电子设计自动化应用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:376

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出版时间:2004-11

价格:30.50元

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isbn号码:9787040156010

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• 电子设计自动化
• EDA
• 集成电路
• 数字电路
• 模拟电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 电路设计

书籍简介：芯片制造的艺术与科学 聚焦前沿半导体工艺、先进封装技术与新一代集成电路设计方法 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，解析当代半导体产业驱动力——从最底层的材料科学到复杂的系统级集成。我们避开了对传统EDA工具链的直接讲解，转而聚焦于驱动这些工具和流程的根本物理原理、材料创新以及面向未来的系统架构挑战。 本书内容面向对集成电路制造、先进封装技术、新型半导体器件物理以及超大规模集成电路（VLSI）系统设计有浓厚兴趣的工程师、研究人员和高年级本科生。 --- 第一部分：半导体材料与器件物理的深层探索 本部分深入探讨了支撑现代计算能力的物质基础，分析了硅基及其后继材料在性能极限下面临的物理瓶颈与工程突破。 第一章：后摩尔时代的材料科学前沿 传统的硅CMOS（互补金属氧化物半导体）技术正逼近其物理极限。本章将详细介绍为突破这些限制而开发的下一代半导体材料体系。 1.1 功函数工程与高迁移率材料： 分析了如何通过精确控制金属栅极的功函数来优化晶体管的阈值电压，以及SOI（绝缘体上硅）结构在降低短沟道效应和寄生电容方面的优势。重点讨论了锗（Ge）和III-V族化合物（如InGaAs）在高性能晶体管中的应用潜力，及其在异质结双极型晶体管（HBT）和HEMT（高电子迁移率晶体管）中的具体实现。 1.2 二维材料的崛起： 详细阐述了石墨烯、二硫化钼（MoS2）等二维材料的原子级厚度、超高的载流子迁移率以及极佳的电学调控特性。讨论了如何克服其在宏观尺度制备、接触电阻以及带隙工程化方面的挑战，为开发下一代超薄、低功耗晶体管提供理论基础。 1.3 铁电与相变材料在存储领域的应用： 区别于传统的电荷存储（如Flash），本章深入探讨了基于材料相变（如PCM，相变存储器）和电场诱导极化（如FeFET，铁电场效应晶体管）的新型非易失性存储技术。分析了其操作机制、耐久性限制及其在近存算一体架构中的独特价值。 第二章：晶体管结构与短沟道效应的精确控制 理解器件物理是进行有效设计的先决条件。本章聚焦于结构工程如何应对纳米尺度下的量子效应和寄生效应。 2.1 FinFET到GAA的演进： 全面解析了FinFET（鳍式场效应晶体管）的结构优势，特别是其对栅极控制能力的增强。随后，重点剖析了GAA（全环绕栅极）晶体管，尤其是Nanosheet和Nanowire架构，如何实现更精细的静电控制和电流驱动能力，并讨论了静电模型如何从二维近似过渡到三维空间分析。 2.2 隧穿电流与亚阈值摆幅（SS）的物理极限： 深入分析了由于薄栅氧层和短沟道效应导致的源漏隧穿电流机制。探讨了如何通过优化氧化物/半导体界面质量和采用高介电常数（High-k）材料来减小栅极漏电，同时审视了亚阈值摆幅（SS）在接近热力学极限（60mV/decade）时对电路静态功耗的决定性影响。 2.3 载流子输运模型： 介绍了从漂移-扩散模型到更复杂的蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟方法在描述纳米器件中高场、高载流子密度输运时的适用性。 --- 第二部分：超越摩尔的集成技术：先进封装与异构系统集成 随着单个芯片上的晶体管数量增长放缓，系统性能的提升越来越依赖于如何将多个功能块高效地连接起来。本部分专注于先进封装技术对系统级性能的重塑。 第三章：三维集成电路（3D-IC）的挑战与机遇 三维堆叠提供了更短的互连距离和更高的I/O密度，是实现异构集成的核心手段。 3.1 硅通孔（TSV）技术详解： 详细分析了TSV（Through-Silicon Via）的制造流程，包括深孔刻蚀、介质隔离、铜填充和TSV的电学/热学特性。讨论了TSV寄生电容、电感和电阻对信号完整性的影响，以及在不同堆叠方案（如内存-逻辑堆叠）中的优化策略。 3.2 键合与对准精度： 探讨了在纳米尺度下实现高精度芯片对准（Alignment）和可靠键合（Bonding）的技术，包括直接键合（Direct Bonding）、混合键合（Hybrid Bonding）的工艺窗口和良率影响因素。重点分析了热应力管理在多层堆叠结构中的重要性。 3.3 散热与热完整性： 随着堆叠层数的增加，散热成为关键瓶颈。本章分析了先进的散热技术，如微流体散热、导热垫（TIMs）的选择，以及如何通过系统化的热建模来保证在不同工作负载下的可靠性。 第四章：系统级封装（SiP）与异构集成平台 本章关注如何将不同工艺节点、不同材料的芯片（如CMOS逻辑、III-V光电子、MEMS传感器）集成在一个封装内。 4.1 扇出（Fan-Out）与嵌入式技术： 分析了扇出型晶圆级封装（FOWLP）如何通过重布线层（RDL）扩展I/O边界，以及在2.5D/3D集成中，使用硅中介层（Interposer）或无中介层的技术方案的权衡。讨论了超窄间距（Ultra-Fine Pitch）的再布线技术及其对信号串扰的控制。 4.2 光电子集成（PIC）： 探讨了将光子器件（如激光器、调制器、探测器）与电子驱动电路在同一个封装或基板上集成的关键技术。讨论了硅光子学（Silicon Photonics）中光波导的损耗机制、耦合效率以及如何实现低功耗的光电转换。 4.3 异构计算的互连架构： 概述了用于连接不同功能区块（CPU、GPU、AI加速器、专用存储器）的高速片间/芯间接口标准（如UCIe的物理层和协议层），以及如何通过高效的缓存一致性协议和通信架构来最大化异构系统的整体吞吐量。 --- 第三部分：面向未来的计算范式与物理实现 本部分超越传统的冯·诺依曼架构，展望了在特定应用场景下，如何利用物理学原理直接进行计算，以及新的计算模型对底层硬件提出的要求。 第五章：内存计算（In-Memory Computing）与神经形态硬件 为了克服存储墙和数据搬运的巨大能耗，本章探讨了将计算逻辑直接嵌入存储单元的技术。 5.1 跨界存储器的计算潜力： 详细分析了利用电阻式随机存取存储器（RRAM）或磁阻随机存取存储器（MRAM）的非线性特性，实现乘累加（MAC）运算的电路实现。讨论了如何通过阵列化设计来并行化矩阵运算，并分析了模拟域计算带来的精度损失与功耗节省的平衡点。 5.2 脉冲神经网络（SNN）的硬件加速： 介绍了SNN的基本工作原理及其对事件驱动（Event-Driven）硬件的需求。分析了如何设计低功耗、高密度的突触权重存储单元和神经元模型，以模拟生物大脑的稀疏、异步计算特性。 第六章：新型物理计算原语 本章考察了完全基于新型物理现象的计算方法，这些方法可能在某些特定问题上展现出超越传统数字逻辑的效率。 6.1 量子比特的物理基础与退相干控制： 概述了超导、离子阱、拓扑量子比特等主流技术平台的物理实现原理。重点讨论了环境噪声如何导致量子比特的退相干，以及量子纠错码（QEC）在维持计算保真度中的核心作用。 6.2 模拟退火与晶格计算： 探讨了基于非线性振荡器网络或光场干涉的模拟计算方法，它们在解决优化问题（如旅行商问题）时展现出的并行性和速度优势。讨论了这些方法向通用计算迁移的固有局限性。 --- 本书结构旨在引导读者从微观的材料物理出发，逐步理解如何通过创新的器件结构和先进的系统封装技术，最终实现超越传统设计流程的新一代高性能、低功耗计算平台。其核心关注点始终围绕“如何更有效地组织物质和能量，以实现信息处理”这一根本问题。

