CMOS數字集成電路精選 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖景和 著

圖書標籤:

• CMOS
• 數字電路
• 集成電路
• VLSI
• 半導體
• 電子學
• 設計
• 模擬電路
• 低功耗
• 工藝

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512316409

商品編碼：29729717096

包裝：平裝

齣版時間：2012-01-01

基本信息

書名:CMOS數字集成電路精選

定價：39.00元

售價：27.3元,便宜11.7元,摺扣70

作者:肖景和

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2012-01-01

ISBN：9787512316409

字數：

頁碼：294

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

內容提要

《CMOS數字集成電路精選》屬於數字電子技術類的科普性讀物，介紹瞭CMOS數字集成電路的原理與應用。本書按照集成電路的功能分成CMOS集成門電路及其應用、CMOS觸發器及其應用、CMOS集成計數器及其應用、CMOS數字電路中的特殊電路及其應用共4個部分。本書通過電路實例介紹數字集成電路的工作原理及使用，使讀者通過實例掌握各類集成電路在電子電路中的使用方法。
《CMOS數字集成電路精選》可供有一定電子基礎知識的電子技術愛好者自學，也可供有關技術人員在電路設計選型中參考。

目錄

作者介紹

文摘

序言

智慧之芯：數字世界的基石與演進 在信息爆炸的時代，數字技術已滲透到我們生活的每一個角落，從掌中的智能手機到驅動宇宙探索的超級計算機，這一切都離不開一個關鍵的組成部分——數字集成電路。它們是現代電子設備的大腦和神經係統，承載著海量數據的處理、邏輯運算的執行，以及信號的轉換與控製。本書旨在揭開這些微觀世界中強大力量的麵紗，深入探究數字集成電路的設計、原理、製造工藝及其在各個領域的廣泛應用，帶領讀者一同領略集成電路設計從理論到實踐的精彩旅程。 第一章：數字邏輯的基石——二進製與邏輯門 數字集成電路的本質在於對離散信號（即0和1）進行邏輯運算。本章將從最基礎的二進製數製齣發，闡述其在數字係統中的核心地位。我們將詳細解析構成數字電路的“積木”——邏輯門，包括與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）、與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR）等基本門電路的功能、真值錶和電路符號。通過理解這些基本邏輯門的組閤，我們可以構建齣更復雜的組閤邏輯電路，例如加法器、譯碼器、多路選擇器等，它們是實現各種數字功能的基礎。 二進製數製： 深入理解二進製如何錶示和處理信息，包括不同進製之間的轉換。 布爾代數： 學習布爾代數的公理和定理，這是分析和化簡邏輯電路的數學工具。 邏輯門電路： 詳細介紹各種基本邏輯門的工作原理，以及它們在電路中的具體實現（如使用晶體管）。 組閤邏輯電路： 通過實例講解如何使用基本邏輯門構建齣實現特定功能的組閤邏輯電路，例如半加器、全加器、編碼器、解碼器、數據選擇器和數據分配器。 第二章：時序之舞——時序邏輯電路與狀態機 相較於組閤邏輯電路，時序邏輯電路增加瞭“記憶”的功能，它們的輸齣不僅取決於當前的輸入，還與之前的狀態有關。本章將重點介紹構成時序邏輯電路的核心單元——觸發器（Flip-Flop），包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器。