超大规模集成电路设计导论 (2010 年度畅销榜NO.44365 )

本书从非微电子专业读者掌握VLSI设计知识和技能的需求出发，以器件、电路和系统设计为背景，系统全面地介绍VLSI设计的知识和方法，主要内容包括VLSI设计概论、MOS器件设计、半导体工艺基础知识、电路没计及参数计算、基本逻辑电路设计、VLSI版图设计、半定制全定制及片上系统(SOC)的设计方法以及VLSI计算机辅助设计等。
本书是作者十多年本在清华大学计算机科学与技术系为本科生和研究生开设VLSI设计相关课程教学与VLSIEDA研究的经验基础上，结合目前集成电路设计的发展状况编写而成。本书作为VLSI设计导论性书籍，内容广泛，叙述由浅入深，既可作为大专院校计算机、自动化、电机和机电等专业本科生和研究生学习的教材或参考书，也可作为从事VLSI设计的技术人员的参考书。

第1章集成电路设计概论
1.1集成电路的发展
1.2集成电路设计的发展
1.3电子设计自动化技术的发展
1.4深亚微米和超深亚微米工艺对EDA技术的挑战
1.5VLSI设计的要求
1.6VLSI的设计方法学
习题
第2章CMOS集成电路制造技术
2.1半导体材料——硅
2.2集成电路制造技术简介
2.2.1热氧化工艺
2.2.2扩散工艺
2.2.3淀积工艺
2.2.4光刻工艺
2.3CMOS集成电路制造过程
2.3.1晶圆处理
2.3.2CMOS集成电路工艺(前部工序)
2.3.3后部工序
习题
第3章器件设计技术
3.1引言
3.2MOS晶体管的工作原理
3.2.1半导体的表面场效应
3.2.2PN结的单向导电性
3.2.3MOS管的工作原理
3.3MOS晶体管的直流特性
3.3.1NMOS管的电流—电压特性
3.3.2PMOS管的电流—电压特性
3.4反相器直流特性
3.4.1MOS反相器的一般问题
3.4.2电阻负载反相器(E／R)
3.4.3增强型负载反相器(E／E)
3.4.4耗尽型负载反相器(E／D)
3.4.5CMOS反相器
习题
第4章电路参数及性能
4.1MOS晶体管的参数
4.1.1阈值(开启)电压
4.1.2沟道长度调制效应
4.1.3漏—源截止电流
4.1.4直流导通电阻
4.1.5栅—源直流输入电阻·
4.1.6栅—源击穿电压
4.1.7漏—源击穿电压
4.2信号传输延迟
4.2.1CMOS门延迟
4.2.2连线延迟
4.2.3电路扇出延迟
4.2.4大电容负载驱动电路
4.3CMOS电路功耗
4.3.1CMOS电路的静态功耗
4.3.2CMOS电路的动态功耗
4.3.3电路总功耗
4.3.4功耗管理
4.4CMOS电路的闸流效应
4.4.1闸流效应的起因
4.4.2闸流效应的控制
4.5电路模拟HSPICE简介
4.5.1文件格式说明
4.5.2HSPICE应用例子
4.6电路设计例子
习题
第5章逻辑设计技术
5.1MOS管的串、并联特性
5.1.1串联特性
5.1.2并联特性
5.2逻辑门的延迟
5.3传输门
5.3.1NMOS传输门
5.3.2PMOS传输门
5.3.3CMOS传输门
5.4CMOS逻辑结构
5.4.1异或门
5.4.2同或门
5.4.3虚拟NMOS逻辑
5.4.4CMOS骨牌逻辑
5.4.5可编程逻辑阵列
5.4.6多路选择器
5.4.7锁存器和触发器
5.5时钟策略
5.5.1时钟控制系统
5.5.2单相时钟的参数
5.5.3系统时序
5.5.4时钟电路
习题
第6章子系统设计
6.1数据路径运算器
6.1.1加法器
6.1.2二进制计数器
6.1.3寄存器
6.2存储器
6.2.1存储器的结构
6.2.2掩膜编程存储器MROM
6.2.3现场可编程PROM
6.2.4可擦除可编程EPROM
6.2.5电可擦除可编程EEPROM
6.2.6动态随机存储器DRAM
6.2.7静态随机存储器SRAM
6.3控制电路
6.4I／O电路
6.4.1整体结构
6.4.2电源和地线
6.4.3输出压焊块
6.4.4输入压焊块
6.4.5三态和双向压焊块
习题
第7章版图设计技术
7.1引言
7.2版图设计过程
7.3版图设计规则
7.3.1设计规则的内容与作用
7.3.2设计规则的描述
7.3.3CMOS的N阱工艺设计规则
7.3.4设计规则的基础
7.3.5版图设计例子
7.4版图描述语言CIP
7.5版图电学参数计算-
7.5.1电阻的估算
7.5.2电容的估算
习题
第8章系统设计方法与实现技术
8.1系统设计方法
8.1.1结构化设计思想
8.1.2自动设计、中自动设设和手工设计
8.1.3正向设计与反向设计
8.1.4自顶向下设计与自底向上设计
8.1.5基于单元的设计方法与IP复用技术
8.2系统实现技术
8.3门阵列、宏单元阵列及门海
8.3.1门阵列实现技术
8.3.2宏单元阵列模式
8.3.3门海设计模式
8.4标准单元实现方式
8.5现场可编程门阵列
8.6全定制电路设计
8.6.1全定制电路的结构化设计特征
8.6.2几种全定制设计方法
8.6.3不同设计方法比较
8.7设计经济学
8.7.1非循环成本
8.7.2循环成本
8.7.3固定成本
8.8系统芯片SOC设计方法
8.8.1系统芯片的研究背景
8.8.2系统芯片的研究内容
8.8.3软硬件协同设计
8.8.41P核的生成及复用
8.8.5超深亚微米集成电路设计
8.8.6系统芯片设计方法学发展方向
习题
第9章数字系统设计自动化
9.1数字系统设计流程概述
9.1.1数字系统及其设计自动化
9.1.2基于设计自动化的设计流程
9.1.3单元库
9.1.4EDA技术的发展趋势
9.2硬件描述语言
9.2.1VHDL语言
9.2.2VerilogHDL语言
9.3设计分析与模拟
9.4自动综合与设计验证
9.4.1自动综合
9.4.2设计验证
9.5系统测试及封装
9.5.1系统的测试方法
9.5.2系统封装
习题
参考文献

