低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具 (瑞士)Christian Piguet, pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

繁體網頁||簡體網頁

☆☆☆☆☆

瑞士Christian Piguet，陳力穎 著

圖書標籤:

• CMOS電路
• 低功耗設計
• 邏輯設計
• CAD工具
• 集成電路
• 模擬電路
• 數字電路
• Piguet
• 電路設計
• 電子工程

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030315687

商品編碼：29372616718

包裝：平裝

齣版時間：2011-07-01

基本信息

書名：低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具

定價：65.00元

作者：(瑞士)Christian Piguet,陳力穎

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-07-01

ISBN：9787030315687

字數：528000

頁碼：397

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.663kg

編輯推薦

---

《低功耗CMOS電路設計》著重敘述低功耗電路設計，包括工藝與器件、邏輯電路以及CAD設計工具三個方麵的內容。在工藝器件方麵，描述瞭低功耗電子學的曆史、深亞微米體矽SOI技術的進展、CMOS納米工藝中的漏電、納米電子學與未來發展趨勢、以及光互連技術；在低功耗電路方麵，描述瞭深亞微米設計建模、低功耗標準單元、高速低功耗動態邏輯與運算電路、以及在結構、電路、器件的各個層麵上的低功耗設計技術，包括時鍾、互連、弱反型超低功耗設計和絕熱電路；在低功耗CAD設計工具方麵，描述瞭功耗模型與高層次功耗估計，國際上主要CAD公司的功耗設計工具以及低功耗設計流程。本書由(瑞士)christianPiguet主編。

內容提要

---

《低功耗CMOS電路設計》著重敘述低功耗電路設計，部分概述低功耗電子技術和深亞微米下體矽sOI技術的進展、CMOS納米技術中的漏電流及光互連技術等；第二部分闡述深亞微米設計模型、低功耗標準單元、低功耗超高速動態邏輯與運算電路，以及在結構、電路、器件的各個層麵上的低功耗設計技術；第三部分主要針對CAD設計工具及低功耗設計流程進行闡述。本書的內容來自低功耗集成電路設計領域三十多位學者和專傢的具體實踐，包括學術界與工業界多年來的研究設計成果與經驗，所介紹的技術可以直接應用於産品設計。
《低功耗CMOS電路設計》可以作為微電子、電子科學與技術、集成電路等領域的研發、設計人員及工科院校相關專業師生的實用參考資料。本書由(瑞士)christianPiguet主編。

目錄

---

作者介紹

---

ChristianPiguet，瑞士Nyon人，分彆在1974年和1981年獲得洛桑聯邦瑞士大學(EPFL)的電子工程碩士與博士學位。Piguet博士於1974年加入瞭瑞士納沙泰爾Centre Electronique HorlogerS.A.實驗室。主要研究鍾錶業的CMOS數字集成電路和嵌入式低功耗微處理器，以及基於門陣列方法的CAD工具。他目前是納沙泰爾CSEMCentre Suisse d'Electronique et de MicrotechniqueS.A.實驗室超低功耗部門的負責人，並參與低功耗和高速CMOS集成電路的設計與管理。他的主要興趣包括低功耗微處理器與DSP、低功耗標準單元庫、門控時鍾和低功耗技術及異步設計。

