VLSI设计导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:沈绪榜、杜敏

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:9.5

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isbn号码:9787040053821

丛书系列:

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• 计算机科学与技术（选修）
• 清华计算机
• VLSI
• 集成电路设计
• 数字电路
• 模拟电路
• 半导体
• 电子工程
• 计算机工程
• 芯片设计
• IC设计
• 微电子学

《数字集成电路设计与技术》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字集成电路设计与技术视角。内容涵盖了从基础的晶体管模型到复杂的系统级集成电路（IC）实现，力求在理论深度和实践应用之间取得平衡。本书适合电子工程、计算机工程、微电子学等相关专业的本科生、研究生，以及从事集成电路设计、验证和制造的工程师。 第一部分：基础理论与器件模型 本部分将从最基本的半导体物理原理入手，逐步深入到现代CMOS器件的特性分析。 1.1 半导体物理基础 晶体结构与能带理论： 介绍半导体的晶体结构，如硅的晶格，以及其能带结构，包括价带、导带和禁带宽度。理解电子和空穴在半导体中的行为是理解器件工作原理的基石。 载流子统计： 讲解本征半导体和掺杂半导体中载流子（电子和空穴）浓度的计算，包括费米-狄拉克统计和玻尔兹曼近似。 pn结理论： 详细阐述pn结的形成、势垒电压、耗尽区以及其在外加电压下的行为（正偏、反偏和零偏）。这是构建二极管和三极管的基础。 扩散与漂移： 解释载流子在外加电场作用下的漂移运动以及浓度梯度引起的扩散运动，并推导其关系式。 1.2 MOS晶体管模型 MOS电容器： 分析MOS（金属-氧化物-半导体）结构的电容特性，包括平带电压、阈值电压的推导，以及在不同电压下的表面势（耗尽、反转、积累）。 NMOS与PMOS晶体管： 详细介绍NMOS和PMOS晶体管的结构、工作原理和I-V特性曲线。推导其在亚阈值区、线性区和饱和区下的电流方程，并讨论短沟道效应、漏致势垒降低（DIBL）、亚阈值摆幅（SS）等现代工艺中重要的短沟道效应。 CMOS晶体管模型： 介绍Complementary MOS（CMOS）结构，阐述NMOS和PMOS的互补性如何实现低功耗。推导CMOS反相器的电压传输特性（VTC），分析其噪声容许度（NMOS, NMP）。 寄生效应： 讨论MOS晶体管中的寄生电阻（沟道电阻、接触电阻、引线电阻）和寄生电容（栅-源电容、栅-漏电容、漏-衬底电容、源-衬底电容），这些寄生效应对电路性能有显著影响。 工艺模型： 简要介绍SPICE等电路仿真器中使用的BSIM等MOS晶体管模型，说明其如何精确地描述器件行为。 第二部分：数字逻辑电路设计 本部分将重点关注使用CMOS技术实现数字逻辑功能，并探讨电路的性能、功耗和可靠性。 2.1 组合逻辑电路设计 基本门电路： 设计并分析CMOS反相器、NAND门、NOR门、AND门、OR门、XOR门等基本逻辑门电路的结构、延迟和功耗。 传输门与动态逻辑： 介绍传输门（Transmission Gate）及其在实现某些逻辑功能时的优势，以及动态逻辑（如Ramp门、Domino逻辑）的设计原理、优缺点和潜在问题（如电荷共享、串扰）。 逻辑优化与综合： 讨论如何将逻辑函数转换为逻辑门电路，包括真值表、卡诺图、布尔代数化简等方法，以及使用逻辑综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）进行自动化逻辑综合。 关键路径分析： 讲解关键路径的概念，即决定电路最高运行频率的逻辑路径，以及如何识别和优化关键路径以提高性能。 静态时序分析（STA）： 介绍STA的基本概念，包括时钟周期、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等，以及如何进行时序检查以确保电路在规定频率下可靠工作。 2.2 时序逻辑电路设计 触发器与锁存器： 设计并分析基本的时序电路单元，如SR锁存器、D锁存器、D触发器（边沿触发）、JK触发器、T触发器。重点分析其工作原理、时钟控制和传播延迟。 时钟信号生成与分配： 讨论时钟信号的生成（如PLL、MMCM）和时钟树综合（CTS）技术，以保证时钟信号在芯片各处的低偏斜（Skew）和低抖动（Jitter）。 移位寄存器与计数器： 设计和实现移位寄存器（如SRL）和各种计数器（如同步计数器、异步计数器、环形计数器），并分析它们的功耗和速度。 有限状态机（FSM）： 介绍Mealy型和Moore型有限状态机的设计方法，包括状态图、状态表、状态分配和逻辑实现。 时序电路的综合与验证： 讨论如何使用HDL（Verilog, VHDL）描述时序逻辑，并通过仿真和形式验证来确保其正确性。 2.3 电路性能、功耗与可靠性 延迟分析： 深入分析电路延迟的来源（传播延迟、传输延迟），以及寄生电容、门控（Fan-out）和输入转换速率（Slew Rate）对延迟的影响。 