CMOS集成电路EDA技术 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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戴澜 张晓波 陈铖颖 等 著

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• Verilog
• Cadence
• 工艺建模
• 版图设计
• 机械工业出版社

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111550945

商品编码：29483476461

包装：平装-胶订

出版时间：2016-12-01

基本信息

书名：CMOS集成电路EDA技术

定价：79.00元

作者：戴澜 张晓波 陈铖颖 等

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-12-01

ISBN：9787111550945

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版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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电子设计自动化（EDA）工具主要是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术新成果而研制成的电子辅助软件包。该软件包可以使设计者在虚拟的计算机环境中进行早期的设计验证，有效缩短电路实体迭代验证的时间，提高集成电路芯片设计的成功率。一款成功的集成电路芯片源于无数工程师成功的设计，而成功的设计在很大程度上又取决于有效、成熟的集成电路EDA设计工具。本书根据普通高校微电子学与固体电子学（集成电路设计）专业的课堂教学和实验要求，以提高实际工程设计能力为目的，采取循序渐进的方式，介绍进行CMOS集成电路设计的EDA工具。主要分为EDA设计工具概述、模拟集成电路EDA技术和数字集成电路EDA技术三大部分。在模拟集成电路方面，依据模拟集成电路：电路前仿真—物理版图设计—参数提取及后仿真的设计流程，详细介绍了包括电路设计及仿真工具CadenceSpectre、版图设计工具CadenceVirtusuo、版图验证及参数提取工具MentorCalibre在内各工具的基本知识和使用方法。数字集成电路方面，根据代码仿真、逻辑综合、数字后端物理层设计流程，依次介绍RTL仿真工具Modelsim、逻辑综合工具DesignCompiler、数字后端版图工具ICCompiler和Encounter四大类设计工具。书中配以电路设计实例进一步分析各种EDA工具的设计输入方法和技巧，形成一套完整的CMOS集成电路设计工具流程。

