低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具 (瑞士)Christian Piguet, pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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瑞士Christian Piguet，陈力颖 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030315687

商品编码：29372616718

包装：平装

出版时间：2011-07-01

基本信息

书名：低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具

定价：65.00元

作者：(瑞士)Christian Piguet,陈力颖

出版社：科学出版社

出版日期：2011-07-01

ISBN：9787030315687

字数：528000

页码：397

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.663kg

编辑推荐

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《低功耗CMOS电路设计》着重叙述低功耗电路设计，包括工艺与器件、逻辑电路以及CAD设计工具三个方面的内容。在工艺器件方面，描述了低功耗电子学的历史、深亚微米体硅SOI技术的进展、CMOS纳米工艺中的漏电、纳米电子学与未来发展趋势、以及光互连技术；在低功耗电路方面，描述了深亚微米设计建模、低功耗标准单元、高速低功耗动态逻辑与运算电路、以及在结构、电路、器件的各个层面上的低功耗设计技术，包括时钟、互连、弱反型超低功耗设计和绝热电路；在低功耗CAD设计工具方面，描述了功耗模型与高层次功耗估计，国际上主要CAD公司的功耗设计工具以及低功耗设计流程。本书由(瑞士)christianPiguet主编。

内容提要

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《低功耗CMOS电路设计》着重叙述低功耗电路设计，部分概述低功耗电子技术和深亚微米下体硅sOI技术的进展、CMOS纳米技术中的漏电流及光互连技术等；第二部分阐述深亚微米设计模型、低功耗标准单元、低功耗超高速动态逻辑与运算电路，以及在结构、电路、器件的各个层面上的低功耗设计技术；第三部分主要针对CAD设计工具及低功耗设计流程进行阐述。本书的内容来自低功耗集成电路设计领域三十多位学者和专家的具体实践，包括学术界与工业界多年来的研究设计成果与经验，所介绍的技术可以直接应用于产品设计。
《低功耗CMOS电路设计》可以作为微电子、电子科学与技术、集成电路等领域的研发、设计人员及工科院校相关专业师生的实用参考资料。本书由(瑞士)christianPiguet主编。

目录

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作者介绍

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ChristianPiguet，瑞士Nyon人，分别在1974年和1981年获得洛桑联邦瑞士大学(EPFL)的电子工程硕士与博士学位。Piguet博士于1974年加入了瑞士纳沙泰尔Centre Electronique HorlogerS.A.实验室。主要研究钟表业的CMOS数字集成电路和嵌入式低功耗微处理器，以及基于门阵列方法的CAD工具。他目前是纳沙泰尔CSEMCentre Suisse d'Electronique et de MicrotechniqueS.A.实验室超低功耗部门的负责人，并参与低功耗和高速CMOS集成电路的设计与管理。他的主要兴趣包括低功耗微处理器与DSP、低功耗标准单元库、门控时钟和低功耗技术及异步设计。

