现代应用集成电路设计(Modern ASIC Design)(英文版) 周电 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周电 著

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店铺： 读者科技图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030317667

商品编码：29431474632

包装：平装

出版时间：2011-07-01

基本信息

书名：现代应用集成电路设计(Modern ASIC Design)(英文版)

定价：120.00元

作者：周电

出版社：科学出版社

出版日期：2011-07-01

ISBN：9787030317667

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.640kg

编辑推荐

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本书介绍应用集成电路设计的整体流程以及流程涉及的每个步骤，这些步骤之间的内在关系，以及如何使用工业化的实际的集成电路计算机辅助设计软件完成设计任务。本书的一个突出特点是使用一个实际的应用设计例子，有限响应滤波器的设计，引导读者走通设计的细节。这样一个设计实例使得读者获得**手的设计经验和使用工业化计算机辅助设计软件的知识。书中附带了这个设计案例的硬件描述语言代码以供参考。

内容提要

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本书基于作者周电在美国大学十几年教授“现代应用集成电路设计”课程的手稿整理而成，主要内容包括应用集成电路设计流程、设计指标定义和规范、逻辑电路设计、物理设计、时间功耗性能分析及验证测试。读者需要有数字集成电路和硬件描述语言（VHDL）的基础知识。按照具体课程设置的要求，本书可用于一个学期的教学内容，包括应用集成电路设计流程、设计指标定义和规范、逻辑电路设计及物理设计。关于集成电路发展的前沿问题，本书在第7章和第8章中以研究课题为背影介绍了基础知识。
本书可作为电子和计算机工作专业的大学四年级或硕士研究生教材，也适于集成电路设计的专业人员参考阅读。

目录

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PrefaceChapter 1 Introduction 1.1 History of Integrated Circuits 1.2 Roadmap of IC Technology 1.3 ASIC 1.4 Design Flow 1.5 CAD Tools 1.6 AnASIC Design Project MSDAP 1.7 How to Use This Book 1.8 Summery 1.9 Problems ReferencesChapter 2 VLSI Design Perspective and Flow 2.1 Introduction 2.2 VLSI Technology Trend 2.3 SoC 2.4 Methodology for Custom and Semi-custom IC Design 2.4.1 Gate array 2.4.2 Standard cell 2.4.3 FPGA 2.5 Design Domain and Perspective 2.6 Design Flow 2.7 Design Task 2.8 Summary 2.9 Problems ReferencesChapter 3 Specification Development 3.1 Introduction 3.2 AnASIC Project MSDAP 3.3 An Overall View of the Specific Requirement 3.3.1 The required putation method by the MSDAP 3.3.2 Additional information for the specification 3.4 The System Setting 3.5 I/O Interface and Pins 3.5.1 Pins and their assignments 3.5.2 Signal format and waveform 3.6 Other Issues of the Specification 3.7 Summary 3.8 Problems ReferencesChapter 4 Architecture Design 4.1 Introduction 4.2 Datapath Structure 4.2.1 Single processor sequential structure 4.2.2 Multi-processor parallel structure 4.3 Functional Blocks and IPs 4.3.1 IP core 4.3.2 Functional blocks in the MSDAP architecture 4.4 Time Budget and Scheduling 4.5 A Sample Architecture of the MSDAP Project 4.5.1 An architecture sample 4.5.2 Time budget justification of the proposed architecture 4.6 Summary 4.7 Problems ReferencesChapter 5 Logic and Circuit Design 5.1 Introduction 5.2 Combinational Logics 5.2.1 Decoder 5.2.2 Encoder 5.2.3 Multiplexer 5.2.4 Arithmetic logic blocks 5.3 Sequential Logics 5.3.1 Latch and flip-flop 5.3.2 Shift register 5.3.3 Counter 5.3.4 FSM 5.4 Datapath 5.5 Asynchronous Circuit 5.6 Summery 5.7 Problems ReferencesChapter 6 Physical Design 6.1 Introduction 6.2 Design Rules 6.3 Floorplan 6.4 Routing 6.4.1 Global routing 6.4.2 Local routing 6.5 Physical Layout Verification 6.5.1 DRC 6.5.2 XOR check 6.5.3 Antenna check 6.5.4 ERC 6.5.5 LVS check 6.6 Clock Network 6.7 Power Network 6.8 Engineering Change Order 6.9 Package 6.10 Summary 6.11 Problems ReferencesChapter 7 Timing, Power, and Performance Analysis 7.1 Introduction 7.2 Buffer Insertion Mechanism 7.3 Transistor and Gate Sizing 7.3.1 Transistor sizing 7.3.2 Buffer sizing 7.3.3 Gate sizing 7.4 Timing Analysis 7.4.1 Static timing analysis 7.4.2 DTA vs. STA 7.4.3 Circuit simulation in STA 7.5 Interconnect Model and Circuit Order Reduction 7.5.1 Lumped RC vs. distributed RLC model 7.5.2 Circuit order reduction 7.6 Low Power Design 7.7 Design for Manufacture 7.8 High-level Synthesis 7.9 Performance Bound Evaluation 7.10 Summary 7.11 Problems ReferencesChapter 8 Verification and Testing 8.1 Introduction 8.2 Digital Circuits Test 8.2.1 Fault modeling 8.2.2 Fault simulation 8.2.3 Test generation for binational logic 8.2.4 Test generation for sequential logic 8.2.5 ATPG using TetraMAX 8.3 BIST 8.3.1 The concept of BIST 8.3.2 TPG 8.3.3 ORA 8.3.4 BIST architectures 8.4 Scan and Boundary Scan 8.4.1 Digital DFT for scan 8.4.2 Scan chains 8.4.3 Digital boundary scan standard- IEEE 1149.1 8.5 Summary 8.6 Problems ReferencesAppendix A A MSDAP A.1 Introduction A.2 A MSDAPAppendix B A C-Program Implementing the Algorithm of the MSDAP B.1 Introduction B.2 The MSDAP Computation Method in C-CodeAppendix C An FSM for the MSDAP Operation Mode C.1 Introduction C.2 An FSM for the Operation Mode and System SettingAppendix D A Sample Project MSDAP Report D.1 Introduction D.2 A Sample Project MSDAP Report

