数字集成电路_(美)简·M.拉贝艾等著_9787121305054

本书分三部分：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。本书以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。

　　本书特色
　　欢迎使用本书。在本书第一版出版后的6年中，数字集成电路领域已有了某些惊人的进展和变化。IC制造工艺继续缩小到空前小的尺寸。自写作这本书的第一版以来，最小特征尺寸缩小到接近1/10，现在已接近100 nm的范围。这种尺寸的缩小对数字集成电路的设计产生了两方面的影响。首先，在单片上能设计的复杂性大大提高，为了应对这一挑战，产生了一些新的设计方法和实现策略。与此同时，在尺寸小到深亚微米范围后器件的行为特性发生了变化，从而把一系列影响数字IC的可靠性、成本、性能以及功耗的新问题提到了面前。对这些问题的深入讨论是本书第二版与第一版之间的区别所在。
　　看一下目录就可以知道本版扩大了内容范围，包括深亚微米器件、电路优化、互连模型和优化、信号完整性、时钟和时序以及功耗。所有这些内容都用目前最新的设计例子来说明。同时，鉴于MOS现已占有数字IC领域99%的市场份额，我们删去了像硅双极型和砷化镓这样较陈旧的内容，不过对此有兴趣的读者仍可通过本书配套网站找到有关这些技术的内容（首次使用的读者需先申请密码)。为了强调现今设计过程中方法学的重要性，我们贯穿全书增加了“设计方法插入说明”，每一插入部分着重说明设计过程中特有的一些问题。新版对原书做了重要修订，最大的变化是增加了两个合著者——Anantha和Borivoje，他们为本书带来了有关数字IC设计方面更宽阔的见地，以及有关此领域的最新趋势和挑战。
　　保留了第一版的基本精神
　　在进行这些修改的同时，我们一直力图保留第一版的基本精神和编写目的——在数字设计中建立起电路设计和系统设计之间的桥梁。我们从彻底弄清电子器件的操作并深入分析数字设计的核心（反相器）开始，逐步将这些知识引向设计比较复杂的模块，如逻辑门、寄存器、控制器、加法器、乘法器以及存储器。我们认识到当今复杂电路设计者共同面临的感兴趣的问题是：起决定作用的设计参数是什么？设计的哪些部分需要着重考虑而哪些细节又可以忽略？显然，简化是处理日益复杂的数字系统的唯一途径，但是过度简化由于忽略了像时序、互连以及功耗这样一些影响整个电路的效应，又可能导致电路不能工作。为了避免这一点，在进行数字电路设计时一定要同时注意电路和系统两方面的问题。这就是本书所采用的方法，通过分析技术和实验技术为读者带来处理复杂问题所需要的知识和技能。
　　阅读指南
　　本书的核心部分是为大学高年级数字电路设计课程编写的。围绕这一核心，还纳入了一些涵盖更前沿专题的章节。在编写本书的过程中，我们发现很难确定应当包括数字电路设计领域的哪些部分才能满足所有人的需要。一方面，刚刚进入该领域的人希望有关于基本概念的详尽内容；另一方面，来自原有读者和评阅人的反馈意见又表明希望并需要在深度和广度上增加高层次的前沿专题和当前所提出的问题。提供这样一个全面的讨论造成了这本教材的内容大大超出一学期课程的需要，因此其中较为高深的部分可作为研究生课程的基础。由于本书涉及面广泛且包含最新的前沿内容，也使它成为对专业工程师非常有用的参考书。这里我们假定上这门课的学生对基本的逻辑设计已相当熟悉。
　　本书在内容的安排上使各章节可以按许多不同的方式来讲授和阅读，只需遵守一些前后顺序关系即可。本书的核心部分由第5章~第8章构成。第1章~第4章可以看成导论。为了满足一般要求，在第2章中引入了有关半导体制造方面的简短论述。曾经学过半导体器件的学生可以很快地浏览一下第3章。我们十分希望每个人至少都这样做一遍，因为一些重要符号和基础知识都在该章中介绍。此外该章还介绍了一种能用来进行手工分析的深亚微米晶体管最原始的建模方法。为了强调互连在当今数字设计中的重要性，我们将互连建模部分提前到本书的第4章。
　　第9章~第12章的内容较深，可作为某些课程的重点。例如，侧重电路方面的课程可增加第9章和第12章的核心材料，侧重数字系统设计的课程则应考虑增加第9章、第10章和第11章的（部分）内容。所有这些内容较深的章节都可以作为研究生课程或后续课程的核心。内容较深的章节在书中都标注有*号。
　　对于本科高年级的课程，下面列出了几种可能的教学安排顺序。本书配套网站所提供的教师文档（instructor documentation）中还列出了某些大学相关课程采用的完整教学大纲中列出的章节号。
　　电路基础课程（针对器件方面知识较少的学生）：
　　1，2.1~2.3，3，4，5，6，7，8，（9.1~9.3，12）。
　　稍高级一些的电路课程：
　　1，（2，3），4，5，6，7，8，9，10.1~10.3，10.5~10.6，12。
　　系统方向的课程：
　　1，（2，3），4，5，6，7，8，9，10.1~10.4，11，12.1~12.2。
　　“设计方法插入说明”部分可与它们所在章同时选用。
　　为了保持全书风格一致，各章首先介绍本章主题，接着对概念进行详细深入的讨论。综述一节讨论本章介绍的概念与实际设计之间的关系，以及它们如何会受到未来发展的影响。每一章以小结作为结束，它简要列举了教材中讲过的各个主题。小结后面的进一步探讨。

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