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我一直认为，优秀的电子工程师不仅要有扎实的理论功底，更要具备将理论转化为实践的能力。这本书的书名“电子设计自动化应用技术”让我联想到，它可能会在如何应用自动化技术解决实际设计难题方面提供一些独到的见解。我希望书中能够详细介绍一些常见的电子设计挑战，以及自动化技术是如何被用来应对这些挑战的。例如，在处理复杂的多层PCB设计时，自动化工具如何帮助我解决布线拥挤、信号耦合等问题。我还希望了解，在进行产品的小批量试制和量产阶段，自动化设计流程如何帮助我们提高良品率和降低成本。

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从我的角度来看，一本好的技术书籍，不仅仅是知识的传递，更应该是一种思维方式的引导。这本书的书名让我觉得它可能会在如何更高效、更智能地进行电子设计方面提供一些新的思路。我非常希望它能够不仅仅停留在对各个EDA工具功能的罗列，而是能够深入探讨自动化技术背后的设计理念和方法论。例如，它是否能够帮助我理解如何根据不同的项目需求，来构建一套最优化的自动化设计流程？或者，它是否能够提供一些关于如何进行设计验证和调试的自动化策略，以确保最终产品的可靠性？

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这本书我拿到手已经有一段时间了，虽然封面设计得比较简洁，但散发出的专业感却扑面而来。作为一名一直以来都在探索电子设计领域边缘，并且对新的技术和方法论充满好奇的学习者，我非常期待能够通过这本书获得更系统、更深入的知识。尤其是在当前电子产品更新迭代速度极快的时代，掌握高效的设计流程和先进的工具显得尤为重要。我个人一直认为，理论知识的学习固然是基础，但更关键的是如何将这些理论应用到实际的工程项目中，解决真实世界中遇到的问题。因此，我在阅读时，会非常关注书中是否提供了切实可行的案例分析，是否能够引导我去思考如何将抽象的概念转化为具体的设计方案。

