集成電路版圖設計/全國高等職業教育規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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居水榮 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 版圖設計
• VLSI
• EDA
• 電子工程
• 高等職業教育
• 規劃教材
• 半導體
• 電路設計
• 數字電路

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111485261

版次：1

商品編碼：11598394

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 全國高等職業教育規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：199

字數：310000

正文語種：中文

內容簡介

　　《集成電路版圖設計/全國高等職業教育規劃教材》基於Cadence設計係統和Synopsys公司的Astro自動布局布綫工具，通過D508這個實際的數模混閤電路項目，詳細介紹模擬電路的全定製版圖設計方法、數字電路的基於標準單元的布局布綫流程和采用Calibre工具進行版圖驗證的方法。在以上介紹過程中突齣項目設計的概念，包含瞭項目設計過程中遇到的技術問題、解決方法和經驗總結等；列齣瞭設計過程所用的各種數據以及如何進行這些數據的保存、完成版圖設計後如何進行數據處理等；舉例說明瞭實施項目化版圖設計教學或産品設計所需要構建的軟硬件係統等實用性內容；在附錄中增加瞭D508項目的所有邏輯和版圖數據以及進行版圖驗證所需要的規則命令文件等。本書可作為大學、高職高專院校版圖設計的教材，也可作為廣大從事集成電路設計工程師的實用參考書。