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代应用集成电路设计》（Modern ASIC Design） 一本深入探讨集成电路（ASIC）设计核心理念与前沿技术的实用指南 在当今飞速发展的电子科技领域，集成电路（Application-Specific Integrated Circuit, ASIC）扮演着至关重要的角色。从智能手机、高性能计算到汽车电子、医疗设备，ASIC的出现极大地推动了各行各业的创新与进步。它们以其高度定制化、高性能、低功耗和高集成度的特点，成为现代电子系统设计的基石。 《现代应用集成电路设计》（Modern ASIC Design）是一本面向工程师、研究人员以及对ASIC设计充满热情的学习者的权威著作。本书并非泛泛而谈，而是深入剖析了ASIC设计流程中的每一个关键环节，从概念的萌芽到最终的芯片流片，无不涵盖其中。它旨在为读者提供一套系统、完整且贴合行业实践的设计方法论，帮助他们在复杂的ASIC设计领域游刃有余。 本书的核心内容涵盖但不限于以下几个方面： 第一部分：ASIC设计基础与流程概览 在深入技术细节之前，本书首先为读者构建起对ASIC设计的宏观认识。这部分将详细介绍ASIC相对于通用芯片（如FPGA）的优势与劣势，以及其在不同应用场景下的适用性。读者将了解ASIC设计的典型流程，包括： 需求分析与规格定义： 如何准确理解应用需求，并将其转化为可执行的芯片设计规格，这是ASIC设计成功的首要步骤。本书将强调规格定义的重要性，以及可能遇到的挑战。 架构设计： 基于规格，设计出高效、可扩展的芯片架构。这涉及到对整体功能模块的划分、接口定义以及性能瓶颈的预判。 RTL（Register Transfer Level）设计： 使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，将设计思想转化为可综合的逻辑代码。本书将深入讲解HDL的语法、编码风格以及一些高级设计技巧，以实现高效、可读性强的RTL代码。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 将RTL代码转换为门级网表（Netlist），即一系列标准逻辑门（如AND, OR, NOT, Flip-Flops）的连接。本书将探讨综合工具的工作原理，以及如何通过约束（Constraints）来优化综合结果，以满足时序、面积和功耗的要求。 物理设计（Physical Design）： 这是将门级网表转化为实际芯片版图的过程，包括布局（Placement）、布线（Routing）、时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）等关键步骤。本书将详细介绍这些阶段的挑战与解决方案，例如如何处理信号完整性、串扰以及功耗分布等问题。 验证（Verification）： 确保设计的功能正确性是ASIC设计中至关重要的一环。本书将重点介绍不同的验证方法，包括仿真（Simulation）、形式验证（Formal Verification）以及软件/硬件协同验证（Emulation/Prototyping）。读者将学习如何构建有效的验证平台，编写激励（Testbenches），并运用断言（Assertions）来提高验证效率。 制造与流片（Manufacturing & Tape-out）： 简要介绍芯片的制造流程（Foundry Process），以及流片前的最终检查（Sign-off）环节。 第二部分：ASIC设计中的关键技术与前沿趋势 在掌握了ASIC设计的基础流程后，本书将进一步深入探讨一些关键的技术领域，以及当前ASIC设计领域的前沿发展趋势。 低功耗设计（Low Power Design）： 随着移动设备和物联网的普及，低功耗设计已成为ASIC设计的核心考量。本书将介绍各种低功耗技术，包括时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）以及低功耗模式（Sleep Mode, Standby Mode）等。 