集成電路版圖設計項目式教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉锡鋒 編

圖書標籤:

• 集成電路
• 版圖設計
• IC設計
• EDA工具
• 項目式教學
• 電路設計
• 半導體
• 電子工程
• 數字電路
• 模擬電路

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121228988

版次：1

商品編碼：11555155

包裝：平裝

叢書名： 全國高等職業教育規劃教材?精品與示範係列

開本：16開

齣版時間：2014-09-01

用紙：膠版紙

頁數：188

字數：300000

正文語種：中文

內容簡介

本書按照職業教育新的教學改革要求，根據微電子行業崗位技能的實際需要，以“集成電路版圖設計”這一工作任務為主綫，結閤作者多年的企業與教學經驗，以及本課程項目化內容改革成果進行編寫。本書主要內容包括集成電路設計基礎、集成電路版圖設計原理及版圖識彆、Unix/Linux操作係統及常用命令、Cadence集成電路設計軟件基本操作、常用元器件的版圖、CMOS反相器版圖設計、CMOS單元邏輯門版圖設計、CMOS組閤邏輯電路版圖設計、CMOS D觸發器版圖設計。通過項目任務詳細介紹瞭集成電路版圖設計的方法、流程、要點和技巧等，以及多種集成電路設計驗證工具的使用操作。
本書提供免費的電子教學課件、習題參考答案及精品課網站，詳見前言。

作者簡介

劉锡鋒 男，碩士學位，畢業於貴州大學微電子學與固體電子學專業，曾在锡華潤上華半導體有限公司工作6年，擔任技術工程師，現在江蘇信息職業技術學院電信係從事微電子專業的教學和研究工作，主持和參與多項教學與科研項目。

目錄

項目1 集成電路設計基礎 （1）
1．1 集成電路製造流程 （3）
1．2 集成電路設計的地位和作用 （5）
1．3 學習集成電路設計要求掌握的課程知識 （5）
1．4 集成電路設計的分類 （6）

項目2 集成電路版圖設計原理及版圖識彆 （8）
2．1 集成電路設計的一般流程 （9）
2．2 集成電路設計的特點 （9）
2．3 集成電路版圖的識彆 （10）
2．4 集成電路版圖分析軟件 （13）

項目3 Unix/Linux操作係統及常用命令 （14）
3．1 工作站與個人電腦 （15）
3．2 Unix與Linux係統 （15）
3．3 虛擬機係統與Linux命令 （18）
3．4 Linux常用命令 （20）
操作練習與思考1 （22）

項目4 Cadence集成電路設計軟件基本操作 （23）
4．1 Cadence軟件的特點 （24）
4．2 Cadence登錄及使用 （24）
4．2．1 啓動Cadence （24）
4．2．2 一些必需的啓動設置 （26）
4．3 庫文件的建立 （27）
4．3．1 庫和庫文件 （27）
4．3．2 建立庫 （28）
4．4 報警處理及Library管理 （31）
操作練習與思考2 （32）

項目5 常用元器件的版圖 （33）
5．1 電阻版圖 （34）
5．1．1 集成電路中電阻的計算與繪製 （34）
5．1．2 版圖中電阻的分類 （36）
5．2 電容版圖 （39）
5．2．1 集成電路中電容的測算 （39）
5．2．2 MOS集成電路中常用的電容 （40）
5．3 二極管、三極管版圖 （42）
5．3．1 二極管版圖 （42）
5．3．2 三極管版圖 （43）
5．4 MOS場效應管版圖 （45）
5．4．1 MOS場效應管結構 （45）
5．4．2 MOS場效應管版圖 （46）
操作練習與思考3 （47）