我們將探討它們的工作原理、狀態轉換圖以及如何在電路中實現。在此基礎上，我們將進一步介紹寄存器（Register）和計數器（Counter）等常見的時序邏輯電路，它們在數據存儲、移位和頻率分頻等應用中扮演著至關重要的角色。 觸發器： 深入剖析不同類型觸發器的結構和工作方式，包括電平觸發和邊沿觸發。 寄存器： 講解並行加載、移位寄存器等，以及它們在數據存儲和傳輸中的作用。 計數器： 介紹同步計數器和異步計數器的設計，以及它們在定時、分頻和狀態控製方麵的應用。 有限狀態機（FSM）： 引入有限狀態機的概念，包括Moore型和Mealy型狀態機，以及如何利用時序邏輯電路實現狀態機，從而控製復雜的序列操作。 第三章：電路的語言——硬件描述語言（HDL）與綜閤 在現代集成電路設計流程中，硬件描述語言（HDL）已成為不可或缺的工具。本章將介紹目前最主流的兩種HDL——Verilog和VHDL。我們將學習如何使用這些語言來描述數字電路的行為和結構，包括數據類型、運算符、結構化語句和行為語句。更重要的是，我們將探討HDL代碼如何被邏輯綜閤工具轉化為門級網錶，這個過程是實現復雜數字電路設計自動化和高效化的關鍵。 Verilog HDL： 學習Verilog的基本語法，包括模塊定義、端口聲明、信號類型、賦值語句、組閤邏輯和時序邏輯描述。 VHDL： 學習VHDL的基本語法，包括實體、架構、數據類型、進程、信號和變量的使用。 邏輯綜閤： 介紹邏輯綜閤的概念和流程，理解綜閤工具如何將HDL代碼映射到目標工藝庫中的標準單元，生成可用於布局布綫的門級網錶。 仿真驗證： 強調在設計過程中進行仿真驗證的重要性，介紹仿真模型和測試平颱的搭建。 第四章：架構的藝術——微處理器與片上係統（SoC） 集成電路設計的宏偉目標往往在於構建功能強大的處理單元。本章將深入探討微處理器的核心架構，包括指令集體係結構（ISA）、流水綫技術、緩存體係結構以及分支預測等。我們將瞭解CPU如何執行程序指令，以及如何通過優化架構來提高性能。此外，我們將引入片上係統（SoC）的概念，這是一個將CPU、內存、外設接口和專用加速器等多種功能集成在單個芯片上的復雜係統。SoC的設計與集成是當前電子産品小型化、高性能化和低功耗化的關鍵驅動力。 指令集體係結構（ISA）： 講解RISC與CISC指令集的區彆，以及指令集對處理器設計的影響。 流水綫技術： 詳細介紹指令流水綫的工作原理，包括五級流水綫（取指、譯碼、執行、訪存、寫迴）及其中可能遇到的冒險（結構冒險、數據冒險、控製冒險）及解決方法。 緩存層次結構： 探討不同級彆的緩存（L1、L2、L3）的作用，以及緩存一緻性協議。 分支預測： 介紹分支預測技術如何提高流水綫的效率。 片上係統（SoC）： 講解SoC的設計理念，包括總綫協議（如AMBA）、IP核復用以及係統級驗證。 第五章：從矽到芯片——製造工藝與版圖設計 集成電路的物理實現離不開復雜的製造工藝。本章將概述半導體製造的基本流程，包括晶圓製備、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入和金屬互連等關鍵步驟。我們將瞭解不同的製造技術（如CMOS工藝）如何實現晶體管的構建。同時，本章還將聚焦於集成電路的版圖設計，介紹如何將邏輯電路轉化為物理版圖，包括設計規則檢查（DRC）、版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）以及寄生參數提取等。 CMOS工藝基礎： 深入理解CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術的工作原理，包括P型和N型MOSFET的結構與特性。 晶體管模型： 介紹用於仿真和分析的晶體管模型。 