数字集成电路

《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》是美国加州大学伯克利分校经典教材。《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》分三部分：基本单元、电路设计和系统设计。在对MOS器件和连线的特性做了简要介绍之后，深入分析了反相器，并逐步将这些知识延伸到组合逻辑电路、时序逻辑电路、控制器、运算电路及存储器这些复杂数字电路与系统的设计中。《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》以0.25微米CMOS工艺的实际电路为例，讨论了深亚微米器件效应、电路最优化、互连线建模和优化、信号完整性、时序分析、时钟分配、高性能和低功耗设计、设计验证、芯片测试和可测性设计等主题，着重探讨了深亚微米数字集成电路设计面临的挑战和启示。

《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》可作为高等院校电子科学与技术、电子与信息工程、计算机科学与技术等专业高年级本科生和研究生有关数字集成电...

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《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》是美国加州大学伯克利分校经典教材。《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》分三部分：基本单元、电路设计和系统设计。在对MOS器件和连线的特性做了简要介绍之后，深入分析了反相器，并逐步将这些知识延伸到组合逻辑电路、时序逻辑电路、控制器、运算电路及存储器这些复杂数字电路与系统的设计中。《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》以0.25微米CMOS工艺的实际电路为例，讨论了深亚微米器件效应、电路最优化、互连线建模和优化、信号完整性、时序分析、时钟分配、高性能和低功耗设计、设计验证、芯片测试和可测性设计等主题，着重探讨了深亚微米数字集成电路设计面临的挑战和启示。

《数字集成电路:电路、系统与设计(第2版)》可作为高等院校电子科学与技术、电子与信息工程、计算机科学与技术等专业高年级本科生和研究生有关数字集成电路设计方面课程的教科书，也可作为从事这一领域的工程技术人员的参考书。

第一部分 基 本 单 元第1章 引论 2 1.1 历史回顾 2 1.2 数字集成电路设计中的问题 4 1.3 数字设计的质量评价 11 1.4 小结 22 1.5 进一步探讨 22第2章 制造工艺 26 2.1 引言 26 2.2 CMOS集成电路的制造 26 2.3 设计规则——设计者和工艺工程师之间的桥梁 34 2.4 集成电路封装 37 2.5 综述：工艺技术的发展趋势 44 2.6 小结 47 2.7 进一步探讨 47 设计方法插入说明A——IC版图 48第3章 器件 52 3.1 引言 52 3.2 二极管 52 3.3 MOS（FET）晶体管 62 3.4 关于工艺偏差 87 3.5 综述：工艺尺寸缩小 88 3.6 小结 93 3.7 进一步探讨 93 设计方法插入说明B——电路模拟 95第4章 导线 98 4.1 引言 98 4.2 简介 98 4.3 互连参数——电容、电阻和电感 100 4.4 导线模型 109 4.5 导线的SPICE模型 124 4.6 小结 127 4.7 进一步探讨 127第二部分 电 路 设 计第5章 CMOS反相器 130 5.1 引言 130 5.2 静态CMOS反相器——直观综述 130 5.3 CMOS反相器稳定性的评估——静态特性 133 5.4 CMOS反相器的性能——动态特性 140 5.5 功耗、能量和能量延时 155 5.6 综述：工艺尺寸缩小及其对反相器衡量指标的影响 167 5.7 小结 169 5.8 进一步探讨 170第6章 CMOS组合逻辑门的设计 171 6.1 引言 171 6.2 静态CMOS设计 171 6.3 动态CMOS设计 207 6.4 设计综述 221 6.5 小结 224 6.6 进一步探讨 224设计方法插入说明C——如何模拟复杂的逻辑电路 226设计方法插入说明D——复合门的版图技术 233第7章 时序逻辑电路设计 237 7.1 引言 237 7.2 静态锁存器和寄存器 240 7.3 动态锁存器和寄存器 250 7.4 其他寄存器类型* 258 7.5 流水线：优化时序电路的一种方法 262 7.6 非双稳时序电路 266 7.7 综述：时钟策略的选择 271 7.8 小结 272 7.9 进一步探讨 272第三部分 系 统 设 计第8章 数字IC的实现策略 276 8.1 引言 276 8.2 从定制到半定制以及结构化阵列的设计方法 279 8.3 定制电路设计 280 8.4 以单元为基础的设计方法 281 8.5 以阵列为基础的实现方法 291 8.6 综述：未来的实现平台 308 8.7 小结 310 8.8 进一步探讨 311设计方法插入说明E——逻辑单元和时序单元的特性描述 313设计方法插入说明F——设计综合 319第9章 互连问题 325 9.1 引言 325 9.2 电容寄生效应 325 9.3 电阻寄生效应 336 9.4 电感寄生效应* 342 9.5 高级互连技术 350 9.6 综述：片上网络 356 9.7 小结 357 9.8 进一步探讨 357第10章 数字电路中的时序问题 359 10.1 引言 359 10.2 数字系统的时序分类 359 10.3 同步设计——一个深入的考察 361 10.4 自定时电路设计* 380 10.5 同步器和判断器* 392 10.6 采用锁相环进行时钟综合和同步* 396 10.7 综述：未来方向和展望 401 10.8 小结 404 10.9 进一步探讨 404设计方法插入说明G——设计验证 406第11章 设计运算功能块 410 11.1 引言 410 11.2 数字处理器结构中的数据通路 410 11.3 加法器 411 11.4 乘法器 431 11.5 移位器 438 11.6 其他运算器 440 11.7 数据通路结构中对功耗和速度的综合考虑* 442 11.8 综述：设计中的综合考虑 456 11.9 小结 457 11.10 进一步探讨 458第12章 存储器和阵列结构设计 460 12.1 引言 460 12.2 存储器内核 467 12.3 存储器外围电路* 496 12.4 存储器的可靠性及成品率* 512 12.5 存储器中的功耗* 518 12.6 存储器设计的实例研究 523 12.7 综述：半导体存储器的发展趋势与进展 529 12.8 小结 530 12.9 进一步探讨 531设计方法插入说明H——制造电路的验证和测试 533思考题答案 547

