低压低功耗CMOS/BiCMOS超大规模集成电路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:(新加坡)Kiat-Seng Yeo等著、周元兴等译

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-7

价格:49.0

装帧:平装

isbn号码:9787505387126

丛书系列:

图书标签:

• 简体中文
• 中国
• 专业
• 2003
• CMOS
• BiCMOS
• 超大规模集成电路
• 低压
• 低功耗
• 集成电路设计
• VLSI
• 模拟电路
• 数字电路
• 电路设计

《低压低功耗CMOS/BiCMOS超大规模集成电路》 本书聚焦于当今集成电路设计领域至关重要的两大趋势：低压供电与低功耗消耗。随着移动设备、物联网（IoT）以及便携式电子产品的爆炸式增长，对集成电路的能量效率提出了前所未有的挑战。本书深入剖析了如何在这种苛刻的约束条件下，设计和实现高性能、低功耗的超大规模集成电路（VLSI）。 核心技术与设计方法 本书全面覆盖了低压低功耗CMOS和BiCMOS技术在VLSI设计中的应用。首先，将详细阐述CMOS技术在低压下的工作原理和性能瓶颈，以及克服这些瓶颈的策略，包括阈值电压（Vt）调控、亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）优化、以及栅氧化层厚度（Tox）的极端减薄等。对于BiCMOS技术，本书将探讨其如何结合CMOS的低功耗优势和Bipolar器件的高速特性，在实现低功耗的同时提升电路的驱动能力和速度，尤其是在射频（RF）和混合信号集成电路设计中的优势。 在设计方法论方面，本书将系统性地介绍一系列低功耗设计技术。这包括： 动态功耗优化： 详细讲解时钟门控（Clock Gating）、功率门控（Power Gating）等技术，说明如何根据电路活动状态选择性地关闭时钟信号或整个模块的电源，从而显著降低动态功耗。将深入分析不同门控技术的实现细节、权衡以及在不同应用场景下的适用性。 静态功耗（漏电流）管理： 重点介绍各种漏电流抑制技术，如多阈值电压（Multi-Vt）设计、堆叠效应（Stack Effect）、阈值电压升压（Vt Boost）、以及体偏置（Body Biasing）技术。本书将详细解析这些技术的物理原理、电路实现方式及其对性能的影响。 电压频率缩放（DVFS - Dynamic Voltage and Frequency Scaling）： 探讨如何根据应用需求动态调整芯片的工作电压和频率，以在保证性能的前提下最大化功耗节省。将介绍实现DVFS的硬件和软件机制，以及在不同工作模式下的功耗与性能权衡。 低功耗架构设计： 介绍面向低功耗的系统级架构设计原则，例如采用更简单的指令集架构（ISA）、优化数据路径、以及有效利用缓存和内存层次结构。本书还将讨论如何设计低功耗的片上网络（NoC）和互连结构。 软件与硬件协同设计： 强调软件优化在降低功耗方面的作用，包括编译器级别的代码优化、操作系统调度策略以及应用程序级别的功耗管理。本书将探讨软硬件协同设计如何最大化整体功耗效益。 器件与工艺 本书将深入探讨低压低功耗CMOS和BiCMOS器件的特性，包括栅极漏电、亚阈值漏电、穿隧漏电等各种漏电机制的物理根源，以及在先进工艺节点下（如14nm, 10nm及以下）的特殊挑战。将详细介绍应变技术（Strained Silicon）、高介电常数（High-k）栅介质、金属栅（Metal Gate）等关键工艺技术如何帮助改善器件性能和降低功耗。对于BiCMOS技术，将重点分析其高性能Bipolar器件（如SiGe HBT）与CMOS器件的集成优势，以及如何在低压下优化其性能。 电路与系统设计实例 为了让理论知识更具实践指导意义，本书将包含多个不同类别的低压低功耗CMOS/BiCMOS集成电路设计实例。这些实例将涵盖： 低功耗数字电路： 包括高性能处理器核心、数字信号处理器（DSP）、以及各种专用集成电路（ASIC）的设计，重点展示在这些领域应用的功耗优化技术。 低功耗模拟电路： 如低功耗数据转换器（ADC/DAC）、低压差分信号（LVDS）收发器、以及射频（RF）前端模块。本书将分析在低压下设计高性能模拟电路的挑战，以及所采用的特定设计技巧。 混合信号集成电路： 探讨如何将数字和模拟部分进行有效整合，以实现整体系统的低功耗目标。 电源管理集成电路（PMIC）： 介绍低功耗DC-DC转换器、低压差分稳压器（LDO）等电源管理单元的设计，它们是实现整体系统低功耗的关键。 仿真与验证 本书还将详细介绍在低压低功耗集成电路设计流程中，如何进行精确的功耗仿真和验证。内容将包括： 功耗建模： 介绍不同层级的功耗建模技术，从晶体管级到系统级。 仿真工具与方法： 讨论业界主流的功耗仿真工具，以及如何利用这些工具进行静态功耗分析、动态功耗分析、以及热效应仿真。 低功耗验证策略： 介绍如何设计有效的验证平台和测试用例，以确保低功耗设计在各种工作场景下都能满足设计指标。 挑战与未来趋势 最后，本书将展望低压低功耗CMOS/BiCMOS集成电路设计的未来挑战与发展趋势。这包括应对更先进工艺节点的物理限制、探索新兴的低功耗技术（如忆阻器、相变存储器等与CMOS/BiCMOS的结合）、以及在人工智能（AI）和机器学习（ML）等新兴应用领域对低功耗高性能计算的需求。 本书旨在为集成电路设计工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考书。通过掌握本书介绍的理论知识和设计方法，读者将能够设计出在功耗和性能之间达到最佳平衡的下一代集成电路产品。

