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郭炜等著

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出版社：电子工业出版社

ISBN：9787121322549

版次：3

商品编码：12162643

包装：平装

丛书名：微电子与集成电路设计系列规划教材

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：328

字数：600000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

适读人群：本书可以作为集成电路、微电子、电子、计算机等专业高年级本科生及研究生的教材，也可以作为集成电路设计工程师的技术参考书。
　　

★ 理论+实验+课程设计 ★ 配套多媒体电子课件 ◎ 以实用的设计技术为主线 ◎ 按照SoC设计流程组织内容 ◎ 介绍SoC设计领域的新成果 ◎ 内容涉及芯片的设计 ◎ 包含封装等被大多一般集成电路设计教材所忽略的内容

内容简介

本书是普通高等教育"十一五”国家级规划教材、普通高等教育精品教材。本书结合SoC设计的整体流程，对SoC设计方法学及如何实现进行了全面介绍。全书共15章，主要内容包括：SoC设计绪论、SoC设计流程、SoC设计与EDA工具、SoC系统结构设计、IP复用的设计方法、RTL代码编写指南、同步电路设计及其与异步信号交互的问题、综合策略与静态时序分析方法、SoC功能验证、可测性设计、低功耗设计、后端设计、SoC中数模混合信号IP的设计与集成、I/O环的设计和芯片封装、课程设计与实验。书中不仅融入了很多来自于工业界的实践经验，还介绍了SoC设计领域的新成果，可以帮助读者掌握工业化的解决方案，使读者能够及时了解SoC设计方法的新进展。本书提供中英文电子课件。

作者简介

郭炜，研究员。1982年获大连海事大学电子工程学士学位。1991年获美国路易斯安娜州立大学电子工程学硕士学位。1991―2003年，任职于Motorola公司芯片设计部首席主任工程师（Principal Staff Engineer），研发项目负责人。成功地主持和负责过多个大规模SoC设计项目的研发工作，具有丰富的IC设计及项目管理经验。2004―2007年，在上海交通大学从事集成电路设计相关的科研与教学工作。2007年至今任天津大学研究员，长期从事计算机系统结构与设计、SoC设计、微处理器设计、多媒体处理技术等领域的教学、科研及产业化开拓。