文摘

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序言

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低功耗CMOS电路设计：理论、实践与前沿探索 在当今信息爆炸、移动互联蓬勃发展的时代，电子设备的性能提升与功耗控制已成为一对相互制约的关键因素。特别是在便携式设备、物联网传感器、可穿戴设备等对续航能力有着极致要求的领域，低功耗设计更是决定产品生死存亡的核心竞争力。本书，《低功耗CMOS电路设计——逻辑设计与CAD工具》，正是聚焦于这一至关重要的技术领域，深入剖析了CMOS电路在低功耗设计方面的核心理论、实用方法以及先进的CAD工具应用，旨在为广大电子工程领域的专业人士、研究者和学生提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考书。 本书的编写，并非简单地罗列技术细节，而是力求在理论的严谨性与实践的可操作性之间取得最佳平衡。我们将从CMOS电路功耗的根本来源出发，逐步揭示导致功耗增加的各种机制，并在此基础上，系统性地介绍各种有效的低功耗设计策略。本书的内容涵盖了从宏观的系统级功耗分析，到微观的晶体管级别优化，以及贯穿整个设计流程的CAD工具应用，确保读者能够获得一个360度的全景视角。 第一部分：CMOS电路功耗的本质与分析 在深入探讨低功耗设计技术之前，理解功耗的产生根源至关重要。本部分将首先从CMOS电路的基本工作原理入手，清晰地阐释静态功耗和动态功耗的构成。 静态功耗： 详细解析亚阈值漏电流、栅极漏电流、穿通漏电流等漏电机制，以及它们在不同工艺节点下的特点和影响。我们将分析温度、工艺偏差等因素如何加剧静态功耗，并介绍量化评估静态功耗的常用方法和模型。 动态功耗： 深入分析电容充放电、短路电流等动态功耗的主要来源。我们将探讨电路的翻转率、电源电压、时钟频率等关键参数如何影响动态功耗，并介绍计算和预测动态功耗的有效方法。 功耗建模与仿真： 介绍用于功耗分析的各种建模技术，包括门级功耗仿真、寄存器传输级（RTL）功耗估算以及行为级功耗分析。重点讲解业界主流的功耗分析工具的原理和使用方法，帮助读者掌握如何精确地量化设计中的功耗。 第二部分：逻辑层面的低功耗设计策略 理解了功耗的本质后，本部分将聚焦于在逻辑设计阶段可以采取的各种低功耗技术。这些技术旨在通过优化电路结构和控制信号，从源头上降低功耗。 时钟门控（Clock Gating）： 这是最常用且最有效的动态功耗降低技术之一。我们将详细介绍组合逻辑时钟门控和时序逻辑时钟门控的原理、实现方式以及其在不同电路结构中的应用。重点讲解如何通过自动化工具识别和插入时钟门控，以及如何避免潜在的时序问题。 功率门控（Power Gating）： 介绍如何通过断开部分电路的电源来大幅度降低静态功耗。我们将深入探讨功率门控的设计挑战，例如唤醒延迟、状态保持和电源网络的 IR drop，并介绍相关的隔离技术和保持技术。 多电压域（Multi-Voltage Domains, MVD）： 探讨如何在同一芯片上使用不同电压域来降低功耗，即对对性能要求不高的模块使用较低的电源电压。我们将分析不同电压域之间的数据交互和电平转换问题，以及相关的设计方法。 动态电压与频率调整（Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS）： 详细介绍如何根据工作负载动态地调整芯片的电压和频率，以在满足性能要求的同时最大限度地降低功耗。我们将讨论DVFS系统的架构、控制策略以及在不同应用场景下的优化方法。 数据相关功耗优化： 探讨如何通过优化数据通路和控制逻辑来降低功耗。