目录

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前言
章CMOS集成电路EDA技术1
1��1CMOS集成电路EDA技术概述1
1��2CMOS模拟集成电路设计流程3
1��3CMOS模拟集成电路EDA工具分类5
1��4CMOS数字集成电路设计流程8
1��5CMOS数字集成电路EDA工具分类11
1��6小结13
第2章模拟电路设计及仿真工具Cadence Spectre14
2��1Spectre的特点14
2��2Spectre的仿真设计方法16
2��3Spectre与其他EDA软件的连接17
2��4Spectre的基本操作18
2��4��1Cadence Spectre启动设置18
2��4��2Spectre主窗口和选项介绍19
2��4��3设计库管理器介绍22
2��4��4电路图编辑器介绍25
2��4��5模拟设计环境介绍29
2��4��6波形显示窗口介绍32
2��4��7波形计算器介绍37
2��5Spectre库中的基本器件42
2��5��1无源器件42
2��5��2有源器件42
2��5��3信号源43
2��6低压差线性稳压器的设计与仿真45
2��7小结53
第3章Cadence Virtuoso版图设计工具54
3��1Virtuoso界面介绍54
3��1��1窗口标题栏56
3��1��2状态栏57
3��1��3菜单栏57
3��1��4图标菜单65
3��1��5设计区域67
3��1��6光标和指针67
3��1��7鼠标状态68
3��1��8提示栏69
3��1��9层选择窗口69
3��2Virtuoso基本操作71
3��2��1创建矩形71
3��2��2创建多边形72
3��2��3创建路径73
3��2��4创建标识名74
3��2��5创建器件和阵列74
3��2��6创建接触孔76
3��2��7创建圆形图形76
3��2��8移动命令78
3��2��9复制命令79
3��2��10拉伸命令79
3��2��11删除命令80
3��2��12合并命令80
3��2��13选择和放弃选择命令81
3��2��14改变层次关系命令82
3��2��15切割命令84
3��2��16旋转命令85
3��2��17属性命令86
3��2��18分离命令87
3��3运算放大器版图设计实例88
3��3��1NMOS晶体管版图设计88
3��3��2运算放大器的版图设计94
3��4小结102
第4章模拟版图验证及参数提取工具Mentor Calibre103
4��1Mentor Calibre版图验证工具调用103
4��1��1Virtuoso Layout Editor工具启动103
4��1��2采用Calibre图形界面启动106
4��1��3采用Calibre View查看器启动106
4��2Mentor Calibre DRC验证108
4��2��1Calibre DRC验证简介108
4��2��2Calibre DRC界面介绍110
4��2��3Calibre DRC验证流程举例116
4��3Mentor Calibre LVS验证125
4��3��1Calibre LVS验证简介125
4��3��2Calibre LVS界面介绍126
4��3��3Calibre LVS验证流程举例137
4��4Mentor Calibre寄生参数提取146
4��4��1Calibre PEX验证简介146
4��4��2Calibre PEX界面介绍147
4��4��3Calibre PEX流程举例157
4��5小结163
第5章数字电路设计及仿真工具 Modelsim164
5��1数字电路设计及仿真概述164
5��2数字电路设计方法164
5��2��1硬件描述语言Verilog的特点及规范165
5��2��2硬件描述语言Verilog的可综合设计173
5��2��3硬件描述语言设计实例174
5��3数字电路仿真工具Modelsim179
5��3��1Modelsim特点与应用179
5��3��2Modelsim的基本使用182
5��3��3Modelsim的进阶使用192
5��4小结207
第6章数字逻辑综合及Design Compiler208
6��1逻辑综合概述208
6��1��1逻辑综合的定义及发展历程208
6��1��2逻辑综合的流程209
6��2Design Compiler简介210
6��2��1Design Compiler的功能210
6��2��2Design Compiler的使用模式211
6��2��3DC-Tcl简介212
6��3Design Compiler综合设计216
6��3��1启动工具及初始环境配置216
6��3��2综合库218
6��3��3Design Compiler综合流程219
6��4静态时序分析与设计约束227
6��4��1静态时序分析227
6��4��2亚稳态229
6��4��3时钟的约束229
6��4��4输入输出路径的约束231
6��4��5组合逻辑路径的约束232
6��4��6时间预算233
6��4��7设计环境约束234
6��4��8多时钟同步设计约束237
6��4��9异步设计约束239
6��4��10多时钟的时序约束240
6��5基于状态机的交通灯综合242
6��6小结246
第7章数字电路物理层设计工具IC Compiler247
7��1IC Compiler简介247
7��2ICC物理层设计的数据准备249
7��2��1逻辑层数据249
7��2��2物理层数据250
7��2��3设计数据250
7��3创建设计数据库与后端数据的设置251
7��3��1逻辑库设置251
7��3��2物理库设置251
7��3��3其他文件设置252
7��3��4创建设计数据库252
7��3��5库文件检查252
7��3��6网表导入252
7��3��7Tlu 文件设置与检查253
7��3��8电源网络设置253
7��3��9TIE单元设置254
7��3��10导入SDC文件并进行时序约束检查254
7��3��11定时序优化参数255
7��4不同PVT角下综合优化的设置方法257
7��4��1scenario的建立258
7��4��2PVT角设定258
7��5宏单元与IO布局260
7��5��1IO布局与芯片布局空间创建260
7��5��2宏单元的摆放261
7��6电源网络的设计与分析262
7��6��1设计电源和地环262
7��6��2设计电源和地条262
7��6��3连接宏单元和标准单元263
7��7标准单元的布局与优化264
7��7��1检查是否需要添加tap cell265
7��7��2spare cell的标识265
7��7��3检查设计输入文件与约束265
7��7��4确认所有路径已经被正确地设置265
7��8时钟树综合与优化267
7��8��1综合前的检查267
7��8��2时钟树综合设置267
7��8��3执行时钟树综合核心命令270
7��9芯片布线与优化271
7��9��1布线前的检查271
7��9��2ICC布线相关设置271
7��9��3天线效应简介与设置273
7��9��4执行布线命令274
7��10芯片ECO与设计文件导出275
7��10��1Freeze silicon ECO275
7��10��2unconstrained ECO275
7��10��3设计结果导出276
7��11小结276
第8 章数字电路物理层设计工具Encounter277
8��1Encounter工具发展历史277
8��2Encounter设计流程介绍278
8��3数据准备279
8��3��1设计数据279
8��3��2逻辑库数据280
8��3��3物理库数据281
8��3��4数据准备常用的指令与流程281
8��4布图规划与布局285
8��4��1布图与IO排布285
8��4��2电源网络设计287
8��4��3标准单元的布局与优化 287
8��4��4布图规划与布局常用指令与流程288
8��5时钟树综合295
8��5��1时钟树综合简介295
8��5��2时钟树流程与优化297
8��6芯片布线299
8��6��1芯片布线工具简介299
8��6��2特殊布线299
8��6��3一般布线300
8��6��4芯片布线流程与优化300
8��7芯片ECO与DFM302
8��7��1ECO流程与优化302
8��7��2DFM流程与优化305
8��8小结305