功耗分析： 分为动态功耗（开关功耗、短路功耗）和静态功耗（漏电流）。介绍降低功耗的技术，如时钟门控（Clock Gating）、功率门控（Power Gating）、低功耗设计技术。 可靠性问题： 讨论抗干扰性（Noise Margin）、电迁移（Electromigration）、热效应（Hot Carrier Effect）、闩锁效应（Latch-up）等可靠性问题，以及相应的防护措施。 工艺角与工作条件（PVT）： 讲解工艺（Process）、电压（Voltage）、温度（Temperature）的变化对电路性能的影响，以及如何在不同的PVT条件下进行电路设计和验证。 第三部分：集成电路物理设计与实现 本部分将从逻辑设计转化为物理版图，并探讨芯片制造过程中的关键环节。 3.1 布局布线（Place and Route） 标准单元与宏单元： 介绍设计中使用的标准单元库（Standard Cell Library）和宏单元（Macrocell），以及它们的特点。 物理综合： 解释物理综合的概念，即将逻辑网表映射到物理库中的单元，并进行初步的布局和布线。 布局（Placement）： 讲解标准单元布局的算法，如部位放置（Legalization）、位置优化（Optimization）等，目标是最小化布线长度和消除冲突。 时钟树综合（CTS）： 详细介绍CTS的目标、基本算法（如HTree、SHTree）和优化的重要性，以解决时钟偏斜和抖动问题。 布线（Routing）： 描述布线阶段的主要任务，包括全局布线（Global Routing）和详细布线（Detailed Routing），以及它们在互连线拥塞、长度和延迟方面的权衡。 物理验证： 介绍物理验证的关键环节，包括设计规则检查（DRC - Design Rule Checking）、 eléctricos规则检查（ERC - Electrical Rule Checking）、版图与原理图一致性检查（LVS - Layout Versus Schematic）。 3.2 互连线效应 电阻与电容： 分析互连线中的寄生电阻和电容，以及它们对信号延迟的影响（RC延迟）。 串扰（Crosstalk）： 详细讲解相邻信号线之间的电容耦合产生的串扰效应，以及如何通过布线策略、间距控制等方法来缓解。 信号完整性（SI - Signal Integrity）： 讨论信号完整性问题，包括反射、过冲、下冲等，并介绍常用的检查和修复技术。 3.3 芯片测试与封装 测试机理： 介绍集成电路的功能测试、结构测试和故障模型（如stuck-at故障模型）。 可测试性设计（DFT - Design for Testability）： 讲解DFT的基本技术，如扫描链（Scan Chain）、内建自测试（BIST - Built-In Self-Test）、边界扫描（Boundary Scan）等，以提高测试覆盖率和降低测试成本。 封装与引线键合： 介绍芯片封装的类型（如DIP、QFP、BGA）以及引线键合、倒装芯片等连接技术。 可靠性测试： 简要提及芯片在实际应用中的可靠性测试，如高低温循环测试、加速寿命测试等。 第四部分：先进设计技术与方法 本部分将探讨现代集成电路设计中一些更高级的概念和技术。 4.1 低功耗设计（Low Power Design） 多电压域（Multi-Voltage Domain）： 介绍通过在芯片的不同区域使用不同的电源电压来降低功耗的设计策略。 动态电压和频率调整（DVFS - Dynamic Voltage and Frequency Scaling）： 讲解如何根据实际需求动态调整芯片的工作电压和频率，以实现节能。 亚阈值电路设计（Subthreshold Circuit Design）： 介绍在晶体管低于阈值电压下工作的设计方法，可以实现极低的功耗，但速度较慢。 4.2 高性能设计（High Performance Design） 流水线设计（Pipelining）： 讲解如何将复杂运算分解为多个阶段，通过流水线技术提高吞吐量。 时钟优化技术： 探讨更高级的时钟优化技术，如时钟缓冲树、多时钟域设计、时钟门控的精细化应用。 深亚微米和纳米级工艺的挑战： 讨论在先进工艺节点下面临的挑战，如互连线延迟成为主导、量子效应、设计规则复杂化等。 4.3 设计流程与工具 EDA工具链： 概述现代EDA（Electronic Design Automation）工具在集成电路设计流程中的作用，从前端设计（RTL编写、逻辑综合、静态时序分析）到后端设计（布局布线、物理验证）。 硬件描述语言（HDL）： 介绍Verilog和VHDL等硬件描述语言在数字逻辑设计中的应用。 验证方法学： 强调验证在IC设计中的重要性，介绍功能验证、形式验证、功耗验证、时序验证等。 总结 本书通过系统性的讲解，力求让读者掌握数字集成电路设计所需的理论知识和实践技能。从理解半导体器件的工作原理，到掌握复杂的逻辑电路设计、性能优化，再到最终的物理实现和制造流程，本书为读者提供了一个完整的学习路径。通过丰富的实例和深入的分析，本书旨在培养读者解决实际集成电路设计问题的能力，为未来在集成电路领域的发展奠定坚实的基础。