例如，利用数据位宽缩减、无效数据无效化（don't care optimization）等技术。 第三部分：电路与架构层面的低功耗设计 除了逻辑层面的优化，电路和架构层面的设计选择对功耗也起着至关重要的作用。本部分将从更底层的角度审视低功耗设计。 亚阈值电路设计： 深入探讨亚阈值区域（sub-threshold region）工作的CMOS电路，该区域的晶体管工作在低于其阈值电压的区域，能够实现极低的功耗，但性能会显著下降。我们将分析亚阈值电路的设计挑战，如速度慢、参数变异敏感等，并介绍克服这些挑战的方法。 低电压摆幅电路（Low Voltage Swing Circuits）： 介绍如何通过减小信号的电压摆幅来降低功耗，例如差分信号传输、多电平信号等。 忆阻器、相变存储器等新型器件在低功耗设计中的应用： 展望未来，本部分将简要介绍新型非易失性存储器和新兴器件在构建超低功耗计算系统中的潜力，例如利用其固有的低功耗特性实现更高效的数据存储和逻辑运算。 低功耗架构设计： 探讨如何通过合理的架构划分、任务调度和资源分配来优化整体功耗。例如，粗粒度功耗管理、任务并行与串行执行的功耗权衡等。 第四部分：低功耗设计中的CAD工具应用 现代集成电路设计高度依赖于先进的CAD工具。本部分将重点介绍在低功耗设计流程中各类CAD工具的应用，确保读者能够熟练运用这些工具来实现设计目标。 功耗分析工具： 详细介绍主流的静态和动态功耗分析工具，包括它们的输入、输出、分析模型以及如何进行准确的功耗估算。我们将演示如何利用这些工具识别功耗瓶颈，并指导读者如何根据仿真结果进行设计优化。 低功耗自动化设计工具： 介绍能够自动化实现时钟门控、功率门控、多电压域等低功耗技术的EDA工具。我们将讲解这些工具的工作流程、配置选项以及如何与整体设计流程集成。 高级功耗建模与仿真： 探讨更高级的功耗建模技术，例如混合信号电路的功耗仿真、跨工艺节点的功耗分析等。 IP核的低功耗设计与选择： 在使用第三方IP核时，如何评估其功耗特性，以及如何在设计中有效利用支持低功耗特性的IP核。 第五部分：低功耗设计的挑战与前沿趋势 尽管低功耗设计技术已经取得了显著进展，但仍然面临许多挑战。本部分将对这些挑战进行深入探讨，并展望未来的发展趋势。 工艺进步对功耗的影响： 随着半导体工艺不断向更先进的节点发展，漏电效应日益严峻，这对低功耗设计提出了更高的要求。我们将分析先进工艺带来的功耗挑战，以及相应的应对策略。 片上系统（SoC）的功耗管理： 随着SoC集成度的不断提高，复杂的功耗管理成为核心问题。我们将探讨如何实现跨模块、跨电源域的精细化功耗控制。 机器学习与人工智能在低功耗设计中的应用： 展望未来，介绍如何利用机器学习和人工智能技术来优化功耗分析、功耗预测以及自动化低功耗设计。 绿色计算与可持续发展： 从更宏观的视角，探讨低功耗设计在实现可持续发展和环境保护方面的意义。 本书特色： 理论与实践并重： 既有扎实的理论基础，又包含大量实际设计案例和工具应用指导，使读者能够学以致用。 系统性与全面性： 涵盖了低功耗CMOS电路设计从概念到实现的各个环节。 面向前沿： 关注最新的技术动态和研究热点，为读者提供前瞻性的视野。 实用性强： 尤其强调CAD工具在低功耗设计中的实际应用，帮助读者快速掌握设计技能。 本书的目标读者包括但不限于：集成电路设计工程师、数字逻辑设计工程师、嵌入式系统工程师、微电子学相关专业的本科生、研究生以及相关领域的研究人员。通过阅读本书，读者将能够全面掌握CMOS电路低功耗设计的核心技术，熟练运用相关的CAD工具，从而在实际设计中创造出更具竞争力、更节能环保的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