微电子技术的飞速发展，使超大规模集成电路及其相关技术不再仅仅是微电子学科的专门知识，它已成为电子、自动化和计算机等各相关学科需要了解和掌握的基础知识。VLSI及其相关技术是现代信息技术发展的基石，对国民经济起着巨大的推动作用。随着VLSI技术的迅速发展，使VLSI设计专业与相关学科越来越紧密地联系在一起。特别是SOC技术的出现，可以将一个计算机系统集成于一个芯片上，极大地扩展了VLSI技术的应用。在国家有关产业政策的支持下，我国集成电路产业发展迅速，面临难得的发展机遇，需要大批集成电路设计方面的人才。而目前，国内集成电路计算机辅助设计领域的人才缺乏，因此，培养有VLSI设计基础的EDA人才也是经济发展的需要。 本书是信息技术类专业跨学科基础性教材，着重介绍VLSI设计基础知识。其目的是通过对VLSI工艺和设计方法，以及EDA领域研究成果的介绍，使读者了解国内外集成电路技术的发展状况；同时通过集成电路设计方面基础知识的介绍，使读者掌握集成电路设计方面的基本理论和技能。通过本书的学习，读者可初步了解VLSI设计的过程和计算机辅助设计在集成电路设计中的作用，了解和掌握一种EDA设计工具的使用方法，培养在集成电路设计方面的兴趣和能力。 本书分为9章。第1章介绍集成电路的发展、集成电路的设计过程及设计要求、电子设计自动化技术的发展、集成电路设计的表示方法等。第2章简要介绍CMOS集成电路的制造过程，并描述基本的制造步骤。第3章较深入地讨论MOS晶体管的原理、CMOS反相器的直流特性，以及其他常用的基本电路。第4章介绍电路的性能评价，包括电路特性及参数计算、信号传输延迟计算、功耗分析等，以及电路模拟工具SPICE。第5章介绍逻辑设计，包括晶体管的串并联技术、逻辑门的延迟计算、CMOS传输门、CMOS逻辑结构和时钟策略等。第6章介绍子系统，包括数据路径运算器设计、存储器设计、控制电路设计和I／O电路设计。第7章介绍版图设计及版图描述语言CIF。第8章从系统的观点探讨CMOS集成电路的设计方法，介绍全定制和半定制设计方法，及片上系统SOC的设计方法。第9章介绍数字系统设计自动化，包括系统设计流程概述、硬件描述语言VHDL和VerilogHDL、系统测试及封装。 本书由清华大学蔡懿慈和周强编著，本书是根据作者十几年的授课经验，在教学及科研实践的基础上，加以补充、修改和完善的。本书注重系统性、科学性及先进性，内容广泛完整。配合EDA工具的上机实践，可使读者全面了解和掌握VLSI设计的整个流程及设计方法。