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这本《信号处理基础》简直是入门者的福音，那些晦涩难懂的傅里叶变换、Z变换，在作者的笔下变得清晰易懂。尤其欣赏作者在讲解离散时间信号与系统时，那种层层递进的逻辑，仿佛有一位经验丰富的教授在你耳边娓娓道来。书中的例题设计得非常巧妙，既覆盖了理论核心，又贴近实际应用场景，让我这个初学者也能很快上手，不再对那些复杂的数学公式感到畏惧。举个例子，关于卷积的阐述，不同于其他教材的枯燥堆砌公式，这本书通过生动的图形演示，将时域和频域的联系展现得淋漓尽致。我已经推荐给身边所有正在学习信号处理的朋友了，相信它能帮助更多人跨过这道技术门槛，真正理解信号背后的物理意义。读完这本书，我感觉自己对数字滤波器的设计也有了全新的认识，不再是死记硬背，而是真正理解了IIR和FIR的内在区别与优劣势。

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这本《面向人工智能的概率论与数理统计》给我的感觉是极其新颖且富有时代气息。它没有冗长地讲述古典概率论的理论推导，而是开篇就引入了贝叶斯网络的结构和推断，将概率论直接置于现代机器学习的背景下进行阐述。对于高斯混合模型（GMM）和EM算法的讲解尤其出色，作者巧妙地将期望最大化过程与信息论中的最大似然估计联系起来，论证严密而不失趣味性。书中的许多练习题都直接取材于深度学习中的梯度推导和正则化方法的选择依据，这极大地增强了知识的实用性，让我明白为什么在特定的AI模型中必须采用特定的统计方法。这本书有效地打破了传统数学教材与应用科学之间的壁垒，是培养具备扎实数学功底的AI人才的绝佳读物，我强烈推荐给所有正在攻读数据科学或机器学习方向的学生。

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我最近翻阅了《计算机体系结构：高级主题》，这本书的风格非常老练和成熟，它不像许多入门教材那样试图涵盖所有内容，而是精准地聚焦于现代处理器设计中最具挑战性的几个领域：乱序执行、缓存一致性协议以及向量化处理。作者在讨论Tomasulo算法时，那份对硬件数据流控制的洞察力简直令人拍案叫绝。书中对于内存墙问题的分析尤为深刻，通过详细对比不同代CPU的性能瓶颈转移，清晰地展示了体系结构设计哲学是如何随着技术进步而演变的。这本书的阅读体验是智力上的享受，它要求读者必须具备一定的预备知识，但一旦攻克难关，你会发现自己对CPU内部运作机制的理解达到了一个全新的层次。它不是一本用来速查的工具书，而是一本需要细细品味的、构建知识体系的基石之作。

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《现代通信原理精讲》这本书的深度和广度都令人印象深刻。我特别关注的是关于MIMO（多输入多输出）系统的章节，作者没有停留在概念的罗列上，而是深入剖析了预编码和迫零检测等关键算法的数学推导过程，虽然过程略显复杂，但每一步的注释都非常到位，确保了读者能够跟上思路。与其他偏向理论的教材相比，本书在信道估计和跟踪方面的讨论非常实用，提供了多种主流的估计算法及其性能分析，这对于我后续进行无线通信系统仿真工作至关重要。虽然篇幅不薄，但排版清晰，图表质量极高，有助于理解高维空间中的信号星座图和决策边界。唯一的期望是，如果能增加一些实际的软件实现案例（比如基于MATLAB或Python的简短代码片段），那就更完美了，但瑕不掩瑜，它无疑是研究生阶段进行专业学习的必备参考书。

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《半导体器件物理与特性》这本书，老实说，一开始我担心它会过于偏重理论物理而显得枯燥，但事实完全出乎我的意料。它在描述MOSFET的I-V特性曲线时，不仅给出了短沟道效应的经典模型，还加入了FinFET等先进器件的初步介绍，显示出作者紧跟前沿的努力。最让我感到惊喜的是，书中对PN结的能量带图解释得非常直观，通过对比不同掺杂浓度下的载流子分布，帮助我真正理解了反型层是如何形成的。这本书的价值在于它搭建了一座从量子力学到宏观器件性能之间的坚实桥梁，使得那些抽象的物理概念（如费米能级、载流子迁移率）都与实际的晶体管参数联系了起来。对于想深入理解芯片制造工艺底层逻辑的工程师来说，这本书提供了坚实的物理基础，值得反复研读。

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