作者介绍

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戴澜，男，毕业于中科院微电子研究所，获博士学位，目前为北方工业大学微电子系系主任。熟悉模拟集成电路和数字集成电路相关内容，熟悉电子线路和信号处理方面相关内容。具有较高的英语撰写、阅读能力。

文摘

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序言

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《电子设计自动化：从概念到芯片制造的深度探索》 内容简介： 在当今信息爆炸的时代，电子产品的更新换代速度令人惊叹，而这一切的背后，离不开强大的电子设计自动化（EDA）技术的支撑。从智能手机、高性能服务器到精密医疗设备、自动驾驶汽车，每一个成功的电子产品都凝聚着无数工程师在EDA领域辛勤耕耘的智慧。本书旨在为广大电子工程领域的学生、研究人员以及从业者提供一个全面、深入的视角，系统性地介绍电子设计自动化的核心理念、关键技术、发展历程及其在现代电子产业中的重要地位。 本书并非仅仅罗列枯燥的理论知识，而是将EDA技术置于整个电子产品设计与制造的宏观框架下进行阐述，力求让读者理解EDA的“为什么”和“怎么样”。我们从最基础的电子元件建模与仿真入手，逐步深入到复杂的系统级设计、逻辑综合、物理实现以及芯片制造的各个环节。每一个阶段都将结合实际应用案例和前沿技术发展趋势，展现EDA工具在解决实际工程问题中的强大能力。 第一部分：电子设计自动化的基石——建模与仿真 本部分将带领读者走进EDA世界的“细胞”——元器件建模与仿真。我们将从晶体管的物理特性和电学行为出发，介绍各种晶体管模型（如SPICE模型、Verilog-A模型等）的建立和应用。理解这些模型是准确预测电路性能的基础。随后，我们将深入探讨电路仿真技术，包括直流分析、瞬态分析、交流分析、噪声分析以及寄生参数分析等。通过对不同类型仿真器的介绍，如SPICE家族仿真器（HSPICE, Spectre等）和更高级的系统级仿真器，读者将了解如何选择合适的仿真工具来验证电路设计。我们将重点讨论如何通过仿真来发现和解决电路中的潜在问题，例如信号完整性、功耗、可靠性等，为后续更复杂的逻辑设计打下坚实基础。 第二部分：从抽象到逻辑——硬件描述语言与逻辑综合 硬件描述语言（HDL）是连接抽象设计理念与具体硬件实现的桥梁。本部分将重点介绍业界主流的HDL，如Verilog和VHDL。我们将从语言的基本语法、数据类型、行为建模、结构建模、时序建模等方面进行详细讲解，并结合大量实例，演示如何使用HDL来描述数字电路的功能。在此基础上，我们将深入探讨逻辑综合技术。逻辑综合是将高层次的HDL描述转化为低层次的门级网表的过程，是自动化设计流程中的关键一步。我们将介绍逻辑综合的原理，包括逻辑优化、寄存器分配、状态机优化等，以及常用的综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等）的工作流程。理解逻辑综合的目标和约束（如时序、面积、功耗）对于生成高效、符合要求的门级网表至关重要。 第三部分：实现高性能的艺术——布局布线与物理验证 门级网表只是逻辑层面的描述，距离最终的物理芯片还有很长的路要走。本部分将聚焦于物理设计，包括布局（Placement）和布线（Routing）。布局是将逻辑门和触发器放置在芯片的物理区域内，而布线则是连接这些元件的金属导线。我们将详细介绍布局布线算法的原理，如标准单元布局、引脚分配、全局布线、详细布线等，以及如何通过这些技术来优化电路的时序、功耗和面积。同时，我们将深入探讨物理验证（Physical Verification）的重要性。物理验证是确保芯片设计符合制造规则（Design Rule Checking, DRC）以及版图与原理图一致性（Layout Versus Schematic, LVS）的关键步骤。我们将介绍DRC和LVS的基本概念、检查项以及相关工具的使用。本部分还将涉及时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）和功耗分析（Power Analysis），这些都是实现高性能、低功耗芯片设计不可或缺的环节。 第四部分：超越传统——先进EDA技术与发展趋势 随着摩尔定律的推进和半导体技术的不断演进，EDA技术也面临着新的挑战和机遇。本部分将介绍一些先进的EDA技术，如： 高层综合（High-Level Synthesis, HLS）： 将C/C++等高级语言直接综合成RTL代码，极大地提高了设计效率，尤其适用于复杂算法和系统级设计。 低功耗设计技术（Low Power Design）： 随着移动设备和物联网的普及，低功耗设计成为关键。我们将介绍电源门控、动态电压频率调整（DVFS）、多电压域等技术。 先进的验证方法学（Advanced Verification Methodologies）： 随着芯片规模和复杂度的增加，传统的功能验证方法已难以满足需求。本部分将介绍形式验证、覆盖率驱动验证、基于约束的随机验证（UVM）等先进验证技术。 片上系统（System-on-Chip, SoC）设计： 介绍SoC的架构、IP集成、总线协议等，以及EDA工具在SoC设计流程中的应用。 