精彩书评

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目录

第1章 SoC设计绪论 1
1．1 微电子技术概述 1
1．1．1 集成电路的发展 1
1．1．2 集成电路产业分工 2
1．2 SoC概述 3
1．2．1 什么是SoC 3
1．2．2 SoC的优势 4
1．3 SoC设计的发展趋势及面临的
挑战 5
1．3．1 SoC设计技术的发展与挑战 5
1．3．2 SoC设计方法的发展与挑战 10
1．3．3 未来的SoC 12
本章参考文献 12
第2章 SoC设计流程 13
2．1 软硬件协同设计 13
2．1．1 软硬件协同设计方法 13
2．2 基于标准单元的SoC设计流程 15
2．3 基于FPGA的SoC设计流程 19
2．3．1 FPGA的结构 20
2．3．2 基于FPGA的设计流程 23
本章参考文献 27
第3章 SoC设计与EDA工具 28
3．1 电子系统级设计与工具 28
3．2 验证的分类及相关工具 28
3．2．1 验证方法的分类 29
3．2．2 动态验证及相关工具 29
3．2．3 静态验证及相关工具 30
3．3 逻辑综合及综合工具 31
3．3．1 EDA工具的综合流程 32
3．3．2 EDA工具的综合策略 32
3．3．3 优化策略 32
3．3．4 常用的逻辑综合工具 33
3．4 可测性设计与工具 33
3．4．1 测试和验证的区别 33
3．4．2 常用的可测性设计 33
3．5 布局布线与工具 36
3．5．1 EDA工具的布局布线流程 36
3．5．2 布局布线工具的发展趋势 36
3．6 物理验证及参数提取与相关的
工具 36
3．6．1 物理验证的分类 37
3．6．2 参数提取 37
3．7 著名EDA公司与工具介绍 39
3．8 EDA工具的发展趋势 40
本章参考文献 41
第4章 SoC系统结构设计 42
4．1 SoC系统结构设计的总体目标
与各个阶段 42
4．1．1 功能设计阶段 43
4．1．2 应用驱动的系统结构设计
阶段 43
4．1．3 平台导向的系统结构设计
阶段 43
4．2 SoC中常用的处理器 43
4．2．1 通用处理器 44
4．2．2 处理器的选择 45
4．3 SoC中常用的总线 45
4．3．1 AMBA总线 46
4．3．2 CoreConnect总线 47
4．3．3 Wishbone总线 48
4．3．4 开放核协议 48
4．3．5 复杂的片上总线结构 49
4．4 SoC中典型的存储器 50
4．4．1 存储器分类 50
4．4．2 静态随机存储器SRAM 51
4．4．3 动态随机存储器DRAM 52
4．4．4 闪存Flash 54
4．4．5 新型存储器 54
4．5 多核SoC的系统结构设计 57
4．5．1 可用的并发性 57
4．5．2 多核SoC设计中的系统
结构选择 57
4．5．3 多核SoC的性能评价 59
4．5．4 几种典型的多核SoC系统
结构 60
4．6 SoC中的软件结构 62
4．7 电子系统级（ESL）设计 64
4．7．1 ESL发展的背景 64
4．7．2 ESL设计基本概念 65
4．7．3 ESL设计的流程 66
4．7．4 ESL设计的特点 67
4．7．5 ESL设计的核心――事务级
建模 69
4．7．6 事务级建模语言简介及设计
实例 78
4．7．7 ESL设计的挑战 91
本章参考文献 91
第5章 IP复用的设计方法 92
5．1 IP的基本概念和IP分类 92
5．2 IP设计流程 94
5．2．1 设计目标 94
5．2．2 设计流程 94
5．3 IP的验证 99
5．4 IP核的选择 100
5．5 IP市场 101
5．6 IP复用技术面临的挑战 103
5．7 IP标准组织 104
5．8 基于平台的SoC设计方法 105
5．8．1 平台的组成与分类 106
5．8．2 基于平台的SoC设计方法
流程与特点 106
5．8．3 基于平台的设计实例 107
本章参考文献 108
第6章 RTL代码编写指南 109
6．1 编写RTL代码之前的准备 109
6．1．1 与团队共同讨论设计中
的问题 109
6．1．2 根据芯片架构准备设计
说明书 109
6．1．3 总线设计的考虑 110
6．1．4 模块的划分 110
6．1．5 对时钟的处理 113
6．1．6 IP的选择及设计复用的
考虑 113