文摘

---

序言

---

低功耗CMOS電路設計：理論、實踐與前沿探索 在當今信息爆炸、移動互聯蓬勃發展的時代，電子設備的性能提升與功耗控製已成為一對相互製約的關鍵因素。特彆是在便攜式設備、物聯網傳感器、可穿戴設備等對續航能力有著極緻要求的領域，低功耗設計更是決定産品生死存亡的核心競爭力。本書，《低功耗CMOS電路設計——邏輯設計與CAD工具》，正是聚焦於這一至關重要的技術領域，深入剖析瞭CMOS電路在低功耗設計方麵的核心理論、實用方法以及先進的CAD工具應用，旨在為廣大電子工程領域的專業人士、研究者和學生提供一本全麵、深入且極具實踐指導意義的參考書。 本書的編寫，並非簡單地羅列技術細節，而是力求在理論的嚴謹性與實踐的可操作性之間取得最佳平衡。我們將從CMOS電路功耗的根本來源齣發，逐步揭示導緻功耗增加的各種機製，並在此基礎上，係統性地介紹各種有效的低功耗設計策略。本書的內容涵蓋瞭從宏觀的係統級功耗分析，到微觀的晶體管級彆優化，以及貫穿整個設計流程的CAD工具應用，確保讀者能夠獲得一個360度的全景視角。 第一部分：CMOS電路功耗的本質與分析 在深入探討低功耗設計技術之前，理解功耗的産生根源至關重要。本部分將首先從CMOS電路的基本工作原理入手，清晰地闡釋靜態功耗和動態功耗的構成。 靜態功耗： 詳細解析亞閾值漏電流、柵極漏電流、穿通漏電流等漏電機製，以及它們在不同工藝節點下的特點和影響。我們將分析溫度、工藝偏差等因素如何加劇靜態功耗，並介紹量化評估靜態功耗的常用方法和模型。 動態功耗： 深入分析電容充放電、短路電流等動態功耗的主要來源。我們將探討電路的翻轉率、電源電壓、時鍾頻率等關鍵參數如何影響動態功耗，並介紹計算和預測動態功耗的有效方法。 功耗建模與仿真： 介紹用於功耗分析的各種建模技術，包括門級功耗仿真、寄存器傳輸級（RTL）功耗估算以及行為級功耗分析。重點講解業界主流的功耗分析工具的原理和使用方法，幫助讀者掌握如何精確地量化設計中的功耗。 第二部分：邏輯層麵的低功耗設計策略 理解瞭功耗的本質後，本部分將聚焦於在邏輯設計階段可以采取的各種低功耗技術。這些技術旨在通過優化電路結構和控製信號，從源頭上降低功耗。 時鍾門控（Clock Gating）： 這是最常用且最有效的動態功耗降低技術之一。我們將詳細介紹組閤邏輯時鍾門控和時序邏輯時鍾門控的原理、實現方式以及其在不同電路結構中的應用。重點講解如何通過自動化工具識彆和插入時鍾門控，以及如何避免潛在的時序問題。 功率門控（Power Gating）： 介紹如何通過斷開部分電路的電源來大幅度降低靜態功耗。我們將深入探討功率門控的設計挑戰，例如喚醒延遲、狀態保持和電源網絡的 IR drop，並介紹相關的隔離技術和保持技術。 多電壓域（Multi-Voltage Domains, MVD）： 探討如何在同一芯片上使用不同電壓域來降低功耗，即對對性能要求不高的模塊使用較低的電源電壓。我們將分析不同電壓域之間的數據交互和電平轉換問題，以及相關的設計方法。 動態電壓與頻率調整（Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS）： 詳細介紹如何根據工作負載動態地調整芯片的電壓和頻率，以在滿足性能要求的同時最大限度地降低功耗。我們將討論DVFS係統的架構、控製策略以及在不同應用場景下的優化方法。 數據相關功耗優化： 探討如何通過優化數據通路和控製邏輯來降低功耗。例如，利用數據位寬縮減、無效數據無效化（don't care optimization）等技術。 第三部分：電路與架構層麵的低功耗設計 除瞭邏輯層麵的優化，電路和架構層麵的設計選擇對功耗也起著至關重要的作用。本部分將從更底層的角度審視低功耗設計。 亞閾值電路設計： 深入探討亞閾值區域（sub-threshold region）工作的CMOS電路，該區域的晶體管工作在低於其閾值電壓的區域，能夠實現極低的功耗，但性能會顯著下降。我們將分析亞閾值電路的設計挑戰，如速度慢、參數變異敏感等，並介紹剋服這些挑戰的方法。 低電壓擺幅電路（Low Voltage Swing Circuits）： 介紹如何通過減小信號的電壓擺幅來降低功耗，例如差分信號傳輸、多電平信號等。 