人工智能在EDA中的应用： 探讨机器学习和深度学习如何赋能EDA工具，例如在布局布线优化、仿真加速、异常检测等方面。 先进工艺节点的设计挑战： 介绍7nm、5nm及更先进工艺节点在寄生效应、可靠性、制造可控性等方面带来的新问题，以及EDA工具如何应对这些挑战。 第五部分：EDA的生态系统与未来展望 本部分将从更宏观的视角审视EDA技术。我们将介绍EDA产业的生态系统，包括EDA工具供应商、IP供应商、Foundry（晶圆厂）以及设计服务公司之间的协作关系。我们将探讨EDA工具的授权模式、发展趋势以及对整个电子产业的驱动作用。最后，我们将对EDA技术的未来发展方向进行展望，包括更智能化的设计流程、更高效的验证方法、更深入的人工智能融合以及对新兴应用领域（如AI芯片、量子计算硬件等）的支持。 目标读者： 本书适合以下人群阅读： 高校电子工程、微电子、计算机科学等相关专业的本科生和研究生： 作为课程学习的参考教材或课外拓展读物，帮助建立扎实的EDA理论基础和实践能力。 集成电路设计工程师： 无论是初学者还是有经验的工程师，都能从本书中获得对EDA技术的系统性认识，了解新的技术和方法，提升工作效率和设计水平。 硬件开发人员： 对硬件设计流程感兴趣的软件工程师或嵌入式系统开发者，可以通过本书了解硬件实现的底层逻辑和自动化工具。 对电子产品设计制造流程感兴趣的读者： 任何希望深入了解现代电子产品是如何从概念转化为实物的读者。 学习方法建议： 本书提供了丰富的理论知识和技术细节，建议读者在阅读过程中： 1. 结合实际工具操作： 如果条件允许，尝试使用EDA工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys VCS/Design Compiler/ICC, Xilinx Vivado等）来实践书中的概念，例如进行简单的电路仿真、HDL综合和布局布线。 2. 深入研究案例： 书中提供的案例是理解抽象概念的绝佳途径，务必仔细分析案例的设计思路和工具应用。 3. 关注行业动态： EDA技术发展迅速，建议关注主流EDA厂商的新闻发布和技术白皮书，了解最新的工具和技术进展。 4. 参与线上社区： 加入相关的技术论坛和在线社区，与其他学习者和从业者交流心得，解决疑难问题。 本书的编写宗旨是成为读者在EDA领域探索之旅中的可靠向导，希望通过详实的内容和清晰的讲解，帮助读者掌握电子设计自动化的核心技能，为创造下一代颠覆性电子产品贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对数字逻辑和电路综合比较感兴趣的业余爱好者，购买这本书的初衷是想了解CMOS集成电路的完整设计流程，并希望从中获得一些实践性的指导。这本书在EDA工具的使用和流程介绍方面确实提供了非常详尽的信息，尤其是在数字逻辑综合和布局布线方面，提供了很多具体的操作步骤和需要注意的细节。我特别喜欢其中关于如何设置综合约束（SDC文件）的章节，这对我理解如何指导工具进行逻辑优化非常有帮助。但是，在CMOS器件本身的特性方面，比如不同工艺下NMOS和PMOS的迁移率差异、阈值电压的变化，以及这些特性如何影响逻辑门的开关速度和功耗，书中着墨不多。虽然这本不是专门讲器件的书，但对这些基础知识的简单介绍，能帮助读者更好地理解EDA工具生成的各种参数的含义，以及进行设计决策时所依据的物理基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容质量可以说是参差不齐，部分章节讲解得非常清晰透彻，能够快速帮助读者掌握相关的EDA工具和设计技巧，例如关于布局布线过程中功耗和面积优化的部分，提供了不少实用的建议。然而，也有一些章节感觉比较晦涩，可能是由于直接引用了大量的专业术语和工具命令，缺乏必要的铺垫和解释，导致初学者难以理解。我尤其觉得在处理版图寄生效应的提取和后仿真方面，讲解的深度和广度还有待加强。寄生效应对高速CMOS电路的时序和信号完整性有着至关重要的影响，如何准确地提取这些效应，以及如何在后仿真中有效地分析和解决由此带来的问题，是许多工程师在实际工作中面临的挑战。这本书在这方面的案例和分析略显不足，未能完全满足我对这部分内容的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它更像是一本“工具手册”或者“操作指南”，而非一本深入探讨CMOS集成电路设计“原理”的书籍。从读者的角度来说，我希望能在阅读过程中，除了学习如何使用EDA工具完成某个设计任务，更能理解“为什么”要这样做，以及不同选择背后的权衡。比如，在介绍版图设计时，书中详细讲解了 DRC (Design Rule Check) 和 LVS (Layout Versus Schematic) 的具体步骤和可能出现的错误，但对于这些规则的由来，它们是如何与CMOS器件的物理特性和制造工艺紧密关联的，就没有太多深入的探讨。同样，在时序分析部分，虽然列举了各种时序约束的写法和影响，但如果能结合更具体的CMOS时序模型，解释时序路径上的延迟是如何产生的，以及如何从器件层面去优化，那将更加理想。总而言之，这本书在“如何做”上做得不错，但在“为何如此”的深度上，还有提升空间。