6．1．7 对可测性的考虑 114
6．1．8 对芯片速度的考虑 115
6．1．9 对布线的考虑 115
6．2 可综合RTL代码编写指南 115
6．2．1 可综合RTL代码的编写
准则 115
6．2．2 利用综合进行代码质量
检查 118
6．3 调用Synopsys DesignWare来
优化设计 119
本章参考文献 120
第7章同步电路设计及其与异步信号
交互的问题 121
7．1 同步电路设计 121
7．1．1 同步电路的定义 121
7．1．2 同步电路的时序收敛问题 121
7．1．3 同步电路设计的优点与
缺陷 122
7．2 全异步电路设计 123
7．2．1 异步电路设计的基本原理 123
7．2．2 异步电路设计的优点与缺点 125
7．3 异步信号与同步电路交互的
问题及其解决方法 125
7．3．1 亚稳态 126
7．3．2 异步控制信号的同步及其
RTL实现 129
7．3．3 异步时钟域的数据同步
及其RTL实现 133
7．4 SoC设计中的时钟规划策略 137
本章参考文献 138
第8章综合策略与静态时序分析
方法 139
8．1 逻辑综合 139
8．1．1 流程介绍 139
8．1．2 SoC设计中常用的综合
策略 141
8．2 物理综合的概念 142
8．2．1 物理综合的产生背景 142
8．2．2 操作模式 143
8．3 实例――用Synopsys的工具
Design Compiler (DC)进行逻
辑综合 144
8．3．1 指定库文件 144
8．3．2 读入设计 145
8．3．3 定义工作环境 145
8．3．4 设置约束条件 146
8．3．5 设定综合优化策略 148
8．3．6 设计脚本举例 148
8．4 静态时序分析 150
8．4．1 基本概念 150
8．4．2 实例――用Synopsys的工具
PrimeTime进行时序分析 153
8．5 统计静态时序分析 159
8．5．1 传统的时序分析的局限 160
8．5．2 统计静态时序分析的概念 160
8．5．3 统计静态时序分析的步骤 161
本章参考文献 161
第9章 SoC功能验证 162
9．1 功能验证概述 162
9．1．1 功能验证的概念 162
9．1．2 SoC功能验证的问题 163
9．1．3 SoC功能验证的发展趋势 163
9．2 功能验证方法与验证规划 163
9．3 系统级功能验证 165
9．3．1 系统级的功能验证 165
9．3．2 软硬件协同验证 167
9．4 仿真验证自动化 168
9．4．1 激励的生成 169
9．4．2 响应的检查 170
9．4．3 覆盖率的检测 170
9．5 基于断言的验证 171
9．5．1 断言语言 173
9．5．2 基于断言的验证 174
9．5．3 断言的其他用途 175
9．6 UVM验证方法学 176
本章参考文献 179
第10章可测性设计 180
10．1 集成电路测试概述 180
10．1．1 测试的概念和原理 180
10．1．2 测试及测试矢量的分类 180
10．1．3 自动测试设备 181
10．2 故障建模及ATPG原理 182
10．2．1 故障建模的基本概念 182
10．2．2 常见故障模型 182
10．2．3 ATPG基本原理 185
10．2．4 ATPG的工作原理 185
10．2．5 ATPG工具的使用步骤 186
10．3 可测性设计基础 186
10．3．1 可测性的概念 186
10．3．2 可测性设计的优势和
不足 188
10．4 扫描测试（SCAN） 188
10．4．1 基于故障模型的可测性 188
10．4．2 扫描测试的基本概念 189
10．4．3 扫描测试原理 190
10．4．4 扫描设计规则 192
10．4．5 扫描测试的可测性设计
流程及相关EDA工具 193
10．5 存储器的内建自测 194
10．5．1 存储器测试的必要性 194
10．5．2 存储器测试方法 195
10．5．3 BIST的基本概念 196
10．5．4 存储器的测试算法 197
10．5．5 BIST模块在设计中的
集成 199
10．6 边界扫描测试 201
10．6．1 边界扫描测试原理 201
10．6．2 IEEE 1149．1标准 201
10．6．3 边界扫描测试策略和
相关工具 205
10．7 其他DFT技术 205
10．7．1 微处理器核的可测性
设计 205