項目6 CMOS反相器版圖設計 （48）
6．1 CMOS反相器schematic電路設計 （49）
6．1．1 CMOS反相器工作原理 （49）
6．1．2 建立Cellview視圖文件 （50）
6．1．3 連綫及完成電路圖繪製 （54）
操作練習與思考4 （56）
6．2 CMOS反相器電路仿真 （56）
6．2．1 仿真信號設置 （56）
6．2．2 仿真環境參數設置 （61）
6．2．3 運行電路仿真 （65）
操作練習與思考5 （66）
6．3 CMOS反相器版圖繪製 （66）
6．3．1 版圖的設計規則 （66）
6．3．2 建立版圖文件 （68）
6．3．3 繪製版圖 （70）
6．3．4 實物版圖 （78）
操作練習與思考6 （78）
6．4 Cadence版圖提取及物理驗證 （78）
6．4．1 版圖物理驗證的概念和項目 （78）
6．4．2 版圖設計規則驗證DRC（Design Rule Check） （79）
6．4．3 版圖提取EXT（extraction） （82）
6．4．4 電路版圖對比LVS（Layout Versus Schematic） （86）
操作練習與思考7 （89）

項目7 CMOS單元邏輯門版圖設計 （90）
7．1 CMOS與非門schematic電路設計 （91）
7．1．1 使用Library Manager對庫管理 （91）
7．1．2 CMOS與非門電路原理及電路圖繪製 （93）
7．2 CMOS與非門電路仿真 （94）
操作練習與思考8 （95）
7．3 電路圖層級化symbol視圖建立與Descent View （96）
7．3．1 電路的電學符號及電路設計的層次化 （96）
7．3．2 CMOS電路的symbol視圖建立及Decent View （97）
7．3．3 低級電路層次視圖Descend View的觀察 （100）
7．3．4 門級以上電路的Cadence驗證 （101）
操作練習與思考9 （102）
7．4 CMOS與非門版圖繪製 （102）
7．4．1 設計單元庫的建立 （102）
7．4．2 元器件的擺放和布局布綫 （103）
7．4．3 實物CMOS與非門版圖 （106）
7．5 與非門版圖物理驗證 （108）
7．5．1 與非門版圖DRC驗證 （108）
7．5．2 與非門版圖的提取與LVS （109）
7．5．3 版圖中標簽（Label）與Pin端口的添加 （111）
7．5．4 利用LVS驗證工具分析版圖網錶 （114）
操作練習與思考10 （116）

項目8 CMOS組閤邏輯電路版圖設計 （117）
8．1 CMOS組閤邏輯電路設計 （118）
8．1．1 四端MOS器件和三端MOS器件 （118）
8．1．2 組閤邏輯電路設計 （120）
8．1．3 化簡電路 （121）
8．2 CMOS組閤邏輯電路仿真 （123）
操作練習與思考11 （124）
8．3 CMOS組閤邏輯電路版圖繪製及LSW設置 （124）
8．3．1 MOS器件的襯底電位版圖實現 （124）
8．3．2 LSW圖層的添加和修改 （126）
8．4 組閤邏輯電路版圖繪製及驗證 （129）
8．4．1 電路的布局、布綫方法 （129）
8．4．2 根據電路繪製組閤邏輯電路版圖 （130）
8．4．3 組閤邏輯電路實物版圖 （130）
8．4．4 版圖DIVA驗證 （131）
8．4．5 版圖Dracula DRC驗證 （132）
8．4．6 版圖Dracula LVS驗證 （139）
操作練習與思考12 （146）

項目9 CMOS D觸發器版圖設計 （147）
9．1 CMOS D觸發器電路設計 （148）
9．1．1 與非門構建CMOS D觸發器的電路原理 （148）
9．1．2 與非門CMOS D觸發器schematic圖設計 （149）
9．1．3 傳輸門與反相器構建的主從邊沿觸發器 （150）
9．2 CMOS D觸發器電路仿真 （154）
9．2．1 仿真信號設置 （154）
9．2．2 電路仿真結果 （154）
9．3 標準單元CMOS D觸發器版圖繪製 （155）
9．3．1 標準單元與APR （155）
9．3．2 金屬走綫規則與pitch設定 （156）
9．3．3 標準單元繪製方法 （159）
9．4 基於Calibre工具完成觸發器版圖驗證 （162）
9．4．1 Calibre工具介紹 （162）
9．4．2 Calibre驗證觸發器標準單元DRC （164）
9．4．3 Calibre驗證觸發器標準單元LVS （169）
9．4．4 其他驗證工具的物理驗證結果 （176）
操作練習與思考13 （178）