时序分析与优化（Timing Analysis & Optimization）： 确保芯片在目标时钟频率下能够正确运行是ASIC设计的生命线。本书将深入讲解静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）的原理，以及如何识别和解决时序违例（Timing Violations），包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）问题。 信号完整性与电源完整性（Signal Integrity & Power Integrity）： 在高密度、高速的ASIC设计中，信号完整性（SI）和电源完整性（PI）问题日益凸显。本书将探讨串扰（Crosstalk）、过冲（Overshoot）、振铃（Ringing）等SI问题，以及电压降（IR Drop）和地弹（Ground Bounce）等PI问题，并提供相应的分析工具和解决方法。 可测试性设计（Design for Testability, DFT）： 为了在芯片制造后能够有效地检测出潜在的缺陷，DFT技术至关重要。本书将介绍扫描链（Scan Chain）、内置自测试（Built-In Self-Test, BIST）以及边界扫描（Boundary Scan）等DFT技术，并讲解如何将其集成到设计流程中。 高级验证技术： 除了基本的仿真验证，本书还将介绍一些更高级的验证技术，如覆盖率分析（Coverage Analysis）、随机验证（Random Verification）以及混合信号验证（Mixed-Signal Verification）等，以期达到更高的验证完备性。 IP核（Intellectual Property Core）的使用与集成： 在现代ASIC设计中，重用现有的IP核已经成为提高设计效率和降低风险的重要手段。本书将探讨IP核的类型、选择、集成以及验证的相关问题。 先进工艺节点下的设计挑战： 随着芯片制造工艺节点的不断缩小（如7nm, 5nm, 3nm等），ASIC设计面临着新的挑战，如量子效应、制造变异性（Variability）以及功耗密度增加等。本书将对这些挑战进行探讨，并介绍相应的应对策略。 硬件加速与特定领域架构（Domain-Specific Architectures, DSAs）： 针对特定应用场景而设计的ASIC，如AI加速器、图形处理器（GPU）等，其架构设计思路与通用处理器有所不同。本书将触及这些领域的设计理念，以及如何根据应用需求设计高效的DSA。 第三部分：实际应用与案例分析 理论知识的学习最终需要与实际应用相结合。《现代应用集成电路设计》本书提供了一些具有代表性的ASIC设计案例，通过这些案例，读者可以更直观地理解设计流程、技术难点以及解决方案。这些案例可能涵盖： 高性能CPU/GPU的设计要点。 低功耗SoC（System-on-Chip）的设计策略。 特定领域的ASIC应用，如通信芯片、图像处理芯片等。 通过对这些案例的剖析，读者可以学习到如何在实际项目中应用本书所介绍的设计方法和技术，以及如何应对项目中的具体问题。 本书的目标读者： 电子工程、计算机科学与技术等相关专业的在校学生： 为他们打下坚实的ASIC设计理论基础，为未来的职业生涯做好准备。 初级ASIC设计工程师： 帮助他们系统地学习ASIC设计的完整流程，掌握核心技能，快速成长。 有一定经验的ASIC设计工程师： 了解最新的设计技术和行业趋势，提升专业能力，应对更复杂的项目挑战。 对ASIC设计感兴趣的研究人员和技术爱好者： 提供一个深入了解ASIC设计世界的窗口。 《现代应用集成电路设计》 是一本集理论性、实践性、前沿性于一体的ASIC设计权威指南。它不仅提供扎实的技术基础，更注重引导读者掌握解决实际设计问题的能力。通过阅读本书，您将能够更深入地理解现代电子系统的核心构建块，并为设计出高性能、低功耗、高可靠性的集成电路打下坚实的基础。无论您是刚刚踏入ASIC设计领域，还是希望提升自身技能，本书都将是您不可或缺的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