內頁插圖

目錄

齣版說明
前言
第1章 緒論
1.1 集成電路版圖設計基礎
1.1.1 集成電路版圖設計的概念
1.1.2 兩種集成電路版圖設計的主要方法
1.2 D508項目總體介紹
1.3 D508項目版圖設計策略
1.4 實訓
1.5 習題
第2章 基於Cadence係統的全定製版圖設計基礎
2.1 D508項目邏輯圖的準備
2.1.1 邏輯圖輸入工具啓動
2.1.2 一個傳輸門邏輯圖及符號的輸入流程
2.1.3 D508項目單元邏輯圖的準備
2.1.4 D508項目總體邏輯圖的準備
2.2 D508項目版圖輸入準備工作
2.2.1 設計規則準備
2.2.2 工藝文件準備
2.2.3 顯示文件準備
2.3 版圖設計步驟及操作
2.3.1 建版圖庫
2.3.2 版圖輸入界麵和設置
2.3.3 建版圖單元
2.4 高級版圖設計技術
2.4.1 層次化設計
2.4.2 利用PDK進行版圖設計
2.5 實訓
2.5.1 實訓1 版圖設計準備
2.5.2 實訓2 PDK中各種元器件識彆
2.6 習題
第3章 D508項目模擬部分的全定製版圖設計
3.1 D508項目模擬模塊的版圖設計
3.1.1 上電復位模塊的版圖設計
3.1.2 振蕩模塊的版圖設計
3.1.3 上、下拉電路的版圖設計
3.1.4 大驅動器的版圖設計
3.2 D508項目模擬部分的整體版圖
3.3 D508項目I/O單元的版圖設計
3.3.1 芯片的可靠性
3.3.2 D508項目的I/O單元設計
3.4 實訓
3.4.1 實訓1 模擬模塊的版圖設計
3.4.2 實訓2 輸入單元的版圖設計
3.5 習題
第4章 基於標準單元的版圖設計基礎
4.1 標準單元及布局布綫基本原理
4.1.1 基於標準單元的設計及標準單元庫
4.1.2 兩種基本布綫原理
4.1.3 為滿足布綫要求而需遵循的庫規則
4.2 D508項目標準單元建立原則
4.2.1 pitch的確定
4.2.2 標準單元高度的確定
4.2.3 標準單元建立的其他原則
4.2.4 D508項目中標準單元建立的步驟和單元舉例
4.3 D508項目標準單元的設計
4.3.1 反相器單元設計
4.3.2 與非門單元設計
4.3.3 或非門單元設計
4.3.4 與或非門單元設計
4.3.5 或與非門單元設計
4.3.6 二選一單元設計
4.3.7 鎖存器單元設計
4.3.8 觸發器單元設計
4.4 實訓
4.4.1 實訓1 標準單元pitch的確定
4.4.2 實訓2 二輸入端與非門標準單元的建立
4.5 習題
第5章 D508項目基於標準單元的版圖設計
5.1 D508項目版圖整體布局的考慮
5.1.1 I/O PAD的布局
5.1.2 模塊的布局
5.2 D508項目電源/地綫的規劃
5.2.1 電源/地綫規劃的普遍原則
5.2.2 D508項目電源/地綫規劃圖
5.3 D508項目時鍾信號綫的規劃
5.3.1 時鍾網絡的構架
5.3.2 時鍾信號的規劃
5.4 為滿足布局布綫要求所做的邏輯修改和版圖設計
5.4.1 延時單元
5.4.2 掩膜選項
5.4.3 其他數字模塊中的模擬單元
5.5 D508項目的布局布綫
5.5.1 布局布綫工具—Astro簡介
5.5.2 Astro布局布綫的數據準備和流程
5.5.3 采用Astro進行D508項目的布局布綫
5.5.4 D508項目布局布綫結果
5.6 實訓
5.6.1 實訓1 電源/地綫規劃
5.6.2 實訓2 Astro布局布綫流程
5.7 習題
第6章 基於Calibre係統的版圖驗證
6.1 基於Calibre 驗證的準備工作
6.1.1 Calibre驗證流程
6.1.2 Calibre驗證所需要的文件準備
6.1.3 Calibre驗證圖形界麵的産生
6.2 Calibre DRC 檢查
6.2.1 Calibre DRC的運行步驟
6.2.2 Calibre DRC的實例
6.3 Calibre LVS檢查
6.3.1 Calibre LVS的運行步驟
6.3.2 Calibre LVS實例
6.3.3 多個單元同時進行LVS驗證的方法
6.4 Calibre驗證的相關數據
6.5 實訓
6.5.1 實訓1 用Calibre進行DRC
6.5.2 實訓2 用Calibre進行LVS
6.6 習題
第7章 D508項目設計數據和設計係統使用
7.1 D508項目相關數據結構
7.1.1 邏輯相關數據
7.1.2 版圖相關數據
7.2 版圖數據的處理
7.3 設計係統使用要點
7.3.1 工作站服務器帶PC終端設計係統
7.3.2 PC虛擬機設計係統
7.4 實訓
7.4.1 實訓1 項目數據結構的認識
7.4.2 實訓2 PC虛擬機設計係統的使用
7.5 習題
附錄
附錄A Cadence係統中邏輯和版圖輸入快捷鍵
附錄B 書中非標準符號與國標的對照錶
參考文獻

