CMOS数字集成电路精选 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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肖景和 著

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• 数字电路
• 集成电路
• VLSI
• 半导体
• 电子学
• 设计
• 模拟电路
• 低功耗
• 工艺

店铺： 广影图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512316409

商品编码：29729717096

包装：平装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名:CMOS数字集成电路精选

定价：39.00元

售价：27.3元,便宜11.7元,折扣70

作者:肖景和

出版社：中国电力出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787512316409

字数：

页码：294

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

内容提要

《CMOS数字集成电路精选》属于数字电子技术类的科普性读物，介绍了CMOS数字集成电路的原理与应用。本书按照集成电路的功能分成CMOS集成门电路及其应用、CMOS触发器及其应用、CMOS集成计数器及其应用、CMOS数字电路中的特殊电路及其应用共4个部分。本书通过电路实例介绍数字集成电路的工作原理及使用，使读者通过实例掌握各类集成电路在电子电路中的使用方法。
《CMOS数字集成电路精选》可供有一定电子基础知识的电子技术爱好者自学，也可供有关技术人员在电路设计选型中参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

智慧之芯：数字世界的基石与演进 在信息爆炸的时代，数字技术已渗透到我们生活的每一个角落，从掌中的智能手机到驱动宇宙探索的超级计算机，这一切都离不开一个关键的组成部分——数字集成电路。它们是现代电子设备的大脑和神经系统，承载着海量数据的处理、逻辑运算的执行，以及信号的转换与控制。本书旨在揭开这些微观世界中强大力量的面纱，深入探究数字集成电路的设计、原理、制造工艺及其在各个领域的广泛应用，带领读者一同领略集成电路设计从理论到实践的精彩旅程。 第一章：数字逻辑的基石——二进制与逻辑门 数字集成电路的本质在于对离散信号（即0和1）进行逻辑运算。本章将从最基础的二进制数制出发，阐述其在数字系统中的核心地位。我们将详细解析构成数字电路的“积木”——逻辑门，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）等基本门电路的功能、真值表和电路符号。通过理解这些基本逻辑门的组合，我们可以构建出更复杂的组合逻辑电路，例如加法器、译码器、多路选择器等，它们是实现各种数字功能的基础。 二进制数制： 深入理解二进制如何表示和处理信息，包括不同进制之间的转换。 布尔代数： 学习布尔代数的公理和定理，这是分析和化简逻辑电路的数学工具。 逻辑门电路： 详细介绍各种基本逻辑门的工作原理，以及它们在电路中的具体实现（如使用晶体管）。 组合逻辑电路： 通过实例讲解如何使用基本逻辑门构建出实现特定功能的组合逻辑电路，例如半加器、全加器、编码器、解码器、数据选择器和数据分配器。 第二章：时序之舞——时序逻辑电路与状态机 相较于组合逻辑电路，时序逻辑电路增加了“记忆”的功能，它们的输出不仅取决于当前的输入，还与之前的状态有关。本章将重点介绍构成时序逻辑电路的核心单元——触发器（Flip-Flop），包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。我们将探讨它们的工作原理、状态转换图以及如何在电路中实现。在此基础上，我们将进一步介绍寄存器（Register）和计数器（Counter）等常见的时序逻辑电路，它们在数据存储、移位和频率分频等应用中扮演着至关重要的角色。 触发器： 深入剖析不同类型触发器的结构和工作方式，包括电平触发和边沿触发。 寄存器： 讲解并行加载、移位寄存器等，以及它们在数据存储和传输中的作用。 计数器： 介绍同步计数器和异步计数器的设计，以及它们在定时、分频和状态控制方面的应用。 有限状态机（FSM）： 引入有限状态机的概念，包括Moore型和Mealy型状态机，以及如何利用时序逻辑电路实现状态机，从而控制复杂的序列操作。 第三章：电路的语言——硬件描述语言（HDL）与综合 在现代集成电路设计流程中，硬件描述语言（HDL）已成为不可或缺的工具。本章将介绍目前最主流的两种HDL——Verilog和VHDL。我们将学习如何使用这些语言来描述数字电路的行为和结构，包括数据类型、运算符、结构化语句和行为语句。更重要的是，我们将探讨HDL代码如何被逻辑综合工具转化为门级网表，这个过程是实现复杂数字电路设计自动化和高效化的关键。 Verilog HDL： 学习Verilog的基本语法，包括模块定义、端口声明、信号类型、赋值语句、组合逻辑和时序逻辑描述。 VHDL： 学习VHDL的基本语法，包括实体、架构、数据类型、进程、信号和变量的使用。 逻辑综合： 介绍逻辑综合的概念和流程，理解综合工具如何将HDL代码映射到目标工艺库中的标准单元，生成可用于布局布线的门级网表。 仿真验证： 强调在设计过程中进行仿真验证的重要性，介绍仿真模型和测试平台的搭建。 第四章：架构的艺术——微处理器与片上系统（SoC） 集成电路设计的宏伟目标往往在于构建功能强大的处理单元。本章将深入探讨微处理器的核心架构，包括指令集体系结构（ISA）、流水线技术、缓存体系结构以及分支预测等。我们将了解CPU如何执行程序指令，以及如何通过优化架构来提高性能。此外，我们将引入片上系统（SoC）的概念，这是一个将CPU、内存、外设接口和专用加速器等多种功能集成在单个芯片上的复杂系统。SoC的设计与集成是当前电子产品小型化、高性能化和低功耗化的关键驱动力。 指令集体系结构（ISA）： 讲解RISC与CISC指令集的区别，以及指令集对处理器设计的影响。 流水线技术： 详细介绍指令流水线的工作原理，包括五级流水线（取指、译码、执行、访存、写回）及其中可能遇到的冒险（结构冒险、数据冒险、控制冒险）及解决方法。 缓存层次结构： 探讨不同级别的缓存（L1、L2、L3）的作用，以及缓存一致性协议。 分支预测： 介绍分支预测技术如何提高流水线的效率。 