一直对微电子和集成电路领域充满好奇，特别是当今电子设备对能效的要求越来越高，低功耗设计俨然成为一个重要的研究方向。虽然我还没来得及翻开这本《低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具》，但从书名就能感受到它聚焦的核心价值。我尤其期待书中对“逻辑设计”部分的阐述，因为逻辑层面的优化往往是功耗降低的源头。不知道作者Christian Piguet博士是如何将复杂的逻辑门电路、时序电路的功耗特性进行剖析的？是会从最基础的门级功耗入手，逐步深入到更复杂的组合逻辑和时序逻辑模块吗？比如，在实现某个特定功能时，不同的逻辑结构对功耗的影响会有多大？是否会有一些经典的低功耗逻辑设计模式的介绍，例如亚阈值电路、动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控等等？当然，我对“CAD工具”的部分也抱有极高的期望。随着芯片设计的日益复杂，手工优化已经显得捉襟见肘，而高效的CAD工具是实现大规模低功耗设计不可或缺的助手。这本书会详细介绍哪些主流的低功耗设计自动化工具？它们是如何辅助我们进行逻辑综合、布局布线、时序分析和功耗仿真的？我很好奇书中是否会举例说明如何利用这些工具来分析和优化电路的静态功耗和动态功耗。例如，某些工具是否能自动识别出潜在的漏电路径，并提供优化建议？或者，如何通过工具的协同工作，实现从RTL到门级网表的功耗优化流程？总而言之，这本书在我看来，将是一本连接理论与实践、深入浅出理解低功耗CMOS电路设计精髓的宝贵指南，我迫不及待地想开始我的阅读之旅。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初涉硬件设计领域的研究生，我对于如何构建更高效、更环保的电子系统有着强烈的渴望。在琳琅满目的技术书籍中，《低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具》这本书的书名一下子就吸引了我。我了解到作者Christian Piguet是一位在CMOS电路设计领域有着深厚造诣的专家，这让我对书中的内容充满了信心。我对书中关于“逻辑设计”部分的介绍特别感兴趣，因为它直接关系到电路的效率和性能。我希望这本书能清晰地阐述CMOS电路中功耗产生的根源，无论是动态功耗（开关功耗）还是静态功耗（漏电功耗），并且能提供一系列切实可行的低功耗逻辑设计策略。例如，我非常好奇作者会如何讲解如何通过优化逻辑门的结构、减少不必要的翻转、采用更高效的时钟管理技术（如时钟门控）来降低动态功耗。同时，对于日益增长的漏电问题，书中是否会深入探讨亚阈值工作模式、电源门控等技术，并提供相应的电路实现方法和性能权衡的分析？另外，我对“CAD工具”这一部分也寄予厚望。在现代集成电路设计流程中，CAD工具扮演着至关重要的角色。我希望能在这本书中找到关于如何有效地利用这些工具来指导低功耗设计实践的指导。例如，书中是否会介绍哪些常用的EDA（电子设计自动化）工具，以及它们在低功耗逻辑综合、功耗分析和优化方面的具体功能？我尤其关注书中是否会提供具体的实例，演示如何使用这些工具来识别电路中的功耗瓶颈，并给出相应的优化方案。这本书对我来说，无疑是理解低功耗CMOS设计从理论到实践的桥梁，我非常期待它能为我开启一扇通往高效能电子系统设计的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本《低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具》的出现，简直是为我这样的渴望在功耗控制方面有所突破的设计者量身定做的。坦白讲，我对于CMOS电路中那些看不见的功耗“怪兽”感到头疼已久，尤其是在移动设备和物联网领域，对功耗的要求简直是严苛到了极致。所以，当看到这本书聚焦于“低功耗CMOS电路设计”时，我的眼睛一下就亮了。我特别想知道，书中在“逻辑设计”的部分，会如何深入剖析功耗的来源。是不是会从最基本的CMOS门电路的结构开始，详细讲解它们在不同工作状态下的功耗表现？比如，在进行逻辑功能实现时，如何选择不同的逻辑风格（如静态CMOS、动态CMOS、伪CMOS等）对功耗产生的影响？