10．7．2 Logic BIST 207
10．8 DFT技术在SoC中的应用 208
10．8．1 模块级的DFT技术 208
10．8．2 SoC中的DFT应用 209
本章参考文献 210
第11章低功耗设计 211
11．1 为什么需要低功耗设计 211
11．2 功耗的类型 212
11．3 低功耗设计方法 216
11．4 低功耗技术 217
11．4．1 静态低功耗技术 217
11．4．2 动态低功耗技术 219
11．4．3 门级优化技术 222
11．4．4 低功耗SoC系统的
动态管理 225
11．4．5 低功耗SoC设计技术的
综合考虑 226
11．5 低功耗分析和工具 226
11．6 UPF及低功耗设计实现 227
11．6．1 基于UPF的设计流程 228
11．6．2 UPF功耗描述文件举例 228
11．7 低功耗设计趋势 229
本章参考文献 230
第12章后端设计 231
12．1 时钟树综合 231
12．2 布局规划 235
12．3 布线 237
12．4 ECO技术 239
12．5 功耗分析 240
12．6 信号完整性的考虑 241
12．6．1 信号完整性的挑战 241
12．6．2 压降和电迁移 243
12．6．3 信号完整性问题的预防、
分析和修正 244
12．7 物理验证 245
12．8 可制造性设计/面向良品率
的设计 246
12．8．1 DFM/DFY的基本概念 246
12．8．2 DFM/DFY方法 247
12．8．3 典型的DFM/DFY问题
及解决方法 247
12．8．4 DFM/DFY技术的发展
趋势 250
12．9 后端设计技术的发展趋势 250
本章参考文献 251
第13章 SoC中数模混合信号IP的
设计与集成 252
13．1 SoC中的数模混合信号IP 252
13．2 数模混合信号 IP的设计
流程 252
13．3 基于SoC复用的数模混合
信号（AMS）IP包 254
13．4 数模混合信号（AMS）IP
的设计及集成要点 254
13．4．1 接口信号 254
13．4．2 模拟与数字部分的整体
布局 255
13．4．3 电平转换器的设计 255
13．4．4 电源的布局与规划 256
13．4．5 电源/地线上跳动噪声
的消除 257
13．4．6 其他方面的考虑 257
13．5 数模混合IP在SoC设计中
存在的问题和挑战 258
13．6 SoC混合集成的新趋势 258
本章参考文献 261
第14章 I/O环的设计和芯片封装 262
14．1 I/O单元介绍 262
14．2 高速I/O的噪声影响 262
14．3 静电保护 263
14．3．1 ESD的模型及相应的
测试方法 264
14．3．2 ESD保护电路的设计 266
14．4 I/O环的设计 269
14．4．1 考虑对芯片的尺寸的
影响 269
14．4．2 考虑对芯片封装的影响 270
14．4．3 考虑对噪声的影响 271
14．4．4 考虑对芯片ESD的影响 271
14．5 SoC芯片封装 271
14．5．1 微电子封装的功能 271
14．5．2 微电子封装的发展趋势 272
14．5．3 当前的封装技术 272
14．5．4 封装技术发展的驱动力 274
本章参考文献 275
第15章课程设计 276
15．1 基于ESL设计方法的Motion-
JPEG视频解码器设计 276
15．1．1 实验内容 276
15．1．2 实验准备工作 277
15．1．3 SoCLib ESL仿真平台及
MJPEG解码流程的介绍 279
15．1．4 实验1 构建基于SoCLib
的单核SoC 280
15．1．5 实验2 构建基于SoCLib
的MPSoC 287
15．1．6 实验3 系统软件开发――
嵌入式操作系统及设备驱
动设计 293
15．1．7 实验4 面向MJPEG解码
的MPSoC系统优化 294
15．2 实验――基于ARM7TDMI
处理器的SoC设计 296
15．2．1 任务目标 296
15．2．2 设计参考 296
15．2．3 建议使用的EDA工具 297
15．2．4 基本SoC设计方案 297
15．2．5 实验要求 299
15．3 项目进度管理 299
15．3．1 项目任务与进度阶段 299
15．3．2 进度的管理 300
本章参考文献 306
附录A Pthread多线程编程接口 307
附录B SoCLib系统支持包 310