前言/序言

集成電路版圖設計項目式教程：從原理到實踐的實戰演練 集成電路（IC）是現代電子設備的核心，其精妙的性能和強大的功能都離不開精密的版圖設計。本書《集成電路版圖設計項目式教程》旨在帶領讀者深入理解集成電路版圖設計的核心原理，並著重於通過項目實踐的方式，讓讀者掌握從概念到最終可製造版圖的完整流程。本書不僅僅是理論知識的堆砌，更是一本兼具指導性和操作性的實戰指南，適閤所有希望在集成電路設計領域打下堅實基礎的學習者。 本書的核心理念：項目驅動，理論與實踐緊密結閤 在集成電路設計這一高度工程化的領域，單純的理論學習往往難以應對復雜的實際問題。本書打破瞭傳統教材的固有模式，將項目式學習作為貫穿始終的主綫。每一個章節都圍繞著一個或多個具體項目展開，讀者將跟隨項目的進展，逐步學習並應用相關的版圖設計知識和技能。這種“在做中學”的學習方式，能夠有效加深理解，提升解決問題的能力，並培養麵嚮實際工程的思維模式。 內容結構與章節概覽：循序漸進，全麵覆蓋 本書共分為 XX 章（請根據實際書籍內容填寫章節數），其結構設計力求邏輯清晰，循序漸進，確保讀者能夠逐步建立起完整的知識體係。 第一部分：基礎理論與環境搭建 第一章：集成電路設計概覽與版圖基礎 本章將為讀者勾勒齣集成電路設計的宏觀圖景，介紹IC設計的基本流程，包括功能定義、邏輯設計、物理設計等關鍵環節。 重點闡述版圖設計的概念、作用及其在整個IC設計流程中的地位。 詳細介紹MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）等基本器件的物理結構和電學特性，為後續版圖繪製奠定基礎。 引入CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝的基本概念，解釋其工作原理和在現代IC設計中的重要性。 介紹版圖設計中常用的工藝規則（Design Rules），講解其重要性以及不同的工藝節點對規則的影響。 項目引入： 搭建集成電路設計環境。本章將指導讀者安裝和配置常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence Virtuoso、Synopsys L-Edit等，熟悉基本的用戶界麵和操作方法，為接下來的項目實踐做好準備。 第二章：版圖編輯工具與基本操作 本章將深入講解選定的EDA版圖編輯工具的核心功能，包括創建、編輯、選擇、復製、移動、鏇轉、縮放等基本幾何操作。 詳細介紹層（Layer）的概念，包括P-Well、N-Well、Poly、Metal Layers（M1, M2, ...）、Via等，理解不同層在版圖中的作用。 講解繪製基本圖形（矩形、綫條、圓等）的方法，以及如何通過組閤和布爾運算（AND, OR, NOT, XOR）創建復雜的形狀。 介紹如何使用參數化單元（Parametric Cells）來提高設計效率。 項目實踐： 繪製單個MOSFET的版圖。讀者將親手繪製N-MOS和P-MOS晶體管的版圖，理解源區（Source）、漏區（Drain）、柵極（Gate）、襯底（Substrate）等關鍵部分的版圖實現，並根據工藝規則進行約束。 第二部分：核心版圖設計技術與項目演練 第三章：標準單元（Standard Cells）的版圖設計 本章將聚焦於集成電路設計中最基本的構建模塊——標準單元。 詳細介紹標準單元的設計原則，包括高度統一、寬度可變、連接規則等。 講解如何根據邏輯功能（如INV, NAND, NOR, DFF等）設計相應的CMOS標準單元版圖。 重點關注單元的布局、布綫、電源/地綫連接、信號綫連接等細節。 項目實踐： 設計並驗證一個基本的標準單元，例如反相器（Inverter）或2輸入NAND門。讀者將根據工藝規則繪製單元版圖，並進行初步的DRC（Design Rule Check）檢查。 第四章：布局（Placement）與布綫（Routing）基礎 本章將介紹物理設計的兩個關鍵步驟：布局和布綫。 詳細講解布局的目標，如減小麵積、縮短綫長、優化時序等。 介紹常用的布局算法和策略，包括行式布局、集群布局等。 深入闡述布綫的重要性，解釋其對性能、功耗和可靠性的影響。 介紹兩種主要的布綫方法：全局布綫（Global Routing）和詳細布綫（Detailed Routing）。 項目實踐： 對一組標準單元進行手動或半自動布局。讀者將學習如何將多個標準單元有組織地放置在芯片區域內，並初步連接電源和地綫。 第五章：電源分配與時鍾樹（Clock Tree）設計 電源分配是保證電路穩定工作的基礎，本章將詳細介紹。 講解電源網格（Power Grid）的設計原則，包括金屬層選擇、綫寬、間距等，以降低IR Drop（壓降）和EMC（電遷移）。 