憶阻器、相變存儲器等新型器件在低功耗設計中的應用： 展望未來，本部分將簡要介紹新型非易失性存儲器和新興器件在構建超低功耗計算係統中的潛力，例如利用其固有的低功耗特性實現更高效的數據存儲和邏輯運算。 低功耗架構設計： 探討如何通過閤理的架構劃分、任務調度和資源分配來優化整體功耗。例如，粗粒度功耗管理、任務並行與串行執行的功耗權衡等。 第四部分：低功耗設計中的CAD工具應用 現代集成電路設計高度依賴於先進的CAD工具。本部分將重點介紹在低功耗設計流程中各類CAD工具的應用，確保讀者能夠熟練運用這些工具來實現設計目標。 功耗分析工具： 詳細介紹主流的靜態和動態功耗分析工具，包括它們的輸入、輸齣、分析模型以及如何進行準確的功耗估算。我們將演示如何利用這些工具識彆功耗瓶頸，並指導讀者如何根據仿真結果進行設計優化。 低功耗自動化設計工具： 介紹能夠自動化實現時鍾門控、功率門控、多電壓域等低功耗技術的EDA工具。我們將講解這些工具的工作流程、配置選項以及如何與整體設計流程集成。 高級功耗建模與仿真： 探討更高級的功耗建模技術，例如混閤信號電路的功耗仿真、跨工藝節點的功耗分析等。 IP核的低功耗設計與選擇： 在使用第三方IP核時，如何評估其功耗特性，以及如何在設計中有效利用支持低功耗特性的IP核。 第五部分：低功耗設計的挑戰與前沿趨勢 盡管低功耗設計技術已經取得瞭顯著進展，但仍然麵臨許多挑戰。本部分將對這些挑戰進行深入探討，並展望未來的發展趨勢。 工藝進步對功耗的影響： 隨著半導體工藝不斷嚮更先進的節點發展，漏電效應日益嚴峻，這對低功耗設計提齣瞭更高的要求。我們將分析先進工藝帶來的功耗挑戰，以及相應的應對策略。 片上係統（SoC）的功耗管理： 隨著SoC集成度的不斷提高，復雜的功耗管理成為核心問題。我們將探討如何實現跨模塊、跨電源域的精細化功耗控製。 機器學習與人工智能在低功耗設計中的應用： 展望未來，介紹如何利用機器學習和人工智能技術來優化功耗分析、功耗預測以及自動化低功耗設計。 綠色計算與可持續發展： 從更宏觀的視角，探討低功耗設計在實現可持續發展和環境保護方麵的意義。 本書特色： 理論與實踐並重： 既有紮實的理論基礎，又包含大量實際設計案例和工具應用指導，使讀者能夠學以緻用。 係統性與全麵性： 涵蓋瞭低功耗CMOS電路設計從概念到實現的各個環節。 麵嚮前沿： 關注最新的技術動態和研究熱點，為讀者提供前瞻性的視野。 實用性強： 尤其強調CAD工具在低功耗設計中的實際應用，幫助讀者快速掌握設計技能。 本書的目標讀者包括但不限於：集成電路設計工程師、數字邏輯設計工程師、嵌入式係統工程師、微電子學相關專業的本科生、研究生以及相關領域的研究人員。通過閱讀本書，讀者將能夠全麵掌握CMOS電路低功耗設計的核心技術，熟練運用相關的CAD工具，從而在實際設計中創造齣更具競爭力、更節能環保的電子産品。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都在尋找一本能夠係統性地講解低功耗CMOS電路設計的書籍，特彆是在邏輯設計和EDA工具應用方麵。《低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具》這本書的書名，讓我覺得它非常契閤我的需求。我非常好奇書中在“邏輯設計”部分，會如何係統地闡述CMOS電路功耗的來源，例如動態功耗（由電容充放電引起）和靜態功耗（漏電）的詳細分析。我希望書中能夠提供一些經典的低功耗邏輯設計技術，比如亞閾值電路、動態電壓頻率調整（DVFS）策略、時鍾門控技術以及各種低功耗邏輯風格的比較和應用。我尤其期待書中能通過具體的邏輯單元或模塊設計案例，來直觀地展示這些技術如何降低功耗，以及它們在性能和麵積方麵的權衡。同時，“CAD工具”這一部分也讓我充滿瞭期待。在當今集成電路設計領域，EDA工具是不可或缺的。我希望書中能夠介紹一些主流的低功耗設計EDA工具，例如用於功耗分析、功耗估算、邏輯綜閤優化的工具。我非常想瞭解如何利用這些工具來指導低功耗設計，比如如何通過工具來識彆電路中的功耗瓶頸，如何對RTL代碼進行功耗導嚮的優化，以及如何進行更精確的功耗仿真和驗證。這本書的齣版，在我看來，無疑為廣大讀者提供瞭一個學習和掌握低功耗CMOS電路設計前沿技術的絕佳機會。它將幫助我們理解如何將理論知識轉化為實際設計，從而創造齣更節能、更高效的電子産品。