评分☆☆☆☆☆

这本书我看了有一段时间了，说实话，作为一名对模拟电路设计一直抱有浓厚兴趣的在读研究生，我一开始是被其“CMOS”这个关键词吸引过来的。我期待着能够深入了解CMOS器件的物理特性、工艺流程以及如何在EDA工具中实现高效的设计和仿真。然而，在翻阅过程中，我发现本书更多地聚焦于EDA工具本身的功能介绍和操作流程，对于CMOS器件更底层的物理原理和更前沿的工艺技术涉及得相对较少。虽然EDA工具是现代集成电路设计不可或缺的环节，但如果能有更多篇幅深入剖析CMOS器件的特性如何影响EDA工具的选择和使用，例如不同工艺参数下器件模型参数的提取与验证，或者不同EDA工具在处理亚微米乃至纳米级别CMOS器件的精度差异，那样我会觉得收获更大。当然，本书对EDA工具的讲解细致入微，对于初学者来说，熟悉这些工具的基本操作和流程是必要的，但对于希望在CMOS器件层面进行更深入研究的读者，可能需要补充其他更偏向器件物理和模型方面的资料。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它在“技术”二字上做得非常扎实，尤其是在EDA的流程和方法论方面。作为一名在工业界摸爬滚打多年的IC设计工程师，我深知一个成熟的设计流程对于项目成功至关重要。这本书详细地梳理了从规格定义、架构设计、逻辑综合、布局布线到时序分析、功耗优化、物理验证等一系列EDA流程中的关键环节，并提供了大量的实例和技巧。例如，在布局布线章节，书中对不同布线算法的优劣分析，以及如何针对特定IP进行优化，都具有很强的实践指导意义。不过，我也注意到，在涉及一些最新的EDA技术，比如AI在EDA中的应用、或者针对Chiplet设计的EDA解决方案等方面，本书的内容更新可能略显滞后。这些新兴技术正在深刻地改变着IC设计的格局，如果未来版本能够有所侧重，相信会更能满足行业快速发展的需求。