CMOS超大规模集成电路设计

页数:712

译者:周润德

出版时间:2012-7

价格:99.00元

isbn号码:9787121174704

丛书系列:国外电子与通信教材系列

具体描述

《国外电子与通信教材系列:CMOS超大规模集成电路设计(第4版)》是本经典教材。本版本反映了近年来集成电路设计领域面貌的迅速变化，突出了延时、功耗、互连和鲁棒性等关键因素的影响。内容涵盖了从系统级到电路级的CMOSVLSI设计方法，介绍了CMOS集成电路的基本原理，设计的基本问题，基本电路和子系统的设计，以及CMOS系统的设计实例（包括一系列当前设计方法和（2MOS的特有问题，以及测试、可测性设计和调试等技术）。全书加强了对业界积累的许多宝贵设计经验的介绍。

作者简介

David Money Harris Associate Professor of Engineering at Harvey Mudd College in Claremont, CA, holds a Ph.D. from Stanford University and S.B. and M.Eng. degrees from MIT. His research interests include CMOS VLSI design, microprocessors, and computer arithmetic. He holds a dozen patents, is the author of three other books in the field of digital design and three hiking guidebooks, and has designed chips at Sun Microsystems, Intel, Hewlett-Packard, and Evans & Sutherland.

Neil Weste is a member of the faculty at the Department of Electronic Engineering, Macquarie University; Adjunct Professor of Electrical Engineering at The University of Adelaide; and Director, Engineering at Cisco’s Wireless Networking Business Unit. He is a Fellow of the IEEE for his contributions to custom IC design, and a peer elected member of the IEEE Solid State Circuits Society. In 1997 he cofounded Radiata Communications (with David Skellern) which designed the first chip sets for the IEEE 802.11a WLAN standard; in 2001 Radiata was acquired by Cisco. He has served as department head at Bell Laboratories; leader of design projects for Symbolics, Inc.; and as president of TLW, Inc., an IC engineering company that completed groundbreaking chip designs for companies such as North American Philips, Analog Devices, AT&T Microelectronics and Thomson Consumer Electronics.

读后感

022912: Still in Chap 1. I like his clear statement on everything and his flow is very smooth. Especially the top level to cell unit make me think about the <Orange's Operating System>. For the MIPS architecture, I use his another book: <Digital Design a...

022912: Still in Chap 1. I like his clear statement on everything and his flow is very smooth. Especially the top level to cell unit make me think about the <Orange's Operating System>. For the MIPS architecture, I use his another book: <Digital Design a...

作者是Mark Horowitz组里曾经的天才学生，年纪轻轻就和Ivan Sutherland一起完成了Logical Effort的完备理论建立，在Domino Circuit Design以及VLSI教学方面是当仁不让的明星。 此书是众多VLSI书中最新最贴近design的一本，虽然它并不叫A Design Perspective。是本用来准备工作...  

作者是Mark Horowitz组里曾经的天才学生，年纪轻轻就和Ivan Sutherland一起完成了Logical Effort的完备理论建立，在Domino Circuit Design以及VLSI教学方面是当仁不让的明星。 此书是众多VLSI书中最新最贴近design的一本，虽然它并不叫A Design Perspective。是本用来准备工作...  

022912: Still in Chap 1. I like his clear statement on everything and his flow is very smooth. Especially the top level to cell unit make me think about the <Orange's Operating System>. For the MIPS architecture, I use his another book: <Digital Design a...

用户评价

拿到这本书，我第一时间就被其丰富的图示和清晰的结构吸引了。我是一名对“模拟电路设计”有浓厚兴趣的工程师，而这本书中对模拟CMOS电路的讲解，让我耳目一新。书中从最基本的MOSFET模型讲起，然后深入到各种模拟电路单元的设计，如电流镜、差分放大器、运算放大器、滤波器等。我尤其喜欢书中对“电流镜”的讲解，它不仅介绍了理想电流镜的原理，还详细分析了各种实际的电流镜结构，如Cascode电流镜、Wilson电流镜等，以及它们在精度、输出阻抗、共模抑制等方面的trade-off。书中对“差分放大器”的设计也进行了深入的剖析，包括其基本结构、关键性能指标（如差模增益、共模抑制比、输入失调电压等）以及如何通过各种技术来优化这些性能。我特别关注了书中关于“噪声分析与抑制”的部分，这对于设计高性能的模拟电路至关重要。书中详细分析了各种噪声的来源（如热噪声、闪烁噪声等），并提供了有效的抑制方法，例如差分结构、滤波技术、电源去耦等。此外，书中还对“模拟版图设计”的技巧进行了介绍，例如如何处理匹配问题、如何进行器件布局等，这让我明白优秀的版图设计对于实现高性能的模拟电路同样重要。