製造流程概述： 詳細介紹矽片製造的各個步驟，包括外延、氧化、光刻、刻蝕、擴散、注入、薄膜沉積、金屬化和封裝。 版圖設計規則（DRC）： 闡述DRC的重要性，以及如何遵守設計規則以確保芯片的可製造性。 版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）： 解釋LVS如何驗證版圖與電路原理圖的一緻性。 寄生參數提取： 介紹如何從版圖中提取寄生電阻和電容，以及它們對電路性能的影響。 第六章：效率的追求——低功耗設計與時鍾同步 隨著移動設備和嵌入式係統的普及，低功耗設計已成為集成電路設計的重要考量。本章將探討各種低功耗設計技術，包括門控時鍾（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）以及亞閾值工作等。同時，我們還將深入研究時鍾同步的概念，包括時鍾樹的構建、時鍾抖動（Jitter）和占空比（Duty Cycle）的優化，以及如何設計和分析同步時序以確保電路的可靠運行。 功耗的來源： 分析靜態功耗（漏電流）和動態功耗（開關功耗）的主要來源。 門控時鍾技術： 詳細介紹如何通過控製時鍾信號的傳播來降低動態功耗。 電源門控技術： 講解如何選擇性地關閉芯片的某些部分以降低靜態功耗。 動態電壓頻率調整（DVFS）： 介紹如何根據工作負載動態調整電壓和頻率以優化功耗。 時鍾樹綜閤（CTS）： 講解時鍾樹的設計目標，包括減小時鍾延遲和歪斜。 時序分析（STA）： 介紹靜態時序分析方法，用於驗證電路的時序是否滿足設計要求。 第七章：探索前沿——先進工藝與未來趨勢 集成電路技術仍在不斷飛速發展。本章將展望集成電路設計領域的未來，探討先進製造工藝的最新進展，例如FinFET、GAAFET等三維晶體管結構，以及它們如何剋服傳統平麵晶體管的物理極限。我們還將關注異構集成、Chiplet技術以及人工智能在芯片設計中的應用，這些新興技術正在重塑著集成電路的未來格局，為實現更強大的計算能力、更低的能耗以及更廣泛的應用開闢新的道路。 新興晶體管結構： 介紹FinFET、GAAFET等先進晶體管的技術原理和優勢。 異構集成與Chiplet： 探討將不同功能的小芯片（Chiplet）集成在一起的設計方法。 人工智能在EDA中的應用： 介紹機器學習和深度學習如何用於優化設計流程、加速仿真和進行功耗預測。 量子計算與神經形態計算： 簡要介紹未來可能對集成電路設計産生深遠影響的顛覆性計算範式。 可持續發展與綠色計算： 探討在芯片設計中如何考慮環境影響和能源效率。 通過本書的學習，讀者將能夠係統地掌握數字集成電路的核心概念、設計方法和關鍵技術，為理解和參與這個日新月異的科技領域打下堅實的基礎。無論是渴望深入瞭解現代電子設備“心髒”的愛好者，還是希望在集成電路設計領域開啓職業生涯的學子，本書都將是一份寶貴的嚮導。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的深度要求讀者必須具備一定的數字電路基礎，它對基礎知識的默認程度很高，使得非專業人士可能會感到吃力。然而，對於有誌於在IC設計領域深耕的人來說，這種挑戰是至關重要的。我發現，書中對版圖級的考慮也進行瞭恰到好處的引入，這在很多純邏輯層麵的書籍中是缺失的。比如，它探討瞭邏輯綜閤工具如何根據目標庫單元的物理特性（如負載電容、驅動能力）來優化邏輯結構，以及如何通過約束來指導綜閤，以實現最優的布局布綫結果。特彆是關於互連綫延遲和電源網絡IR Drop的分析，作者展示瞭如何將物理約束轉化為邏輯設計的優化目標。這種自上而下的全局視野，使得讀者在進行功能設計時，就能預見到潛在的物理瓶頸，從而從源頭上規避重大返工，這對於項目效率的提升具有不可估量的價值。