評分☆☆☆☆☆

這本《低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具》的齣現，簡直是為我這樣的渴望在功耗控製方麵有所突破的設計者量身定做的。坦白講，我對於CMOS電路中那些看不見的功耗“怪獸”感到頭疼已久，尤其是在移動設備和物聯網領域，對功耗的要求簡直是嚴苛到瞭極緻。所以，當看到這本書聚焦於“低功耗CMOS電路設計”時，我的眼睛一下就亮瞭。我特彆想知道，書中在“邏輯設計”的部分，會如何深入剖析功耗的來源。是不是會從最基本的CMOS門電路的結構開始，詳細講解它們在不同工作狀態下的功耗錶現？比如，在進行邏輯功能實現時，如何選擇不同的邏輯風格（如靜態CMOS、動態CMOS、僞CMOS等）對功耗産生的影響？我期待書中能提供一些經過驗證的低功耗邏輯設計技巧，例如如何巧妙地利用亞閾值電壓工作來實現極緻的低功耗，或者如何通過精細的時鍾門控策略來減少不必要的門翻轉，從而降低動態功耗。同時，對於靜態功耗，也就是漏電功耗，我同樣充滿好奇。書中是否會詳細介紹如何通過優化電路結構、改進工藝參數，甚至采用一些創新的漏電抑製技術來降低漏電？更讓我期待的是，“CAD工具”這部分的內容。在實際的芯片設計流程中，手工優化已經越來越難以為繼，高效的EDA工具是實現大規模低功耗設計的利器。我希望書中能夠詳細介紹一些主流的低功耗設計EDA工具，並提供如何利用它們來進行功耗分析、功耗估算以及功耗優化的指導。例如，是否存在一些工具能夠自動識彆齣功耗熱點，並提供具體的優化建議？或者，如何通過工具鏈的協同，實現從RTL代碼到最終網錶的功耗優化流程？總之，這本書在我看來，將是一本集理論深度與實踐指導於一體的權威著作，我非常期待它能為我提供解決低功耗設計難題的金鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在集成電路設計領域摸爬滾打多年的從業者，我深知功耗優化在現代芯片設計中的重要性。從智能手機到高性能計算，低功耗已經不再是錦上添花，而是必不可少的基石。《低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具》這本書的書名，直接戳中瞭我的痛點和需求。我特彆關注書中在“邏輯設計”部分的論述。我非常想知道，作者Christian Piguet博士是如何將復雜的邏輯電路與功耗特性聯係起來的。是不是會從基礎的CMOS門電路齣發，講解其靜態和動態功耗的構成，並在此基礎上，深入分析不同邏輯風格（例如，動態邏輯、亞閾值邏輯）在功耗方麵的優劣勢？我期待書中能提供一些實用的低功耗邏輯設計技巧，例如如何通過優化組閤邏輯和時序邏輯的結構來減少開關次數，如何采用更精細的時鍾門控和電源門控技術來關閉不工作的模塊，從而顯著降低動態功耗。同時，隨著工藝節點的不斷縮小，漏電功耗已經成為一個不可忽視的挑戰，書中是否會深入探討漏電的産生機製，以及各種有效的漏電抑製策略，比如閾值電壓優化、柵氧化層厚度控製等？此外，我極其看重書中關於“CAD工具”的部分。在現代復雜的SoC設計中，如果沒有強大的EDA工具支持，低功耗設計幾乎是無法想象的。我希望書中能夠詳細介紹目前業界主流的低功耗設計EDA工具，並提供如何利用這些工具來輔助設計流程的實踐指導。例如，書中是否會講解如何使用功耗分析工具來準確估算電路的功耗，如何使用邏輯綜閤工具來進行功耗導嚮的優化，以及如何使用布局布綫工具來改善功耗錶現？我尤其期待書中能夠提供一些具體的案例，展示如何通過CAD工具來識彆和解決實際設計中的功耗問題。總而言之，這本書對我來說，將是一本集理論深度、技術前沿性和實踐指導性於一體的寶貴資源，我非常期待它能為我的設計工作帶來新的啓發和突破。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初涉硬件設計領域的研究生，我對於如何構建更高效、更環保的電子係統有著強烈的渴望。在琳琅滿目的技術書籍中，《低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具》這本書的書名一下子就吸引瞭我。我瞭解到作者Christian Piguet是一位在CMOS電路設計領域有著深厚造詣的專傢，這讓我對書中的內容充滿瞭信心。我對書中關於“邏輯設計”部分的介紹特彆感興趣，因為它直接關係到電路的效率和性能。我希望這本書能清晰地闡述CMOS電路中功耗産生的根源，無論是動態功耗（開關功耗）還是靜態功耗（漏電功耗），並且能提供一係列切實可行的低功耗邏輯設計策略。例如，我非常好奇作者會如何講解如何通過優化邏輯門的結構、減少不必要的翻轉、采用更高效的時鍾管理技術（如時鍾門控）來降低動態功耗。同時，對於日益增長的漏電問題，書中是否會深入探討亞閾值工作模式、電源門控等技術，並提供相應的電路實現方法和性能權衡的分析？另外，我對“CAD工具”這一部分也寄予厚望。在現代集成電路設計流程中，CAD工具扮演著至關重要的角色。我希望能在這本書中找到關於如何有效地利用這些工具來指導低功耗設計實踐的指導。例如，書中是否會介紹哪些常用的EDA（電子設計自動化）工具，以及它們在低功耗邏輯綜閤、功耗分析和優化方麵的具體功能？我尤其關注書中是否會提供具體的實例，演示如何使用這些工具來識彆電路中的功耗瓶頸，並給齣相應的優化方案。這本書對我來說，無疑是理解低功耗CMOS設計從理論到實踐的橋梁，我非常期待它能為我開啓一扇通往高效能電子係統設計的大門。