精彩书摘

　　《SoC设计方法与实现（第3版）》：
　　3.6.1 物理验证的分类
　　1.设计规则检查（DRC，Design Rule Check）
　　所谓设计规则，就是由芯片代工厂提供的反映工艺水平及版图设计的必须满足的一些几何规则。设计规则检查，就是根据设计规则所规定的版图中各掩膜层图形的最小尺寸、最小间距等几何参数，对版图数据进行检查，找出不满足设计规则的偏差和错误，并提供有关信息，为设计者修改版图提供依据。因为设计规则检查足根据VLSI制造过程中必须遵循和满足的各种规定和要求进行的，所以一旦这些规定和要求不能完全满足，电路将无法正常工作，因此设计规则检查是版图验证中重要的一环。在版图设计过程中，设计规则是由电路性能要求和生产工艺水平所决定的，而最终选择取决于工艺水平。版图设计—旦完成，必须进行设计规则检查以确保版图设计的正确性。
　　2.电气规则检查（ERC，Electronic Rule Check）
　　电气规则检查（ERC）与设计规则检查不同的是，工具可以在版图设计过程中执行这项任务。它的主要目的不在于检测不能在工艺中实现相应的几何尺寸，而是检查版图中存在的一些违反基本电气规则的点。这里的电气规则主要是指电路开路、短路及浮动点等。这些问题在原理图中不一定能够反映出来，它们是由版图设计中的缺陷造成的。
　　3.版图电路图同一性比较（LVS，Layout Versus Schematic）
　　当完成版图设计之后，有必要进行LVS，用来确认版图和原理图是否一致。此类工具用于比较版图和原理图在晶体管级的连接是否正确，并用报告的形式列出其差异之处。
　　LVS工具可以检查的错误类型大体分为两类：不一致的点和失配元器件。不一致点可分为节点不一致和元器件不—致。节点不一致是指版图与电路中各有一节点，这两个节点所连元器件的情况很相似，但不完全相同。元器件不一致是指版图与电路中各有一个元器件，这两个元器件相同，所接的节点情况很相似，但不完全相同。失配元器件是指有的元器件在原理图中有而在版图中没有，或在版图中有而在原理图中没有。
　　……

前言/序言

序一

2007年是晶体管发明60周年，2008年是集成电路发明50周年。也许连晶体管的发明人威廉?肖克利（William Shockley）和集成电路的发明人杰克?基尔比（Jack Kilby）当初也没有意识到，他们的发明能够对后世产生如此重大和深远的影响，以至于今天我们的生活中晶体管和集成电路无处不在。1965年戈登?摩尔（Gordon Moore）提出了著名的摩尔定律（Moore’s Law），准确地预言了其后40多年集成电路技术的发展。尽管今天在面临功耗等诸多挑战的时候，人们对摩尔定律还能持续多久产生了一些疑问，但也没有人怀疑它在未来20年中还会一直有效。

即使对集成电路技术一无所知的人，也很容易计算出226是一个多么巨大的数字。回顾集成电路在过去的40多年中以集成度每18个月翻一番的速度成长的过程，我们今天无论如何也不该再简单地使用芯片这个单词了，因为它已经无法准确地描述今天集成电路的复杂度和功能。在绞尽脑汁用小规模、中规模、大规模、甚大规模、超大规模和特大规模等形容词来描述集成电路复杂度的过程中，人们发现已经找不到更合适的形容词了，似乎语言的能力在高速发展的集成电路技术面前也有些黔驴技穷。上世纪末逐渐被人们所采用的系统级芯片（SoC，System on Chip）预示着这个行业在快速发展40年后，正在出现一个量变到质变的突破。

2003年也许注定就是一个不平凡的年份，在亚洲国家遭受“非典”影响的同时，全球集成电路产业也悄悄地经历了一个痛苦、但是意义深远的变革。这次变革虽然没有惊天动地，但足以让集成电路产业来重新审视我们过去研究和预言过无数次的未来。我们曾经非常熟悉、且深信不移集成电路产业发展的动力，如以工艺能力为中心的工艺技术进步驱动产业发展，等比例缩小驱动性能提升和成本下降，提高性能是芯片追求的主要目标和动态功耗主导芯片功耗等，除了等比例缩小仍然是成本下降的主要手段之外，其他的都发生了深刻的变化。例如，以设计能力为核心的系统设计技术成为驱动产业发展的主要力量，创新驱动性能提升，芯片的功耗不再取决于动态功耗，而取决于静态功耗等。面对这些变化，我们一方面不得不感叹技术进步的迅猛和知识更新换代的频繁，另外一方面也惊讶地发现，我们要面对的不再是传统芯片的设计问题，包括软件、通信、应用等诸多系统层面的问题也成为我们必须面对和克服的挑战。不少有识之士在不断地提醒着我们SoC中的S（System）比C（Chip）更重要，这是因为了解S是设计C的先决条件。显然，SoC的设计者不仅要掌握芯片的设计技术，更要了解和掌握系统的知识。