这是一本令人耳目一新的ASIC设计教材。与我之前读过的许多技术书籍不同，这本书在讲解原理的同时，更注重培养读者的系统性思维和工程实践能力。作者通过大量的案例分析，将抽象的设计概念与实际的工程问题紧密结合，让读者在解决问题的过程中学习知识。我特别欣赏书中关于设计规范和文档的重要性，以及如何进行有效的团队协作。这些非技术性的内容，往往是在学校里难以学到的，但对于一名合格的ASIC工程师来说却至关重要。书中对FPGA到ASIC的迁移策略和注意事项的探讨，也让我受益匪浅。我强烈推荐这本书给所有想要在ASIC设计领域有所建树的工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的启发远不止于技术本身。在阅读过程中，我深刻体会到了作者对集成电路设计领域的热情和洞察力。书中对未来技术发展趋势的预测，以及对新兴设计方法的介绍，都让我眼前一亮。我尤其被书中关于可重用IP核的设计理念所吸引，这不仅能够提高设计效率，也为整个行业的协同发展提供了新的思路。虽然我才刚刚接触到书中的部分章节，但我已经能够感受到它对我的思维方式和工作方法产生的积极影响。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位智者在分享他的经验和见解。我期待在接下来的阅读中，能获得更多的智慧启迪。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的初步印象是，它是一本非常“硬核”但又极富启发性的技术读物。作者在讲解每一个设计模块时，都深入剖析了其背后的物理原理和数学模型，这使得读者能够真正理解“为什么”这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。书中关于版图设计和物理验证的讲解，尤其让我印象深刻，那些细节的把握和对误差的容忍度，都体现了作者深厚的功底。虽然有些章节的数学推导对我来说具有一定的挑战性，但正是这种深度，让我感受到了ASIC设计工程师所需要具备的严谨和细致。这本书为我提供了一个全新的视角来审视集成电路设计，也激发了我对这个领域更深层次的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我爱不释手，虽然我才刚开始翻阅，但其内容之精炼、条理之清晰，就已经深深吸引了我。它就像一位经验丰富的导师，娓娓道来，将那些看似高深莫测的集成电路设计原理，用一种循序渐进、易于理解的方式呈现出来。我特别欣赏作者在阐述每一个概念时，都辅以大量的图示和表格，这极大地降低了学习门槛，也让我在阅读过程中能够更直观地把握知识点。书中对最新的设计流程和工具链的介绍，更是让我看到了集成电路设计在当下的发展趋势，让我对接下来的学习方向有了更明确的规划。我尤其对其中关于功耗优化和性能提升的章节充满了期待，相信通过这本书的学习，我能够掌握更先进的设计技巧，从而在实际项目中取得更好的成果。总而言之，这本书的理论深度和实践指导性都相当出色，非常适合想要深入了解现代ASIC设计的读者。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的前半部分，我最大的感受就是它的“接地气”。作者并没有一味地追求理论的严谨性，而是将大量的篇幅用在了实际的设计流程和注意事项上。从前端设计到后端验证，每一个环节都讲解得细致入微，仿佛亲身经历了一次完整的ASIC设计过程。我尤其喜欢书中关于“坑”的提示，那些在实际项目中容易遇到的问题和解决方案，都被作者一一罗列出来，这无疑为我这样的初学者节省了大量的试错时间。书中对不同类型IP核的选择和集成，以及如何进行时序收敛的讲解，都非常实用。我迫不及待地想继续阅读下去，了解作者如何处理更复杂的低功耗设计和高可靠性设计。这本书绝对是我ASIC设计学习路上的宝贵财富。