这本书的排版和内容都显得非常专业，尤其是其中关于“EDA工具在CMOS设计中的应用”的章节，给了我很大的启发。虽然书中并未深入讲解具体EDA工具的操作，但它清晰地阐述了在CMOS设计的各个流程中，应该使用哪些类型的EDA工具，以及这些工具在完成哪些任务。例如，在前端设计阶段，它提到了HDL仿真工具、逻辑综合工具；在物理设计阶段，它提到了布局工具、布线工具、物理验证工具（DRC/LVS）；在验证阶段，它提到了静态时序分析工具、功耗分析工具。书中还对这些工具的原理进行了简要的介绍，让我能够更好地理解它们是如何工作的。我特别感兴趣的是书中关于“物理验证”的讲解，它详细阐述了设计规则检查（DRC）和版图与原理图一致性检查（LVS）的重要性，以及它们在确保芯片制造成功中的关键作用。书中还提到了如何利用这些工具来发现和修复版图中的错误。此外，书中还对“形式验证”进行了介绍，这是一种通过数学方法来验证设计的功能正确性的技术。这本书让我能够从一个更高的视角来审视CMOS设计流程，并理解EDA工具在其中扮演的重要角色，这对于我未来更高效地使用这些工具非常有帮助。

我拿到这本书时，正值我开始学习数字集成电路设计，对一些底层的原理感到困惑。这本书对于“CMOS逻辑门设计”的讲解，简直是我学习路上的指明灯。它从最基本的CMOS反相器开始，详细阐述了其工作原理、传输特性曲线，以及如何通过分析晶体管的尺寸来优化其驱动能力和功耗。然后，它逐步扩展到更复杂的逻辑门，如NAND门、NOR门、XOR门等，并详细分析了它们的电路结构、逻辑功能以及关键的性能指标，如传播延迟、噪声容限等。我最喜欢书中关于“逻辑门延迟”的分析，它不仅解释了延迟的来源，如电容负载、驱动强度等，还提供了多种优化手段，例如通过调整门管尺寸、使用更快的逻辑风格等。书中还对“静态噪声容限（SNM）”进行了深入的讲解，这对于理解数字电路的可靠性非常重要。此外，书中还对“CMOS存储单元”（如SRAM单元）的设计进行了详细介绍，包括其基本结构、读写时序以及性能优化。这让我对如何设计可靠且高效的数字电路有了更直观的认识。这本书的优点在于，它能够将复杂的逻辑门设计原理，用清晰易懂的语言和图示解释清楚，让我能够快速掌握核心概念，并将其应用于实际的设计中。

我拿到这本书时，正好是我的毕业设计进入关键阶段，对CMOS电路设计中一些细节的理解有些模糊。这本书的出现，简直是雪中送炭。我最先翻阅的是关于“版图设计”那一章，一直以来，版图设计在我看来都是一个充满“艺术感”但又难以捉摸的领域。但这本书用一种非常系统化、工程化的方式来解读版图，从规则驱动设计（DRC）和版图与原理图一致性（LVS）的理念，到各种工艺规则的详解，再到不同器件的版图实现，都讲得条理清晰。书中提供的例子非常具体，甚至可以带着读者一步步地在EDA工具中进行操作。我特别关注了关于“布局布线”的章节，其中对于信号完整性、电源完整性问题的分析，以及如何通过合理的布局和布线来规避这些问题，让我受益匪浅。书中提到的“等长”和“等时延”的概念，以及如何通过优化来满足时序要求，对于我理解高性能设计的挑战非常有帮助。我还注意到书中对“寄生参数提取”的解释，以及这些参数如何影响电路的实际性能，并且如何通过模型文件来仿真这些影响。这让我不再仅仅停留在理想器件模型上，而是能更贴近实际芯片制造的约束。这本书的优点在于，它不仅仅是理论的堆砌，而是将理论与实践紧密结合，通过大量的图示和实例，让抽象的概念变得生动具体，易于理解和掌握。