中国是信息产业大国，也是集成电路产业大国。经过数十年的精心组织和发展，中国已经成为全球集成电路产业的重要基地之一。可以预见的是，在未来若干年中，全球集成电路产业向中国转移的大趋势将不会改变，这不仅仅是因为中国经济的发展造就了庞大的市场需求，更是中国本土集成电路产业的进步营造了一个全球不可多得的，优秀的集成电路产业发展环境。以设计为龙头的产业发展策略在造就了一个生机勃勃的集成电路设计行业的同时，也极大地提升了我国在集成电路领域的创新能力。以移动通信为例，我们在第一代模拟移动通信中只是一个站在圈外的买家，在第二代移动通信的发展中期，我们就参与了关键芯片产品的竞争，而在第三代移动通信发展的初期，我们已经成为一个全球不能忽视的重要伙伴。这些有目共睹的变化昭示着中国集成电路产业发展的希望和强劲力量。进入新世纪以来，我们见证了集成电路产业在中国的飞速发展，更感受到产业发展对人才培养的迫切需求。与发达国家相比，我国集成电路设计人才的数量和质量都相差甚远，根本无法满足产业发展的需求。因此，我们完全有理由相信今后10年中对于集成电路人才的需求，特别是对高层次集成电路人才的需求将持续升温。

人才的培养离不开一流的师资和教材。目前，国内高校在集成电路设计教学方面更多的是采用国外引进的专业基础教材，虽然其中不乏经典之作，但总体来看，这些教材缺乏从系统看芯片的介绍，缺乏对SoC概念的讲解，缺乏从工程的角度教会学生做SoC设计的内容，学生也很难将底层器件和上层系统联系在一起。这造成了国内培养的工程师往往能够设计一个小的功能模块，却很难胜任一个复杂SoC的设计。

本书围绕SoC设计，全面深入地介绍了有关SoC的知识，着重阐述了SoC设计中广受关注的系统架构设计，低功耗设计，可测性设计，先进验证方法和后端设计。内容既包括SoC的概念介绍，常用的微处理器、总线和存储器，还包括SoC设计的完整流程和工具介绍，以及RTL代码编写指南等十分实用的内容，是一本内容全面并具有一定前瞻性的教材及参考书。

本书的主要作者郭炜教授具有在Motorola长期参与芯片设计与项目管理的丰富经历，以及多年从事科研与教学的经验，书中不仅介绍了SoC设计领域的最新成果，还融入了很多来自工业界的实践经验和案例，可以帮助读者通过了解工业界实用的解决方案，快速提升对SoC设计的理解，掌握SoC设计的关键技术。书中不仅涉及芯片的设计，也包含了封装等一般集成电路设计教材中大多忽略的内容，使得实用化成为本书的第二个重要特点。

本书没有遵循一般专著或教材的编写特点，而是以教会学生实用的设计技术为主线，按照SoC设计流程来组织和安排各个章节的内容，能够让初次涉足此领域的学生顺着书阅读，自然地学习和掌握SoC的设计过程，书中给出的实验大纲和项目进度管理等，不仅进一步充实了本书作为教材的内容，对于学生今后的就业也是不错的基础培训。

过去几年中，我国越来越多的高等院校扩大了集成电路设计专业的人才培养，因此建设更多、更优秀、实践性更强的教材迫在眉睫。希望今后能够看到更多富有工程及教学经验的人士编写出更多、更好的教材，为我国集成电路设计人才的培养作出我们应有的贡献。

（魏少军）

2007年4月于北京清华大学

序二

2007年初，我读了郭炜研究员编写的《SoC设计方法与实现》一书的手稿，并为之写序，我当时主要看到的是一个成功的SoC设计者的丰富实践经验。今天，我再次先于读者拜读《SoC设计方法和实现（第2版）》，明显看到了作者根据技术的革新与进步，对第1版的技术内容做了大幅度增删，也明显看到了沉淀在书稿中的作者在这4年多的时间里积累的教学经验。