片上系统（SoC）： 讲解SoC的设计理念，包括总线协议（如AMBA）、IP核复用以及系统级验证。 第五章：从硅到芯片——制造工艺与版图设计 集成电路的物理实现离不开复杂的制造工艺。本章将概述半导体制造的基本流程，包括晶圆制备、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入和金属互连等关键步骤。我们将了解不同的制造技术（如CMOS工艺）如何实现晶体管的构建。同时，本章还将聚焦于集成电路的版图设计，介绍如何将逻辑电路转化为物理版图，包括设计规则检查（DRC）、版图与原理图一致性检查（LVS）以及寄生参数提取等。 CMOS工艺基础： 深入理解CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的工作原理，包括P型和N型MOSFET的结构与特性。 晶体管模型： 介绍用于仿真和分析的晶体管模型。 制造流程概述： 详细介绍硅片制造的各个步骤，包括外延、氧化、光刻、刻蚀、扩散、注入、薄膜沉积、金属化和封装。 版图设计规则（DRC）： 阐述DRC的重要性，以及如何遵守设计规则以确保芯片的可制造性。 版图与原理图一致性检查（LVS）： 解释LVS如何验证版图与电路原理图的一致性。 寄生参数提取： 介绍如何从版图中提取寄生电阻和电容，以及它们对电路性能的影响。 第六章：效率的追求——低功耗设计与时钟同步 随着移动设备和嵌入式系统的普及，低功耗设计已成为集成电路设计的重要考量。本章将探讨各种低功耗设计技术，包括门控时钟（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）以及亚阈值工作等。同时，我们还将深入研究时钟同步的概念，包括时钟树的构建、时钟抖动（Jitter）和占空比（Duty Cycle）的优化，以及如何设计和分析同步时序以确保电路的可靠运行。 功耗的来源： 分析静态功耗（漏电流）和动态功耗（开关功耗）的主要来源。 门控时钟技术： 详细介绍如何通过控制时钟信号的传播来降低动态功耗。 电源门控技术： 讲解如何选择性地关闭芯片的某些部分以降低静态功耗。 动态电压频率调整（DVFS）： 介绍如何根据工作负载动态调整电压和频率以优化功耗。 时钟树综合（CTS）： 讲解时钟树的设计目标，包括减小时钟延迟和歪斜。 时序分析（STA）： 介绍静态时序分析方法，用于验证电路的时序是否满足设计要求。 第七章：探索前沿——先进工艺与未来趋势 集成电路技术仍在不断飞速发展。本章将展望集成电路设计领域的未来，探讨先进制造工艺的最新进展，例如FinFET、GAAFET等三维晶体管结构，以及它们如何克服传统平面晶体管的物理极限。我们还将关注异构集成、Chiplet技术以及人工智能在芯片设计中的应用，这些新兴技术正在重塑着集成电路的未来格局，为实现更强大的计算能力、更低的能耗以及更广泛的应用开辟新的道路。 新兴晶体管结构： 介绍FinFET、GAAFET等先进晶体管的技术原理和优势。 异构集成与Chiplet： 探讨将不同功能的小芯片（Chiplet）集成在一起的设计方法。 人工智能在EDA中的应用： 介绍机器学习和深度学习如何用于优化设计流程、加速仿真和进行功耗预测。 量子计算与神经形态计算： 简要介绍未来可能对集成电路设计产生深远影响的颠覆性计算范式。 可持续发展与绿色计算： 探讨在芯片设计中如何考虑环境影响和能源效率。 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握数字集成电路的核心概念、设计方法和关键技术，为理解和参与这个日新月异的科技领域打下坚实的基础。无论是渴望深入了解现代电子设备“心脏”的爱好者，还是希望在集成电路设计领域开启职业生涯的学子，本书都将是一份宝贵的向导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它构建了一个完整的、从概念到实现的高级数字IC设计知识体系。它并没有局限于单一的设计流，而是巧妙地融合了EDA工具背后的设计哲学。例如，在介绍层次化设计方法时，书中对抽象层次的设置和接口定义的原则进行了深入探讨，这不仅仅是技术讨论，更是一种架构思维的培养。我注意到，书中对异步电路和时钟域交叉（CDC）的处理，远超出了基础的握手协议介绍。它详细分析了跨时钟域数据传输中可能出现的亚稳态问题，并提供了基于同步器设计、握手协议以及更高级的FIFO（先进先出队列）在异步背景下如何保证数据完整性的多种实现方案。这种对“边界条件”和“异常路径”的关注，恰恰体现了成熟设计者与初学者的分野。读完这些内容，你才能真正理解为什么在大型SoC设计中，系统集成和验证的难度会呈指数级增长。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的行文风格颇具大家风范，带着一种不动声色的老派工程师的严谨，但又不失对新技术的敏锐捕捉。它不像某些教科书那样堆砌公式，而是将复杂的概念巧妙地嵌入到具体的应用场景中去解释。举个例子，在讨论信号完整性（SI）时，作者没有止步于反射和串扰的理论分析，而是引入了先进的封装技术对互连线寄生参数的影响，这种与实际物理层结合的讲解方式，极大地提升了知识的可迁移性。我尤其欣赏它在内容组织上的非线性叙事，它允许读者根据自己的知识背景和兴趣点跳跃式阅读，但任何一个章节的深入阅读，都会让你感觉自己的设计功底得到了实质性的增强。我花了整整一个周末来啃关于时序分析和签核的部分，书中对建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）裕度的分析，结合了PVT（工艺、电压、温度）变化的蒙特卡洛模拟结果，这种对不确定性的量化处理，是很多理论书籍所欠缺的，它让“设计鲁棒性”这个抽象概念变得具体可感。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的深度要求读者必须具备一定的数字电路基础，它对基础知识的默认程度很高，使得非专业人士可能会感到吃力。然而，对于有志于在IC设计领域深耕的人来说，这种挑战是至关重要的。我发现，书中对版图级的考虑也进行了恰到好处的引入，这在很多纯逻辑层面的书籍中是缺失的。比如，它探讨了逻辑综合工具如何根据目标库单元的物理特性（如负载电容、驱动能力）来优化逻辑结构，以及如何通过约束来指导综合，以实现最优的布局布线结果。特别是关于互连线延迟和电源网络IR Drop的分析，作者展示了如何将物理约束转化为逻辑设计的优化目标。这种自上而下的全局视野，使得读者在进行功能设计时，就能预见到潜在的物理瓶颈，从而从源头上规避重大返工，这对于项目效率的提升具有不可估量的价值。