前言/序言

　　伴隨著我國集成電路産業的高速發展，集成電路設計已經成為現在較為熱門的就業崗位之一。為滿足市場的需求，全國一部分高職院校開設瞭微電子技術這個專業，其中大部分院校的該專業都開設瞭“集成電路版圖設計”課程。為瞭培養集成電路行業中的高素質技能型人纔，編者在多年集成電路行業設計經曆和各類學生教學實踐基礎上，閤理選擇內容，為廣大讀者奉獻一本項目化的集成電路版圖設計教材。
　　全定製設計和基於標準單元的設計是集成電路版圖設計中最主要的兩種設計方法，其中Cadence設計係統是目前全定製版圖設計中的主流工具，適用於進行模擬電路的版圖設計；Synopsys公司的Astro是目前行業內基於標準單元設計的非常有影響力的工具，用於進行數字電路的自動化版圖設計。本書通過工）508這個既包含數字電路，又包含模擬電路的實際例子，把這兩種設計方法、兩種設計係統融閤在一起進行介紹，以覆蓋目前集成電路設計行業中版圖設計人員的崗位需求，滿足人纔培養的要求。
　　本書第1章介紹瞭兩種版圖設計方法的基本概念；第2、3章介紹瞭全定製版圖設計基礎知識和采用全定製方法進行工）508項目模擬部分的版圖設計；第4、5章介紹瞭基於標準單元的版圖設計基礎和采用標準單元方法進行〕3508項目整體的版圖設計；第6章介紹瞭基於Caliblre係統的版圖驗證；第7章列齣瞭D508項目的設計數據和開發這一産品所采用的設計係統；在本書附錄A中包含瞭D508項目的所有邏輯和版圖數據以及進行版圖驗證所需要的規則命令文件等。
　　本書中的邏輯電路圖采用集成電路專用設計軟件繪製，部分電路符號與！司標不符，附錄B中給齣瞭書中非標準符號與國標的對照錶。
　　本書介紹的內容比較貼近集成電路設計行業的前沿技術，如采用PDK進行版圖設計的高級技術、業界最新的ESD保護電路設計、布局布綫前電源／地綫和時鍾綫的規劃等；所舉的D508例子是目前集成電路産業比較熱門的觸摸技術産品，所使用的是目前大部分集成電路設計公司正在采用的主流工藝，並且采用瞭Calibre等行業內最新的設計工具，因此非常適閤各類正在學習版圖設計的學生使用。通過使用本書，他們在學校就可以完成原本要到企業後纔能進行的項目設計培訓，並且跟他們在企業所從事的版圖設計崗位可以實現無縫對接。另外對正在從事版圖設計的工程師來說，本書也是一本非常實用的參考書。
　　在本書編寫過程中江蘇信息職業技術學院電子信息工程係孫萍教授給瞭本書一個準確的定位，電子信息工程係集成電路設計工作室的同學在編寫過程中提供瞭必要的幫助，在此一並錶示感謝。
　　由於編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
　　編者