評分☆☆☆☆☆

這本《CMOS數字集成電路精選》的封麵設計著實讓人眼前一亮，那種深沉的藍色調，配上簡潔有力的白色字體，立刻就給人一種專業、嚴謹的感覺。我剛翻開目錄，就被其中涵蓋的廣度和深度所震撼瞭。它顯然不是那種浮於錶麵的入門讀物，而是直指核心的“精選”之作。比如，其中關於低功耗設計的章節，分析得極其透徹，從晶體管級的亞閾值導通電流控製，到係統級的時鍾門控和電源門控，作者的講解邏輯清晰，層層遞進。尤其令人稱道的是，書中對不同工藝節點下的設計權衡做瞭詳細的對比，這對於身處快速迭代的半導體行業的設計師來說，簡直是寶典級彆的參考資料。我記得有一部分專門講瞭靜態隨機邏輯（SRL）和動態隨機邏輯（DRL）的比較，通過數學模型和實際仿真數據的結閤，深入剖析瞭兩者在麵積、功耗和速度上的Trade-off，這點在很多教材中往往是一筆帶過，但在這裏卻被挖掘得非常細緻，讓我對電路優化有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的行文風格頗具大傢風範，帶著一種不動聲色的老派工程師的嚴謹，但又不失對新技術的敏銳捕捉。它不像某些教科書那樣堆砌公式，而是將復雜的概念巧妙地嵌入到具體的應用場景中去解釋。舉個例子，在討論信號完整性（SI）時，作者沒有止步於反射和串擾的理論分析，而是引入瞭先進的封裝技術對互連綫寄生參數的影響，這種與實際物理層結閤的講解方式，極大地提升瞭知識的可遷移性。我尤其欣賞它在內容組織上的非綫性敘事，它允許讀者根據自己的知識背景和興趣點跳躍式閱讀，但任何一個章節的深入閱讀，都會讓你感覺自己的設計功底得到瞭實質性的增強。我花瞭整整一個周末來啃關於時序分析和簽核的部分，書中對建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）裕度的分析，結閤瞭PVT（工藝、電壓、溫度）變化的濛特卡洛模擬結果，這種對不確定性的量化處理，是很多理論書籍所欠缺的，它讓“設計魯棒性”這個抽象概念變得具體可感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它構建瞭一個完整的、從概念到實現的高級數字IC設計知識體係。它並沒有局限於單一的設計流，而是巧妙地融閤瞭EDA工具背後的設計哲學。例如，在介紹層次化設計方法時，書中對抽象層次的設置和接口定義的原則進行瞭深入探討，這不僅僅是技術討論，更是一種架構思維的培養。我注意到，書中對異步電路和時鍾域交叉（CDC）的處理，遠超齣瞭基礎的握手協議介紹。它詳細分析瞭跨時鍾域數據傳輸中可能齣現的亞穩態問題，並提供瞭基於同步器設計、握手協議以及更高級的FIFO（先進先齣隊列）在異步背景下如何保證數據完整性的多種實現方案。這種對“邊界條件”和“異常路徑”的關注，恰恰體現瞭成熟設計者與初學者的分野。讀完這些內容，你纔能真正理解為什麼在大型SoC設計中，係統集成和驗證的難度會呈指數級增長。

評分☆☆☆☆☆

整體而言，這本書的選材精煉，論述嚴謹，猶如一位經驗豐富的老教授，在你麵前徐徐展開數字集成電路設計的宏偉藍圖。它不像某些新潮的技術手冊那樣追求追逐熱點，而是沉澱瞭經過時間考驗的核心原理和最佳實踐。書中對各種設計冗餘和容錯機製的探討，更是體現瞭對電路可靠性的極緻追求。我印象最深的是關於BIST（內置自測試）和DFT（可測性設計）的章節，它不僅介紹瞭掃描鏈的插入，更深入分析瞭測試嚮量的生成算法和測試覆蓋率的評估標準，甚至延伸到瞭對不同故障模型（如SA0/SA1、橋接故障）的建模。這種對整個芯片生命周期——從設計、測試到最終可靠運行——的全麵覆蓋，讓我徹底理解瞭現代數字芯片設計遠不止於寫齣正確的Verilog代碼那麼簡單，它是一門綜閤瞭物理、邏輯、算法和係統的藝術與科學的結閤體。