第一部分 基 本 单 元第1章 引论 2 1.1 历史回顾 2 1.2 数字集成电路设计中的问题 4 1.3 数字设计的质量评价 11 1.4 小结 22 1.5 进一步探讨 22第2章 制造工艺 26 2.1 引言 26 2.2 CMOS集成电路的制造 26 2.3 设计规则——设计者和工艺工程师之间的桥梁 34 2.4 集成电路封装 37 2.5 综述：工艺技术的发展趋势 44 2.6 小结 47 2.7 进一步探讨 47 设计方法插入说明A——IC版图 48第3章 器件 52 3.1 引言 52 3.2 二极管 52 3.3 MOS（FET）晶体管 62 3.4 关于工艺偏差 87 3.5 综述：工艺尺寸缩小 88 3.6 小结 93 3.7 进一步探讨 93 设计方法插入说明B——电路模拟 95第4章 导线 98 4.1 引言 98 4.2 简介 98 4.3 互连参数——电容、电阻和电感 100 4.4 导线模型 109 4.5 导线的SPICE模型 124 4.6 小结 127 4.7 进一步探讨 127第二部分 电 路 设 计第5章 CMOS反相器 130 5.1 引言 130 5.2 静态CMOS反相器——直观综述 130 5.3 CMOS反相器稳定性的评估——静态特性 133 5.4 CMOS反相器的性能——动态特性 140 5.5 功耗、能量和能量延时 155 5.6 综述：工艺尺寸缩小及其对反相器衡量指标的影响 167 5.7 小结 169 5.8 进一步探讨 170第6章 CMOS组合逻辑门的设计 171 6.1 引言 171 6.2 静态CMOS设计 171 6.3 动态CMOS设计 207 6.4 设计综述 221 6.5 小结 224 6.6 进一步探讨 224设计方法插入说明C——如何模拟复杂的逻辑电路 226设计方法插入说明D——复合门的版图技术 233第7章 时序逻辑电路设计 237 7.1 引言 237 7.2 静态锁存器和寄存器 240 7.3 动态锁存器和寄存器 250 7.4 其他寄存器类型* 258 7.5 流水线：优化时序电路的一种方法 262 7.6 非双稳时序电路 266 7.7 综述：时钟策略的选择 271 7.8 小结 272 7.9 进一步探讨 272第三部分 系 统 设 计第8章 数字IC的实现策略 276 8.1 引言 276 8.2 从定制到半定制以及结构化阵列的设计方法 279 8.3 定制电路设计 280 8.4 以单元为基础的设计方法 281 8.5 以阵列为基础的实现方法 291 8.6 综述：未来的实现平台 308 8.7 小结 310 8.8 进一步探讨 311设计方法插入说明E——逻辑单元和时序单元的特性描述 313设计方法插入说明F——设计综合 319第9章 互连问题 325 9.1 引言 325 9.2 电容寄生效应 325 9.3 电阻寄生效应 336 9.4 电感寄生效应* 342 9.5 高级互连技术 350 9.6 综述：片上网络 356 9.7 小结 357 9.8 进一步探讨 357第10章 数字电路中的时序问题 359 10.1 引言 359 10.2 数字系统的时序分类 359 10.3 同步设计——一个深入的考察 361 10.4 自定时电路设计* 380 10.5 同步器和判断器* 392 10.6 采用锁相环进行时钟综合和同步* 396 10.7 综述：未来方向和展望 401 10.8 小结 404 10.9 进一步探讨 404设计方法插入说明G——设计验证 406第11章 设计运算功能块 410 11.1 引言 410 11.2 数字处理器结构中的数据通路 410 11.3 加法器 411 11.4 乘法器 431 11.5 移位器 438 11.6 其他运算器 440 11.7 数据通路结构中对功耗和速度的综合考虑* 442 11.8 综述：设计中的综合考虑 456 11.9 小结 457 11.10 进一步探讨 458第12章 存储器和阵列结构设计 460 12.1 引言 460 12.2 存储器内核 467 12.3 存储器外围电路* 496 12.4 存储器的可靠性及成品率* 512 12.5 存储器中的功耗* 518 12.6 存储器设计的实例研究 523 12.7 综述：半导体存储器的发展趋势与进展 529 12.8 小结 530 12.9 进一步探讨 531设计方法插入说明H——制造电路的验证和测试 533思考题答案 547
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