《現代集成電路工藝與製造技術》 內容概要 本書全麵深入地探討瞭現代集成電路（IC）的製造工藝流程，旨在為讀者提供一套係統、詳盡的理論知識與實踐指導。內容涵蓋瞭從矽晶圓的製備到最終芯片封裝的每一個關鍵環節，重點關注當前半導體行業最前沿的技術和挑戰。本書不僅梳理瞭傳統成熟的工藝技術，更著力於介紹先進的製造技術，如極紫外光刻（EUV）、三維立體集成（3D IC）等，並對未來的發展趨勢進行瞭展望。 詳細內容 第一章 緒論 集成電路概述： 介紹集成電路的基本概念、發展曆程、重要性以及其在現代社會中的廣泛應用（如計算機、通信、消費電子、汽車電子、醫療設備等）。 半導體材料： 重點介紹矽（Si）作為主流半導體材料的特性、優勢以及其他潛在材料（如化閤物半導體、寬禁帶半導體）的研究進展。 微電子製造的關鍵挑戰： 分析當前集成電路製造麵臨的主要技術瓶頸，包括摩爾定律的挑戰、成本控製、良率提升、功耗管理以及新材料和新工藝的引入等。 集成電路産業生態： 介紹半導體産業的産業鏈構成，包括設計、製造（Foundry）、封裝測試（OSAT）、設備、材料等環節，以及各環節之間的協同關係。 第二章 矽晶圓製備 矽提純與生長： 詳細闡述多晶矽的提純過程（如西門子法）以及單晶矽的生長技術（如直拉法Czochralski法、區熔法），重點介紹如何獲得高純度、低缺陷的單晶矽棒。 晶圓切割與拋光： 介紹晶圓的切割工藝，包括鋸片切割、激光切割等，以及後續的研磨、化學機械拋光（CMP）等步驟，以獲得平整、光滑、無應力的晶圓錶麵。 晶圓錶麵處理： 討論晶圓錶麵的清潔、鈍化等處理技術，為後續的工藝步驟奠定基礎。 第三章 光刻技術 光刻基本原理： 講解光刻作為集成電路製造中最核心、最關鍵的技術之一，其基本成像原理、分辨率、套刻精度等關鍵參數。 光刻光源： 介紹不同波長的光源在光刻中的應用，包括深紫外（DUV）光刻（如KrF、ArF）以及極紫外（EUV）光刻的原理、優勢及挑戰。 光刻工藝流程： 詳細介紹光刻的各個步驟，包括塗膠、曝光、顯影、刻蝕後去膠等。 光刻掩模版： 討論光刻掩模版的製作、材料、精度要求以及掩模版缺陷檢測與修復技術。 先進光刻技術： 深入介紹多重曝光（ME）、計算光刻（PC）、以及EUV光刻在實現納米級綫寬製造中的關鍵作用和技術細節。 第四章 薄膜沉積技術 薄膜沉積概述： 介紹薄膜沉積在集成電路製造中的重要性，包括絕緣膜、導電膜、半導體膜等。 物理氣相沉積（PVD）： 闡述濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）等PVD技術，重點介紹其在金屬互連綫、阻擋層等方麵的應用。 化學氣相沉積（CVD）： 詳細介紹各種CVD技術，包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）、等離子增強化學氣相沉積（PECVD）、高密度等離子化學氣相沉積（HDPCVD）等，以及其在介質層、柵極材料等方麵的應用。 原子層沉積（ALD）： 介紹ALD技術，強調其優異的原子級精度和高均勻性，在下一代溝槽柵、高k柵介質等關鍵層沉積中的應用。 外延生長（Epitaxy）： 講解外延生長的原理和工藝，包括氣相外延（VPE）和液相外延（LPE），用於製備高質量的半導體薄層。 第五章 刻蝕技術 刻蝕概述： 介紹刻蝕作為圖形轉移的關鍵步驟，以及乾法刻蝕和濕法刻蝕的原理和區彆。 乾法刻蝕（Dry Etching）： 等離子體刻蝕（Plasma Etching）： 詳細介紹等離子體的産生、反應機理，以及反應離子刻蝕（RIE）、深反應離子刻蝕（DRIE）等技術。 刻蝕參數控製： 討論刻蝕速率、選擇比、各嚮異性、側壁保護等關鍵工藝參數的控製。 先進刻蝕技術： 介紹麵嚮納米器件的低損傷、高選擇比、高對準精度刻蝕技術。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 介紹濕法刻蝕的優點（如成本低、設備簡單）和缺點（如各嚮同性），以及其在特定工藝步驟中的應用（如去除光刻膠、清洗）。 第六章 摻雜技術 摻雜基本原理： 講解摻雜對半導體導電類型和載流子濃度的影響。 離子注入（Ion Implantation）： 詳細介紹離子注入的原理、離子源、加速器、能量、劑量等參數，以及其在控製摻雜深度和分布方麵的優勢。 退火工藝（Annealing）： 闡述離子注入後退火退火處理的目的，包括激活摻雜劑、修復晶格損傷等，介紹快速熱退火（RTA）等技術。 擴散（Diffusion）： 介紹高溫擴散技術，以及其在傳統工藝中的應用，並討論其與離子注入技術的優劣。 第七章 金屬互連技術 互連綫概述： 介紹金屬互連綫在集成電路中的作用，連接各個晶體管和其他器件。 互連材料： 介紹傳統材料（如鋁、銅）的特性和製備工藝，以及新一代材料（如鈷、鎢）的研究進展。 銅互連技術（Damascene Process）： 詳細闡述銅互連的優勢（如低電阻率、高遷移率），以及其主要的工藝流程，包括阻擋層/擴散阻擋層的沉積、介質層澱粉（ Trench/Via）、銅的電鍍（ECD）、化學機械拋光（CMP）去除多餘銅等。 多層互連： 介紹多層金屬互連結構的設計原則和製造挑戰，以及低介電常數（low-k）材料在填充介質中的應用，以降低RC延遲。 