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阅读这本书的过程，更像是一场智力上的“拉力赛”，需要极大的专注力和持续的推导练习。我印象最深的是其中关于“电荷泵”和“低压启动电路”的章节。作者没有简单地罗列几种电路结构，而是通过详细的瞬态分析，对比了它们在启动时间和功耗预算之间的权衡。特别是对多级电荷泵的效率损失模型建立，考虑了晶体管的匹配偏差和衬底噪声耦合的影响，这在其他教材中是极其少见的。这种对实际制造工艺限制的深度考量，体现了作者深厚的行业背景。如果你是那种喜欢刨根问底，一定要弄清楚“为什么是这样”而不是“就这样”的读者，这本书会让你感到非常过瘾。它强迫你用最基本的物理定律去解释复杂的集成电路现象，这才是真正强大的工程能力所在。

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总结一下我对这本书的整体感受：这是一本“慢热”但后劲十足的著作。它的排版和图示风格相当传统，缺乏现代教材那种醒目的色彩和流程图引导，初次接触可能会觉得有些枯燥。然而，一旦你沉下心去啃读那些关于噪声容限、电压裕度（Voltage Headroom）的探讨，你会发现它所奠定的基础是多么的牢固。这本书没有过多涉及新兴的FD-SOI技术或FinFET器件在超低压下的新特性，它更侧重于对传统CMOS/BiCMOS架构在性能极限边界的探索和挖掘。对于那些希望通过掌握最底层的物理和电路原理，从而在未来任何新工艺节点中都能游刃有余的设计师而言，这本书提供的是一种永不过时的思维框架和分析工具，是工具箱里最值得信赖的“榔头和凿子”，而非那些光鲜亮丽的预制件。

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拿到这本书的时候，我原本期待能在其中找到大量关于现代低功耗IP核或成熟设计流的介绍，但事实是，它更偏向于“教你如何造轮子”，而非“教你如何使用现成的车”。它的大部分篇幅都聚焦于底层器件和基本逻辑单元的优化上。例如，书中对各种低功耗锁相环（PLL）或延迟锁定环（DLL）的静态功耗分析，采用了一种非常系统化的方法，将系统级的功耗分解到每一个晶体管级别，再通过蒙特卡洛仿真来验证其统计学意义上的可靠性。这种自底向上的分析方法，对于追求极限性能的领域，比如物联网传感器前端或者某些特定的DSP模块，无疑是极具价值的。不过，对于那些需要快速应用现有EDA工具链来实现低功耗设计的读者来说，可能需要配合其他侧重工具和流程的书籍一起阅读，这本书更多是提供设计思想的源头活水。

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这本书的行文风格，怎么说呢，更像是一位经验极其丰富、但性格略显古板的资深教授在给你上课。它很少使用花哨的比喻或者生动的案例来辅助理解，全篇几乎都是教科书式的严谨论述。我尤其欣赏它在“功耗优化”这一主题上的处理方式。它不仅仅停留在讲解降低开关功耗和短路功耗的常规方法，而是深入剖析了在超低电压下，如何通过精妙的电路拓扑设计来应对亚阈值漏电带来的挑战。书中有一章专门讨论了近阈值和亚阈值工作模式下的电路设计，这里面涉及到的自举技术、电压补偿电路的细节推导，简直是为实际的低功耗芯片设计提供了“独门秘籍”。坦率地说，初学者可能会觉得有些晦涩难懂，因为它要求读者具备扎实的模拟电路基础，但对于有一定经验的工程师来说，这本书提供了升级思维高度的视角，让你从“能用”到“用得好、用得巧”的跨越。

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这本书的封面设计得相当朴实，封面上印着密密麻麻的电路图和一些专业术语的缩写，一下子就让人感觉这是一本非常硬核的专业教材。我记得当初翻开第一页时，就被那大量的数学公式和严谨的理论推导给镇住了。作者似乎非常注重基础理论的深度挖掘，从半导体物理的本征特性开始讲起，层层递进地构建了整个低压低功耗设计体系的理论框架。比如，关于亚阈值导电效应的分析，书中给出了好几种模型，并且详细对比了它们的适用范围和精度，那种对细节的执着程度，对于想在这一领域深耕的研究生来说，绝对是宝藏。书中对晶体管的尺寸效应、工艺角的依赖性讨论得极为透彻，让人不得不佩服作者对集成电路设计流程的全面掌控力。如果有人想从零开始构建对CMOS/BiCMOS器件特性的深刻理解，这本书提供了非常坚实、几乎是无可挑剔的理论基石。读完关于MOSFET的章节，感觉自己对MOS管的“脾气秉性”都摸得一清二楚了，不再是那种停留在教科书表层概念的理解了。

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只把涉及到器件模型的章节看了，以后遇到BiCMOS电路有机会再做参考

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只把涉及到器件模型的章节看了，以后遇到BiCMOS电路有机会再做参考

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只把涉及到器件模型的章节看了，以后遇到BiCMOS电路有机会再做参考