值电压的调控、短沟道效应等,并在此基础上分析不同工艺节点的特点和演进趋势,那将对我非常有帮助。我希望它能解释清楚CMOS技术如何支持日益增长的计算需求,以及在各种应用场景下的表现,例如高性能计算、移动通信、物联网设备等。对于书中提到的“其他先导技术”,我希望它能与CMOS技术进行对比分析,阐述它们各自的优劣势,以及在特定领域的互补性或替代性。例如,如果书中能够探讨CMOS与新兴存储技术(如相变存储、铁电存储)或新兴逻辑器件(如碳纳米管晶体管)的结合,那将是非常具有前瞻性的内容。
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评分在我看来,一本优秀的CMOS及先导技术设计书籍,除了深厚的理论基础,还应该具备前瞻性和行业视野。我期待这本书能够不仅仅停留在现有技术的介绍,更能对未来的技术发展趋势进行预测和分析。例如,在CMOS技术方面,它是否会讨论超越摩尔定律的挑战,以及下一代材料和器件的研发方向?在先导技术方面,它是否会探讨量子计算、人工智能硬件加速、生物电子学等领域对集成电路设计提出的新需求和新机遇?我希望这本书能够提供对这些前沿领域的基本概念、技术瓶颈和发展前景的介绍,并分析集成电路设计在其中扮演的角色。此外,我特别关注书中是否会对不同国家和地区在集成电路领域的研发投入和产业布局进行一定的梳理和分析,这对于了解全球半导体产业的格局非常有益。
评分本书对“特大规模集成电路设计”的探讨,在我看来,不仅仅是理论层面的介绍,更重要的是其设计理念和工程实践的传递。我希望它能够深入讲解如何在大规模系统中实现高效的信号处理和数据传输,如何进行功耗和热量的管理,以及如何确保设计的可靠性和鲁棒性。我非常好奇书中是否会涉及高级验证技术,例如形式验证、门级仿真、混合信号仿真等,以及如何构建完善的验证平台来确保设计质量。对于大规模IC设计的复杂性,我希望本书能够提供一些有效的管理和协同方法,帮助团队有效地完成从概念到最终产品的整个设计周期。如果书中能够包含一些关于“Chiplet”技术或片上系统(SoC)设计的案例,说明如何将多个功能模块集成到一个芯片上,并解决它们之间的通信和协作问题,那将对我理解现代复杂芯片的设计思路非常有启发。
评分在内容方面,我最期待的是它对“先导技术”的深入剖析。在集成电路领域,技术的迭代速度非常快,了解最新的先导技术对于保持竞争力至关重要。我希望这本书能够详细介绍例如FinFET、GAAFET等先进的晶体管结构,解释它们的工作原理、制造工艺的挑战以及对器件性能的提升。同时,我也希望它能够涵盖更广泛的先导技术,比如新型互连材料、先进的封装技术,甚至是量子计算和忆阻器等前沿领域。如果书中能够提供这些技术的最新发展动态、潜在的应用前景以及相关的研究方向,那就太有价值了。我对书中的图示部分也寄予厚望,尤其是那些展示先进器件结构的剖面图或者示意图,希望能够清晰地展现出纳米级别的器件特征。此外,我非常看重技术的可行性和实用性,如果书中能够提及这些先导技术在实际产品中的应用案例,或者分析其商业化前景,那就更能让我感受到这本书的实际价值。
评分对于“特大规模集成电路设计”这个部分,我充满了好奇。这不仅仅是设计一个简单的芯片,而是要处理数亿甚至数十亿个晶体管的复杂系统。我希望这本书能够详细阐述在如此庞大的设计规模下,所面临的各种挑战,比如功耗、信号完整性、时序收敛、可制造性设计(DFM)等等。我期待它能够介绍先进的设计流程和方法论,包括如何有效地进行模块划分、接口定义、层次化设计以及验证。对于具体的EDA(电子设计自动化)工具,我希望书中能够给出一些指导性的说明,比如常用的工具链、关键的设计选项以及如何利用这些工具来优化设计。我尤其关心书中是否会涉及芯片的物理设计阶段,例如版图规划、布线策略、时钟树综合(CTS)以及功耗优化等细节。如果能够提供一些实际的设计案例分析,或者展示一些复杂芯片的内部结构和设计思路,那就更能让我领略到特大规模集成电路设计的精妙之处。
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