我期待书中能提供一些经过验证的低功耗逻辑设计技巧，例如如何巧妙地利用亚阈值电压工作来实现极致的低功耗，或者如何通过精细的时钟门控策略来减少不必要的门翻转，从而降低动态功耗。同时，对于静态功耗，也就是漏电功耗，我同样充满好奇。书中是否会详细介绍如何通过优化电路结构、改进工艺参数，甚至采用一些创新的漏电抑制技术来降低漏电？更让我期待的是，“CAD工具”这部分的内容。在实际的芯片设计流程中，手工优化已经越来越难以为继，高效的EDA工具是实现大规模低功耗设计的利器。我希望书中能够详细介绍一些主流的低功耗设计EDA工具，并提供如何利用它们来进行功耗分析、功耗估算以及功耗优化的指导。例如，是否存在一些工具能够自动识别出功耗热点，并提供具体的优化建议？或者，如何通过工具链的协同，实现从RTL代码到最终网表的功耗优化流程？总之，这本书在我看来，将是一本集理论深度与实践指导于一体的权威著作，我非常期待它能为我提供解决低功耗设计难题的金钥匙。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在集成电路设计领域摸爬滚打多年的从业者，我深知功耗优化在现代芯片设计中的重要性。从智能手机到高性能计算，低功耗已经不再是锦上添花，而是必不可少的基石。《低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具》这本书的书名，直接戳中了我的痛点和需求。我特别关注书中在“逻辑设计”部分的论述。我非常想知道，作者Christian Piguet博士是如何将复杂的逻辑电路与功耗特性联系起来的。是不是会从基础的CMOS门电路出发，讲解其静态和动态功耗的构成，并在此基础上，深入分析不同逻辑风格（例如，动态逻辑、亚阈值逻辑）在功耗方面的优劣势？我期待书中能提供一些实用的低功耗逻辑设计技巧，例如如何通过优化组合逻辑和时序逻辑的结构来减少开关次数，如何采用更精细的时钟门控和电源门控技术来关闭不工作的模块，从而显著降低动态功耗。同时，随着工艺节点的不断缩小，漏电功耗已经成为一个不可忽视的挑战，书中是否会深入探讨漏电的产生机制，以及各种有效的漏电抑制策略，比如阈值电压优化、栅氧化层厚度控制等？此外，我极其看重书中关于“CAD工具”的部分。在现代复杂的SoC设计中，如果没有强大的EDA工具支持，低功耗设计几乎是无法想象的。我希望书中能够详细介绍目前业界主流的低功耗设计EDA工具，并提供如何利用这些工具来辅助设计流程的实践指导。例如，书中是否会讲解如何使用功耗分析工具来准确估算电路的功耗，如何使用逻辑综合工具来进行功耗导向的优化，以及如何使用布局布线工具来改善功耗表现？我尤其期待书中能够提供一些具体的案例，展示如何通过CAD工具来识别和解决实际设计中的功耗问题。总而言之，这本书对我来说，将是一本集理论深度、技术前沿性和实践指导性于一体的宝贵资源，我非常期待它能为我的设计工作带来新的启发和突破。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都在寻找一本能够系统性地讲解低功耗CMOS电路设计的书籍，特别是在逻辑设计和EDA工具应用方面。《低功耗CMOS电路设计--逻辑设计与CAD工具》这本书的书名，让我觉得它非常契合我的需求。我非常好奇书中在“逻辑设计”部分，会如何系统地阐述CMOS电路功耗的来源，例如动态功耗（由电容充放电引起）和静态功耗（漏电）的详细分析。我希望书中能够提供一些经典的低功耗逻辑设计技术，比如亚阈值电路、动态电压频率调整（DVFS）策略、时钟门控技术以及各种低功耗逻辑风格的比较和应用。我尤其期待书中能通过具体的逻辑单元或模块设计案例，来直观地展示这些技术如何降低功耗，以及它们在性能和面积方面的权衡。同时，“CAD工具”这一部分也让我充满了期待。在当今集成电路设计领域，EDA工具是不可或缺的。我希望书中能够介绍一些主流的低功耗设计EDA工具，例如用于功耗分析、功耗估算、逻辑综合优化的工具。我非常想了解如何利用这些工具来指导低功耗设计，比如如何通过工具来识别电路中的功耗瓶颈，如何对RTL代码进行功耗导向的优化，以及如何进行更精确的功耗仿真和验证。这本书的出版，在我看来，无疑为广大读者提供了一个学习和掌握低功耗CMOS电路设计前沿技术的绝佳机会。它将帮助我们理解如何将理论知识转化为实际设计，从而创造出更节能、更高效的电子产品。