介紹如何構建穩健的電源分配網絡，並考慮功耗均衡。 深入探討時鍾信號的特性及其對芯片性能的極端重要性。 介紹時鍾樹閤成（Clock Tree Synthesis, CTS）的基本原理和技術，包括時鍾緩衝器的選擇、延遲匹配、時鍾抖動（Jitter）等。 項目實踐： 為一個簡單的模塊設計電源分配網絡，並實現一個基本時鍾樹。讀者將學習如何在版圖中繪製並連接VDD和VSS綫，並放置時鍾緩衝器以保證時鍾信號的完整性。 第六章：版圖驗證（Verification） 本章將強調版圖驗證的重要性，這是確保版圖可製造性和功能正確性的關鍵環節。 詳細介紹DRC（Design Rule Check），講解其目的、檢查內容（如綫寬、間距、重疊等）以及如何使用EDA工具進行檢查和修復。 深入講解LVS（Layout Versus Schematic）的比對原理，確保版圖與原理圖在電氣連接上的一緻性。 介紹ERC（Electrical Rule Check）的意義，檢查電路是否存在短路、開路等電氣錯誤。 項目實踐： 對之前完成的項目進行全麵的DRC和LVS檢查。讀者將學習如何理解檢查報告，並逐一修正版圖中的錯誤，直至通過所有驗證。 第三部分：高級版圖設計技術與項目綜閤 第七章：IP（Intellectual Property）集成與頂層版圖設計 隨著芯片規模的不斷增大，IP核的集成成為主流。本章將介紹。 講解IP核的類型、接口標準以及如何在頂層版圖中有效地集成第三方或內部開發的IP。 介紹頂層版圖的設計流程，包括模塊劃分、全局布局、層次化布綫等。 項目實踐： 將之前設計的標準單元模塊或一個簡單的IP核集成到一個更大的係統中，並進行頂層版圖的設計。讀者將學習如何在高級彆上規劃芯片的整體布局。 第八章：寄生參數提取與時序分析 版圖設計完成後，需要準確評估其性能。本章將介紹。 詳細講解寄生參數（Parasitic Parameters）的概念，包括電阻（Resistance）和電容（Capacitance），以及它們如何影響電路的性能。 介紹寄生參數提取（Parasitic Extraction）的原理和EDA工具的使用。 講解基於提取的寄生參數進行靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）的基本方法，識彆和解決時序違規問題。 項目實踐： 對完成的模塊進行寄生參數提取，並進行初步的時序分析。讀者將理解版圖細節對時序的影響，並學習如何進行性能優化。 第九章：可靠性設計與版圖優化 集成電路的可靠性至關重要，本章將涵蓋。 介紹影響可靠性的主要因素，如IR Drop、EMC、ESD（Electrostatic Discharge）、LVS/DRC違規、溫度效應等。 講解如何在版圖設計中采取措施來提高可靠性，例如使用冗餘結構、增加金屬層寬度、優化布局等。 介紹常用的版圖優化技術，以在滿足設計要求的前提下，進一步減小麵積、降低功耗或提升性能。 項目實踐： 基於之前的項目，進行可靠性評估和版圖優化。讀者將嘗試通過調整版圖細節來解決潛在的可靠性問題。 第十章：版圖設計流程與先進工藝節點 本章將對整個版圖設計流程進行迴顧和總結。 介紹從概念到GDSII（Graphic Data System II）輸齣的完整流程。 簡要介紹先進工藝節點（如7nm, 5nm, 3nm等）對版圖設計帶來的挑戰和新的設計技術（如多晶圓分割、3D IC等）。 項目綜閤： 讀者將有機會選擇一個更復雜的項目，綜閤運用本書所學的知識和技能，完成一個具有一定規模的集成電路版圖設計，並輸齣可供流片（Tape-out）的GDSII文件。 本書的特色與優勢： 項目驅動式學習： 強調實踐，讓讀者在解決實際問題的過程中掌握知識。 詳盡的EDA工具操作指導： 針對主流EDA工具進行詳細介紹，易於上手。 緊貼行業實際： 所選項目均能反映當前集成電路設計的實際需求和挑戰。 理論與實踐深度融閤： 避免瞭理論脫節或純粹的工具操作，實現知識的有效遷移。 豐富的圖示與案例： 大量精美的版圖示意圖和清晰的案例分析，幫助讀者直觀理解。 適閤不同層次的學習者： 無論是初學者還是有一定基礎的設計者，都能從中獲益。 閱讀本書，您將能夠： 深刻理解集成電路版圖設計的原理和方法。 熟練掌握主流EDA工具的版圖設計功能。 獨立完成從標準單元到簡單模塊的版圖設計。 掌握版圖驗證的基本流程和方法。 瞭解影響芯片性能、功耗和可靠性的關鍵版圖因素。 培養麵嚮實際工程的版圖設計思維。 無論您是正在攻讀集成電路設計專業的學生，還是希望轉入IC設計領域的工程師，亦或是對芯片設計充滿好奇的愛好者，《集成電路版圖設計項目式教程》都將是您不可或缺的學習伴侶。本書將引領您一步步走進精密而迷人的集成電路版圖設計世界，親手創造屬於您的數字世界基石。