3D互連： 介紹垂直互連（TSV, Through-Silicon Via）技術，及其在三維集成電路（3D IC）中的重要作用，實現更高密度和更短的互連距離。 第八章 晶體管製造工藝 MOSFET結構與原理： 深入講解金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）的結構、工作原理、以及其關鍵參數（如閾值電壓、柵極長度、溝道電流等）。 CMOS工藝流程： 詳細介紹互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝的基本流程，包括源漏區形成、柵極形成、阱區形成等。 先進晶體管結構： 應變矽（Strained Silicon）： 介紹通過引入應變來提高載流子遷移率的技術。 高k柵介質/金屬柵（High-k/Metal Gate, HKMG）： 講解其如何解決傳統SiO2柵介質的漏電流問題。 鰭式場效應晶體管（FinFET）： 詳細介紹FinFET的結構優勢，如何實現更好的柵極控製，剋服短溝道效應，並介紹其製造工藝。 納米片/納米綫場效應晶體管（Nanosheet/Nanowire FET）： 介紹麵嚮更先進工藝節點的晶體管結構，如GAA（Gate-All-Around）FETs，實現更好的短溝道效應控製。 第九章 封裝與測試 集成電路封裝概述： 介紹封裝在集成電路中的作用，包括保護芯片、提供電氣連接、散熱等。 封裝類型： 介紹各種主流封裝形式，如DIP、SOP、QFP、BGA、WLCSP、FCBGA等，並分析其特點和應用。 先進封裝技術： 重點介紹扇齣晶圓級封裝（Fan-out WLP）、2.5D/3D封裝技術（如矽中介層SiP）、Chiplet技術等，以滿足高性能計算和先進應用的需求。 芯片測試： 介紹芯片製造過程中的各種測試環節，包括晶圓測試（Wafer Sort）、成品測試（Final Test）、可靠性測試（Reliability Test）等，以及測試設備和測試方法。 失效分析： 簡要介紹集成電路失效分析的基本原理和常用方法，以提高産品質量和可靠性。 第十章 新型器件與未來發展趨勢 新材料探索： 討論二維材料（如石墨烯、MoS2）、III-V族半導體等在未來集成電路中的應用前景。 新興器件： 介紹鐵電存儲器（FeRAM）、相變存儲器（PCM）、磁性存儲器（MRAM）等非易失性存儲器技術。 三維集成（3D IC）： 深入探討3D IC的優勢，如縮短互連長度、提高集成密度、實現異構集成等，以及其麵臨的挑戰。 異構集成（Heterogeneous Integration）： 討論將不同功能芯片（如CPU、GPU、AI芯片、RF芯片）集成在一起的技術，以實現更優的係統性能。 量子計算與集成電路： 展望量子計算與傳統集成電路的結閤，以及其對未來計算模式的顛覆性影響。 可持續製造： 關注集成電路製造過程中的環保要求和可持續發展策略。 教學特色與讀者對象 本書力求內容準確、邏輯清晰、語言生動，並配以大量插圖和示意圖，幫助讀者更好地理解抽象的工藝流程。本書的教學特色在於： 1. 理論與實踐相結閤： 在深入闡述理論知識的同時，也穿插瞭實際生産中的工藝要點和注意事項。 2. 技術前沿性： 重點介紹當前業界最先進的製造技術和未來的發展方嚮，使讀者能夠站在行業前沿。 3. 係統性強： 從晶圓製備到封裝測試，完整覆蓋集成電路製造的各個環節，構建完整的知識體係。 4. 可讀性高： 語言力求簡潔明瞭，避免過多深奧的術語，同時通過圖示輔助理解。 本書適閤高等院校電子科學與技術、微電子學、集成電路工程等專業的本科生、研究生作為教材或參考書，也可作為集成電路設計、製造、封裝、測試等領域的工程師及相關從業人員的專業進修讀物。通過對本書的學習，讀者將能夠建立起對現代集成電路製造技術的全麵認知，為從事相關領域的研究與工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性是我最看重的一點。在學習過程中，我發現書中的每一個章節都緊密結閤瞭實際工作場景，例如如何進行物理驗證、如何提取電路參數（SPICE模型）以及如何進行後仿真等。這些章節不僅提供瞭詳細的操作步驟，還分享瞭許多行業內的經驗和技巧，讓我在學習理論的同時，也能獲得寶貴的實踐指導。特彆是一些關於版圖布局優化的技巧，例如如何減小綫延遲、如何降低耦閤電容等，這些都是在實際項目開發中能夠直接應用的知識。書中還包含瞭一些常見的版圖設計問題及其解決方案，這對於初學者來說是極其寶貴的資源，能夠幫助我們少走彎路，提高學習效率。我覺得這本書更像是一位經驗豐富的導師，在我學習的道路上給予我持續的指導和幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書在學習體驗上給我帶來瞭很大的驚喜。我一直認為技術書籍可能會枯燥乏味，但這本書通過多種教學方法的結閤，成功地激發瞭我的學習興趣。除瞭理論講解，書中還穿插瞭大量的習題和案例分析，這些練習不僅鞏固瞭課堂上的知識，還幫助我鍛煉瞭獨立思考和解決問題的能力。書中提供的參考資料和進一步閱讀的建議，也為我打開瞭更廣闊的學習視野。最令我欣喜的是，這本書的語言風格非常接地氣，避免瞭過於學術化的錶達，使得像我這樣的職業院校學生也能夠輕鬆理解。這種寓教於樂的學習方式，讓我覺得學習集成電路版圖設計不再是一件睏難的事情，反而充滿樂趣。