这本书的内容严谨而全面，它提供了一种结构化的学习路径，让我能系统地掌握CMOS集成电路设计的各个环节。我目前正在进行一个高速接口的设计，对“时序分析与约束”这一部分的内容尤为关注。书中对于“时序分析”的讲解非常到位，从最基本的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）概念，到复杂的时序路径分析，如组合逻辑路径、触发器到触发器的路径、输入端口到触发器的路径、触发器到输出端口的路径等，都进行了详细的阐述。书中清晰地解释了如何定义这些时序路径，以及如何计算它们的延迟。我最受益的是书中关于“时序约束”的讲解，它详细介绍了各种时序约束的类型，如时钟周期约束、输入延迟约束、输出延迟约束、伪路径约束等，并讲解了如何在设计流程中正确地定义和应用这些约束。书中还对“时序违例”的查找和修复进行了详细指导，提供了多种优化方法，例如调整逻辑、插入流水线、优化时钟树等。我注意到书中还提到了“静态时序分析工具”的使用，以及如何分析其生成的报告，这对于我实际工作中的调试非常有帮助。这本书为我深入理解时序分析和掌握时序约束提供了宝贵的指导，让我能够更自信地进行高速接口的设计。

这本书的语言风格非常接地气，虽然是讲授复杂的集成电路设计，但读起来并不像枯燥的教科书，反而像是一位经验丰富的前辈在娓娓道来。我尤其喜欢它在讲解“数模混合信号设计”部分时，那种循序渐进的引导方式。书中从数模混合信号设计的挑战出发，逐步介绍了各种接口协议、采样理论、量化误差等基础概念。然后，重点讲解了ADC和DAC的设计，包括它们的基本结构、关键性能指标（如分辨率、采样率、线性度等）以及常见的电路实现拓扑。我最感兴趣的是书中关于“噪声分析与抑制”的讨论，这对于设计低噪声模拟电路至关重要。书中不仅详细分析了各种噪声的来源（如热噪声、闪烁噪声等），还提供了有效的抑制方法，例如差分结构、滤波技术、电源去耦等。这让我能更深入地理解如何在实际设计中平衡性能和噪声。此外，书中对“时钟同步与抖动”的讲解也非常专业，这对于高速数字和模拟电路的设计都至关重要。它清晰地阐述了时钟抖动的成因、影响以及如何进行时钟信号的优化和分配。这本书给我最大的感受是，它能够帮助我建立起一个完整的、系统的CMOS设计知识体系，让我明白每一个模块的设计都需要考虑哪些因素，以及如何与前后端设计协同工作。

这本书的内容厚实，但又不显得冗余，每一部分都经过了精心的打磨。我最喜欢它对“CMOS器件模型”的讲解，这部分内容对于理解CMOS电路的本质至关重要。书中从MOSFET的基本物理原理讲起，逐步深入到各种简化模型（如平方律模型、BSIM模型等）的推导和应用。它详细解释了各种参数，如阈值电压、跨导、输出电阻等，以及它们如何影响器件的电学特性。我特别关注了书中关于“寄生效应”的讨论，例如沟道长度调制效应、体效应、漏电等，以及这些效应如何影响器件在不同工作区域下的表现。这让我能更深刻地理解为什么实际电路的性能会与理论计算存在差异。此外，书中还对“工艺变化”对器件参数的影响进行了分析，这对于进行设计鲁棒性分析非常有帮助。我还注意到书中对“版图与电学特性的关系”的阐述，例如器件的宽高比（W/L）如何影响其跨导和输出电阻，以及几何尺寸对寄生电容的影响。这让我明白，优秀的版图设计是实现高性能电路的基础。整本书在器件模型部分，既有深度又不失广度，为后续的电路设计奠定了坚实的基础。