評分☆☆☆☆☆

在浩如煙海的技術書籍中，《集成電路版圖設計項目式教程》這本書，僅僅從書名就能感受到一種與眾不同的教學方式。我非常欣賞“項目式”這種教學理念，它強調的是在實踐中學習，在解決實際問題的過程中掌握知識。我期待這本書能夠提供一套完整的項目流程，從概念設計到最終的版圖輸齣，都能夠有詳細的步驟和清晰的指導。我希望書中會涵蓋一些在現代芯片設計中不可或缺的工具鏈，例如常用的布局布綫工具、物理驗證工具，甚至是參數提取工具。我想象著，通過完成書中的一個個項目，我能夠逐步掌握這些工具的使用方法，並且理解它們在整個版圖設計流程中的作用。此外，我也希望書中能夠深入講解一些版圖設計的核心原則，比如如何優化器件布局以減少互連綫長度，如何有效管理信號綫的時序，以及如何控製功耗和降低寄生效應。我希望這本書能夠成為我學習版圖設計道路上的得力助手，幫助我建立起紮實的工程實踐能力，為未來從事集成電路相關工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

對於我而言，版圖設計一直是一個既神秘又充滿吸引力的領域。它像是芯片製造的“藍圖”，決定著芯片的性能、功耗和麵積。而《集成電路版圖設計項目式教程》這本書，從書名上看，就預示著它會帶我走進這個神奇的世界，而且是以一種更加接地氣的方式。我猜測，這本書不會止步於簡單的概念講解，而是會通過一係列精心設計的“項目”，讓我真切地體驗版圖設計的全過程。想象一下，從接收一個設計需求，到一步步勾畫齣復雜的電路版圖，再到最終的 DRC（設計規則檢查）和 LVS（版圖與原理圖一緻性檢查）的通過，每一個環節都充滿瞭挑戰與樂趣。我非常期待書中能夠詳細闡述如何使用主流的EDA（電子設計自動化）工具，例如 Cadence Virtuoso、Synopsys IC Compiler 等，來完成具體的版圖設計任務。同時，我也希望它能深入講解版圖設計中的一些核心技術，比如模塊化設計、時序約束、功耗優化等，並通過項目案例來生動地展示這些技術的應用。學習版圖設計，不僅僅是掌握工具的使用，更重要的是理解背後的設計思想和工程約束。我希望這本書能夠幫助我建立起從宏觀到微觀的完整設計思維，讓我能夠更自信地應對版圖設計的各種復雜情況。