4年多来，传统的硅基CMOS主流工艺技术仍在不断改进，应用于不同领域的处理器的集成度还在不断增加。在晶体管集成度，单位功率性能和功能集成等关键指标方面，在新的记录不断产生的同时又不断被打破。高性能数字单元的实现工艺覆盖了不同的工艺技术，包括65nm、45 nm、40nm、32 nm及SOI CMOS技术。

4年多来，SoC设计中所涉及的新器件、新结构迅速出现，模拟SoC的设计需求越来越多。数字技术的迅速发展和壮大，曾使人们一度忘记了真正的世界其实是模拟的世界!今天，为了满足模拟SoC信号处理的精度需求，大量使用了将数字信号处理模块嵌入到模拟电路模块的设计方法，利用这类技术研发的电路的性能已经可以与传统方式设计的高性能模拟集成电路相比拟，甚至有的已经超越了后者。

4年多来，得益于先进的纳米尺度CMOS工艺技术及电路结构和实现技术的不断创新，无线通信电路模块的数据传输速率在不断提高。采用CMOS工艺的射频单元技术和电路技术发展迅速，利用载波频率为120GHz的频带，近距离无线通信的收发器可以实现10Gb/s的收发速率，这种无线链接的数据速率已经与传统的有线解决方案的速率十分接近。随着无线多媒体通信对数据通信速率的要求越来越高，SoC设计越来越多地要包含射频单元。

4年多来，无论是面向高性能计算的SoC，还是面向低功耗消费电子产品的SoC，都发展迅速，系统中越来越多地要嵌入不同类型的存储单元。随着工艺的特征尺寸发展到32nm或28nm以下，SoC中包含的存储容量越来越大，性能越来越强，但是工艺尺寸缩小也使得包含嵌入式存储器的SoC设计面临越来越多的技术难题和挑战。

4年多来，随着工艺水平的发展，处理器的系统集成度越来越高，从而在SoC设计时对系统级的功耗优化和有效的电源管理提出了更加苛刻的要求。由于低功耗的需要，SoC设计者有时不得不放弃对高工作频率的追求，转而通过集成多个工作频率较低的处理器核来并行执行任务。利用这种计算模式，在不需要运算时可以关掉某些处理器核或使之进入休眠模式，以降低系统功耗。

经过4年多的技术演变，SoC设计者面临的设计问题、应用对象、可用设计元素及SoC设计方法与实现技术本身都已发生了很大变化。我很高兴地看到，郭炜研究员的及时修订体现了这种技术演变。

《SoC设计方法与实现》第1版付梓时，郭炜研究员刚刚离开工业界，到大学执教，甚至可以说，她是SoC设计的专家，却是SoC设计人才培养（教学工作）的“新手”。我很高兴地看到，本书的修订在实验环节上做了大幅度的补充，充分反映了郭炜研究员的教学经验。

《SoC设计方法与实现（第2版）》能更好地适应复杂SoC设计工作的需求，能够帮助读者掌握有关集成电路设计SoC技术工业化的解决方案，使读者能够及时了解SoC设计方法的最新进展，是一本内容全面、将理论与实践有机结合的教材及技术参考书，相信不论是高校的在校学生，还是SoC设计的入门者和有经验的工程师都可以从本书中获取有益的知识！

（王志华）

2011年5月于清华大学

第3版前言

随着对产品快速市场化和多样性需求的增加，半导体产业已经由技术驱动进入应用驱动阶段。创新周期越来越短，技术开发和产业化的边界日趋模糊，技术更新和成果转化更加快捷，产业更新换代不断加快。面向系统应用的新型SoC，融合计算、通信和多媒体等多种应用，由CPU+DSP+FPGA+硬件加速器+I/O等组成的混合架构，在能够满足多种功能的需求的同时，对成本和能效提出了更高的要求。在新的挑战面前，SoC设计方法也在不断地发展。基于FPGA的SoC设计，由于它的可重