評分☆☆☆☆☆

一直對微電子和集成電路領域充滿好奇，特彆是當今電子設備對能效的要求越來越高，低功耗設計儼然成為一個重要的研究方嚮。雖然我還沒來得及翻開這本《低功耗CMOS電路設計--邏輯設計與CAD工具》，但從書名就能感受到它聚焦的核心價值。我尤其期待書中對“邏輯設計”部分的闡述，因為邏輯層麵的優化往往是功耗降低的源頭。不知道作者Christian Piguet博士是如何將復雜的邏輯門電路、時序電路的功耗特性進行剖析的？是會從最基礎的門級功耗入手，逐步深入到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯模塊嗎？比如，在實現某個特定功能時，不同的邏輯結構對功耗的影響會有多大？是否會有一些經典的低功耗邏輯設計模式的介紹，例如亞閾值電路、動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控等等？當然，我對“CAD工具”的部分也抱有極高的期望。隨著芯片設計的日益復雜，手工優化已經顯得捉襟見肘，而高效的CAD工具是實現大規模低功耗設計不可或缺的助手。這本書會詳細介紹哪些主流的低功耗設計自動化工具？它們是如何輔助我們進行邏輯綜閤、布局布綫、時序分析和功耗仿真的？我很好奇書中是否會舉例說明如何利用這些工具來分析和優化電路的靜態功耗和動態功耗。例如，某些工具是否能自動識彆齣潛在的漏電路徑，並提供優化建議？或者，如何通過工具的協同工作，實現從RTL到門級網錶的功耗優化流程？總而言之，這本書在我看來，將是一本連接理論與實踐、深入淺齣理解低功耗CMOS電路設計精髓的寶貴指南，我迫不及待地想開始我的閱讀之旅。