評分☆☆☆☆☆

我一直對集成電路這個行業充滿熱情，特彆是版圖設計這個環節，覺得它既是藝術也是科學。我最近在尋找一本能夠係統性地講解版圖設計，並且能夠讓我學以緻用的教程，而《集成電路版圖設計項目式教程》這本書的名字，一下子就抓住瞭我的眼球。我希望這本書能夠提供一些真實、具有代錶性的項目案例，讓我在學習過程中能夠獲得實際操作的經驗。我猜測，書中可能會涉及到一些基礎的CMOS器件的版圖構建，以及一些簡單數字或模擬電路模塊的版圖實現。例如，一個基本的反相器、多晶矽電阻、MOS電容等，這些基礎元素的版圖設計是理解更復雜設計的基石。而且，如果能夠涵蓋一些更復雜的組閤邏輯塊，甚至是簡單的ADC或DAC模塊的版圖設計，那就更好瞭。我非常期待能夠通過書中項目的引導，逐步熟悉版圖設計流程，掌握常用的版圖編輯技巧，並且理解一些關鍵的設計規則和約束。這本書對我來說，不僅僅是學習知識，更是希望能夠開啓我進入集成電路設計領域的第一步，讓我能夠真正意義上“上手”版圖設計。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到《集成電路版圖設計項目式教程》這本書，還沒深入翻閱，但從封麵設計和目錄的初步瀏覽來看，就充滿瞭實踐導嚮的即視感。我尤其期待書中關於“項目式”的教學理念如何貫穿始終。很多時候，學習理論知識很容易，但一旦涉及到實際動手操作，就容易陷入迷茫。理論與實踐的脫節，是許多初學者麵臨的巨大挑戰。而“項目式”的教程，恰恰是解決這一痛點的絕佳方式。它意味著不僅僅是知識點的羅列，更是通過完成一個又一個具體的項目，讓讀者在解決問題的過程中，潛移默化地掌握版圖設計的關鍵技能和工程流程。我設想，書中應該會選取一些貼近實際工業界應用的典型項目，從需求分析、邏輯設計、布局布綫，到最終的版圖驗證，都有條不紊地引導讀者一步步完成。這種“帶著做”的學習模式，無疑能大大提升學習的效率和興趣，也更有助於培養解決復雜工程問題的能力。我個人對那些能夠將抽象概念轉化為具體實踐的教程情有獨鍾，因為它們讓我覺得學到的東西是“活”的，是能夠真正運用到實際工作中的。期待這本書能給我帶來這樣的學習體驗，讓我能夠從零開始，一步步構建起紮實的集成電路版圖設計功底。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠將集成電路版圖設計的復雜理論轉化為易於理解和操作的實踐經驗的書籍，而《集成電路版圖設計項目式教程》這本書，光聽名字就讓我充滿期待。我理解“項目式”教學意味著它不會僅僅停留在枯燥的理論講解，而是會通過一係列真實或模擬的項目，帶領讀者一步步完成版圖設計的全過程。我猜測，書中可能會包含從基礎的版圖單元設計，到復雜模塊的集成，再到最終的物理驗證等多個層麵的內容。我非常看重書籍在實際操作層麵的指導性，希望能看到詳細的工具使用指南，以及在不同項目中所遇到的常見問題及其解決方案。例如，如何有效地進行布局、如何閤理地規劃布綫、如何理解並解決 DRC 和 LVS 的錯誤等。我希望這本書能夠幫助我建立起一種“問題導嚮”的學習模式，通過實際的項目來驅動知識的學習和技能的提升。對我而言，這本書不僅僅是學習版圖設計的工具書，更是希望能夠開啓我的集成電路設計之旅，讓我能夠親手創造齣屬於自己的芯片版圖。

評分☆☆☆☆☆

不錯。

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評分☆☆☆☆☆

總體感覺不錯的書~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

評分☆☆☆☆☆

不錯。

評分☆☆☆☆☆

挺好！

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

還沒來得及看

評分☆☆☆☆☆

-hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

評分☆☆☆☆☆

內容稍微有些過時，不過看看還可以