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我对这本书的期待，很大程度上源于我对当前电子设计行业面临挑战的认知。从摩尔定律的放缓，到日益增长的功耗和散热问题，再到复杂SoC设计带来的巨大工程管理压力，每一个环节都需要更智能、更高效的解决方案。这本书的“应用技术”这个词，让我觉得它可能会聚焦于解决这些实际问题的方法论。我尤其想了解，在面对越来越复杂的电路和越来越严苛的性能指标时，自动化设计工具是如何帮助工程师克服这些技术瓶颈的。例如，在模拟电路设计中，如何利用自动化技术来优化性能参数，在数字电路设计中，如何通过自动化流程来确保时序收敛。

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作为一个对电子工程领域的新兴技术保持高度关注的开发者，我一直致力于学习能够提升我工作效率和设计质量的新方法。这本书的书名“电子设计自动化应用技术”恰好击中了我对于“技术”和“应用”结合的强烈需求。我希望这本书能够深入讲解当前在电子设计领域最为前沿的自动化技术，并且这些技术都能够有具体的应用案例作为支撑，让我能够理解它们在实际工程中的价值。例如，我对于基于机器学习的EDA工具非常感兴趣，它们是否能够帮助我进行更智能的布局布线，或者更准确的仿真预测？

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我是一名在校的电子信息工程专业的学生，正在努力构建扎实的专业基础，为未来的职业生涯做准备。我对电子设计自动化技术有着浓厚的学习兴趣，因为我知道这是现代电子产品开发不可或缺的关键环节。这本书的出现，对我来说就像是获得了一份宝贵的学习指南。我希望它能够清晰地解释自动化在不同设计阶段的应用，比如原理图设计、PCB布局布线、信号完整性分析、电源完整性分析以及后端的版图设计等。如果书中能够提供一些关于如何选择和使用不同EDA软件的比较和建议，那我将会受益匪浅。

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当我看到这本书的书名时，我立刻联想到我在学习过程中遇到的一些困惑。我曾花费大量时间去学习和掌握各种EDA工具的操作细节，但往往在实际项目中，会因为对整体设计流程的理解不足，而事倍功半。我希望这本书能够提供一种更全局的视角，让我明白这些工具在整个电子设计生命周期中的位置和作用。它是否能够引导我如何建立一个高效的设计流程，并在这个流程中恰当地引入自动化技术？我希望它不仅仅是工具的使用手册，更是关于如何“用好”工具，如何让工具服务于我的设计目标。

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我一直对嵌入式系统的设计流程有着浓厚的兴趣，特别是如何从需求分析到硬件选型，再到软件开发和最终的系统集成。这本书的名字让我觉得它可能会在这方面提供一些宝贵的见解。我希望它不仅仅停留在对单一EDA工具的介绍，而是能够更宏观地展现整个电子设计流程中，自动化技术所扮演的角色。例如，在PCB布局布线阶段，自动化工具如何帮助我优化信号完整性，减少电磁干扰；在FPGA设计中，高层次综合（HLS）技术是否得到了充分的阐释，它如何帮助我从C/C++等高级语言高效生成硬件描述语言（HDL）代码。如果书中能够提供一些关于如何进行系统级验证和仿真的方法，那就更完美了。

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说实话，我对于“自动化”这个词汇，在电子设计领域一直抱有一种又期待又略带怀疑的态度。一方面，我渴望通过自动化技术来提升设计的效率，减少人为错误，从而加速产品上市的周期；另一方面，我又担心过度依赖自动化会削弱设计师的创造力和对细节的把控能力。所以，我在翻阅这本书的时候，特别留意书中对于自动化工具的介绍，以及这些工具是如何与设计师协同工作的。我希望看到的是一种“人机协作”的模式，而不是简单的机器取代人。如果书中能够详细阐述自动化在哪些环节可以发挥最大的作用，以及如何根据不同的设计需求来选择和配置相应的自动化工具，那将对我非常有启发。

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我作为一名电子行业的从业者，深知技术更新换代的迅猛。我一直在寻找能够帮助我跟上行业步伐，提升自身专业技能的书籍。这本书的书名，让我觉得它可能聚焦于当前电子设计领域最实用、最前沿的自动化应用技术。我希望它能够详细阐述如何在实际的工程项目中，有效地利用自动化工具来解决复杂的设计问题，并提高工作效率。例如，在FPGA设计流程中，高层次综合（HLS）技术能够如何帮助我加速开发周期，或者在PCB设计中，智能布局布线算法能够如何帮助我优化性能和功耗。如果书中能够提供一些关于自动化设计流程的优化和实践经验，那将对我非常有价值。

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