評分☆☆☆☆☆

在我深入閱讀這本書的過程中，我被其中詳盡的理論講解所摺服。作者並沒有止步於簡單的操作指導，而是深入剖析瞭集成電路版圖設計的核心原理，例如晶體管的結構、工藝流程以及物理限製等。這些基礎知識的鋪墊，使得後續的學習不再是機械的模仿，而是建立在深刻理解之上。書中對各種版圖設計規則（DRC）和設計規則檢查（DRC）的講解尤為細緻，並且結閤瞭大量的實際案例，讓我能夠清晰地看到不符閤規則可能帶來的後果，以及如何有效地避免這些問題。此外，我對書中關於功耗優化和性能提升的章節特彆感興趣，這直接關係到集成電路的實際應用效果，也是當前行業發展的重要方嚮。作者通過生動的語言和豐富的圖例，將復雜的概念變得易於理解，極大地降低瞭學習的門檻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，封麵上“集成電路版圖設計”這幾個字給我一種專業而嚴謹的感覺，而“全國高等職業教育規劃教材”的標識則讓我對它的內容和體係有瞭初步的期待。翻開書，首先吸引我的是其中清晰的圖示和規範的排版，這對於學習一門技術性很強的學科來說至關重要。序言部分詳細闡述瞭編寫本書的背景和目標，強調瞭其在高等職業教育中的重要地位，讓我覺得這本書是經過深思熟慮、內容紮實的。目錄的設置也十分閤理，從基礎概念到高級應用，循序漸進，邏輯性很強。我尤其關注瞭關於EDA工具使用的章節，希望能夠通過這本書掌握主流的版圖設計軟件，為將來的實踐操作打下堅實基礎。整體而言，這本書給我的第一印象是內容權威、結構清晰、設計專業，非常適閤我這種希望係統學習集成電路版圖設計的職業教育學生。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是，本書在內容上展現瞭極高的前沿性和專業性。作者在講解過程中，引用瞭大量最新的技術文獻和行業標準，確保瞭書中知識的及時性和準確性。例如，關於FinFET、GAA等新一代晶體管結構在版圖設計中的應用，以及對先進製程下的版圖設計挑戰的探討，都體現瞭作者對行業發展的敏銳洞察。書中對於知識産權保護（IP）的版圖設計要求，以及相關的閤規性檢查，也進行瞭深入的闡述，這在當前集成電路産業日益注重知識産權的背景下，顯得尤為重要。我從中不僅學習到瞭技術知識，還對行業生態和發展趨勢有瞭更深的認識，這對於我未來在集成電路領域的職業發展有著重要的指導意義。

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