评分☆☆☆☆☆

整体而言，这本书的选材精炼，论述严谨，犹如一位经验丰富的老教授，在你面前徐徐展开数字集成电路设计的宏伟蓝图。它不像某些新潮的技术手册那样追求追逐热点，而是沉淀了经过时间考验的核心原理和最佳实践。书中对各种设计冗余和容错机制的探讨，更是体现了对电路可靠性的极致追求。我印象最深的是关于BIST（内置自测试）和DFT（可测性设计）的章节，它不仅介绍了扫描链的插入，更深入分析了测试向量的生成算法和测试覆盖率的评估标准，甚至延伸到了对不同故障模型（如SA0/SA1、桥接故障）的建模。这种对整个芯片生命周期——从设计、测试到最终可靠运行——的全面覆盖，让我彻底理解了现代数字芯片设计远不止于写出正确的Verilog代码那么简单，它是一门综合了物理、逻辑、算法和系统的艺术与科学的结合体。

评分☆☆☆☆☆

这本《CMOS数字集成电路精选》的封面设计着实让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我刚翻开目录，就被其中涵盖的广度和深度所震撼了。它显然不是那种浮于表面的入门读物，而是直指核心的“精选”之作。比如，其中关于低功耗设计的章节，分析得极其透彻，从晶体管级的亚阈值导通电流控制，到系统级的时钟门控和电源门控，作者的讲解逻辑清晰，层层递进。尤其令人称道的是，书中对不同工艺节点下的设计权衡做了详细的对比，这对于身处快速迭代的半导体行业的设计师来说，简直是宝典级别的参考资料。我记得有一部分专门讲了静态随机逻辑（SRL）和动态随机逻辑（DRL）的比较，通过数学模型和实际仿真数据的结合，深入剖析了两者在面积、功耗和速度上的Trade-off，这点在很多教材中往往是一笔带过，但在这里却被挖掘得非常细致，让我对电路优化有了更深刻的理解。