这本书的封面设计就透露着一股严谨的气息，深蓝的底色，金色的字体，给人一种沉甸甸的学术感，这让我对它寄予了很高的期望。拿到手后，立刻翻开，首先映入眼帘的是目录，内容安排得非常合理，从最基础的CMOS器件模型讲起，逐步深入到电路设计、版图设计、时序分析、功耗优化等各个方面，涵盖了整个集成电路设计的流程。我尤其对其中关于“低功耗设计”的部分感到好奇，这在当今移动设备和物联网时代至关重要。书中对于各种低功耗技术的原理、实现方式以及trade-off都进行了详尽的阐述，这对于我这种想要在有限的功耗预算下实现高性能设计的读者来说，无疑是一份宝贵的参考。例如，在介绍时钟门控技术时，书中不仅给出了原理图，还详细分析了在不同场景下的应用和潜在的功耗节省效果，甚至还提到了如何通过静态时序分析工具来验证其有效性。此外，书中对于后端设计流程的讲解也相当到位，包括物理验证、寄生参数提取、布线拥塞等问题，并提供了相应的解决方案和设计指导。这对于我这种侧重于前端逻辑设计的读者来说，拓宽了视野，让我能更全面地理解整个设计链条。整体而言，这本书的内容深度和广度都非常令人满意，适合不同层次的读者，无论是初学者还是有一定经验的设计师，都能从中获益匪浅。

这本书的体量不小，但内容非常充实，让我仿佛置身于一个CMOS设计的知识殿堂。我近期在接触“低功耗设计”方面的课题，而这本书中关于这部分的讲解，让我茅塞顿开。书中详细阐述了功耗的两个主要组成部分：动态功耗和静态功耗。对于动态功耗，它深入分析了其与开关频率、电源电压、负载电容等因素的关系，并介绍了诸如动态电压频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）、流水线技术等降低动态功耗的有效方法。我尤其对“时钟门控”的技术细节很感兴趣，书中详细讲解了如何设计高效的时钟门控逻辑，以及如何通过静态时序分析工具来验证其效果。对于静态功耗，书中详细分析了漏电的来源，如亚阈值漏电、栅极漏电等，并介绍了多种降低静态功耗的策略，例如阈值电压选择性地提升（VT-Hopping）、深亚阈值工作模式、选择性上电等。书中还提到了使用低功耗工艺库以及相关的设计技巧。我特别关注了书中关于“功耗分析工具”的介绍，以及如何利用这些工具来量化功耗，并指导设计优化。这本书为我提供了系统性的低功耗设计思路和实用的技术手段，让我能够更好地应对现代电子系统对功耗日益严苛的要求。

这本书的编排非常有条理，每一章节都像一个独立的模块，但又相互关联，共同构成了一个完整的CMOS设计知识图谱。我比较关注的是书中关于“静态时序分析（STA）”的内容。一直以来，STA都是一个让我觉得有些头疼的环节，因为它涉及到大量的计算和对时序路径的理解。这本书用一种非常直观的方式来解释STA，从基本概念如建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）开始，到复杂的时序路径分析，如组合逻辑路径、时序逻辑路径、时钟门控路径等。书中提供的图例非常清晰，能够帮助我快速理解各种时序约束的含义。我特别受益于书中关于“时序违例（Timing Violation）”的分析，以及如何通过优化设计来解决这些违例，比如调整逻辑深度、插入流水线寄存器、优化时钟树等。书中还介绍了如何使用STA工具来自动化这一过程，并对报告进行解读，这对于我实际工作中的调试非常有帮助。此外，书中还涉及到了“功耗分析”和“功耗优化”，这对我这种需要在性能和功耗之间寻求平衡的设计者来说，非常有价值。它详细介绍了动态功耗和静态功耗的计算方法，以及各种降低功耗的技术，如门控时钟、选择性上电、低功耗库的使用等。

这么好的书竟然才这么点人读过，真心是比大学那本周润德译的拉贝教材强得多。那本更基础一些，那本的内容是这本的一部分，但是这一部翻译质量比那一部高太多，而且章节合理，条目清晰，讲的也很明白。吐血推荐。

讲解还是挺清晰的，但后面没有分器件而是按属性分，不太适应这种逻辑结构。拉贝那本结构倒是更容易接受，但讲解有些地方不太容易理解……

这么好的书竟然才这么点人读过，真心是比大学那本周润德译的拉贝教材强得多。那本更基础一些，那本的内容是这本的一部分，但是这一部翻译质量比那一部高太多，而且章节合理，条目清晰，讲的也很明白。吐血推荐。

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