CMOS數位積體電路分析與設計(4/e) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書涵蓋層麵甚廣，包含半導體製程、元件模型、電路設計、製造測試等相關議題。前段內容可供一般學生建立有關超大型積體電路設計的基礎入門知識，而全書不僅可以使從事數位係統設計工程師瞭解底層標準元件電路知識，也能作為混閤訊號/類比電路設計工程師建立高速積體電路設計之參考。

　　有關第四版的內容，作者除改寫當代半導體製程演進介紹外，亦採用短通道電晶體模型來推導相關電路特性，並刪除原有空乏型反相器電路範例，以虛擬nMOS反相器替代，以符閤現今主流的次微米／奈米製程電路設計。記憶體章節亦部分改寫，增加低電壓SRAM介紹；BiCMOS章節則改為算術運算單元電路介紹；時脈産生章節也增加鎖相迴路與延遲鎖定迴路簡介。此次內容的更新，使得本書得更趨於完整且符閤時代之潮流。

本書改版特色

　　‧本書內容旨在強化學生對數值方法的認知，除瞭維持前版優點，盡可能讓內容適閤大學部學生使用。
　　‧透過問題導嚮方法引起學習動機，促進良好的學習效果。
　　‧Visual Basic、Fortran 90與C/語言引導學生自行開發結構化且簡單的程式，以彌補現有軟體的不足。
　　‧更新更具挑戰的題組、題材及案例探討。

好的，這是一份關於一本未提及的、專注於數位積體電路分析與設計的教科書的詳細簡介，旨在提供一個詳盡且專業的描述，而不涉及“CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)”的具體內容。 --- 書名：《現代CMOS電路設計原理與實踐：從器件到係統》 內容概要： 本書旨在為資深電子工程專業學生、研究生以及在集成電路領域工作的工程師提供一個全麵、深入且與時俱進的平颱，用以掌握現代高性能CMOS（互補式金屬氧化物半導體）技術在電路設計與分析中的核心原理與實踐應用。本書的重點在於建立從底層半導體器件物理到上層係統級架構之間的嚴謹理論聯係，強調在先進工藝節點下麵臨的設計挑戰與創新的解決方案。 本書結構清晰，邏輯嚴密，內容涵蓋瞭CMOS電路設計的多個關鍵層麵，從基礎的晶體管特性入手，逐步過渡到復雜的模擬與混閤信號模塊，最終探討高性能數字係統的設計流程與優化策略。 第一部分：CMOS器件基礎與模型 本部分奠定堅實的物理基礎。首先，詳細剖析瞭MOS晶體管的基本工作原理，包括載流子輸運、電荷共享以及電勢分布。重點講解瞭亞微米及深亞微米工藝下晶體管的非理想效應，如短溝道效應（DIBL）、閾值電壓滾降、熱載流子效應（HCI）以及自熱效應。 隨後，對晶體管的建立模型進行瞭深入探討。不僅僅局限於經典的平方律模型（Square Law Model），更詳細介紹瞭對現代工藝至關重要的精密模型，如BSIM係列模型，並闡述瞭這些模型在電路仿真中的應用與局限性。此外，對亞閾值（Subthreshold）工作區進行瞭專門分析，這對低功耗電路設計至關重要。 第二部分：基礎數字電路與邏輯門設計 本部分聚焦於數字電路的核心構建模塊。詳細分析瞭標準的CMOS反相器（Inverter）的靜態與動態特性，包括其電壓傳輸特性（VTC）、噪聲容限和功耗分析。隨後，係統地介紹瞭各種靜態邏輯門的結構、延遲分析和麵積優化，例如NAND、NOR、以及更復雜的組閤邏輯門。 本書特彆強調瞭延遲分析的精確方法，引入瞭邏輯寬度（Logical Effort）和電氣寬度（Electrical Effort）的概念，提供瞭一種係統性的方法來平衡扇入（Fan-in）和扇齣（Fan-out）對門延遲的影響。同時，對先進工藝中的互連延遲（Interconnect Delay）進行瞭詳盡的建模和討論，強調瞭“綫負載”在現代設計中的主導地位。 第三部分：時序電路、存儲單元與功耗管理 時序電路是任何同步係統的基石。本部分深入探討瞭各種鎖存器（Latch）和觸發器（Flip-Flop）的設計，包括電平敏感型（Level-Sensitive）和邊沿敏感型（Edge-Triggered）結構。詳細分析瞭時鍾抖動（Clock Jitter）、建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的要求，並介紹瞭消除或減輕這些限製的先進技術，如鎖相環（PLL）和延遲鎖定環（DLL）在時鍾分配中的作用。 存儲單元的設計，如SRAM單元和DRAM單元，被單獨成章討論。對於SRAM，詳細分析瞭讀寫操作的穩定性（即靜態度分析，Static Noise Margin, SNM）以及位綫/字綫的設計對速度的影響。對於低功耗需求，本部分也引入瞭低功耗存儲技術，如使用高閾值電壓（High-$V_t$）晶體管的存儲器設計。 功耗管理是現代IC設計的核心挑戰之一。本書係統地分類和分析瞭動態功耗（開關功耗和短路功耗）與靜態功耗（漏電流）。針對漏電功耗，詳細闡述瞭多閾值電壓（Multi-$V_t$）技術、體偏置（Body Biasing）技術以及睡眠模式（Sleep Mode）設計在降低待機功耗中的關鍵作用。 第四部分：模擬與混閤信號基礎模塊 盡管側重數字設計，但理解模擬接口至關重要。本部分對最基本的模擬構件進行瞭講解，包括高增益運算跨導放大器（OTA）、差分放大器以及偏置電路。重點討論瞭在數字背景下的模擬模塊設計，例如如何使用數字技術輔助校準（如自動零點保持A-Z/H-Z）來提高模擬電路的精度和抗工藝變化能力。 此外，本部分也涵蓋瞭數據轉換器（ADC/DAC）的基本架構，如流水綫ADC（Pipelined ADC）和Sigma-Delta調製器（$SigmaDelta$ Modulator）的原理，解釋瞭如何在數字係統中實現高精度的數據采集與輸齣。 第五部分：高級數字設計與係統級優化 本部分麵嚮係統級應用。首先，係統地介紹瞭數據路徑和控製路徑的設計。重點討論瞭運算單元（如加法器、乘法器）的速度優化技術，例如超前攜帶加法器（Carry Lookahead）和並行加法器。 在係統性能優化方麵，本書詳細闡述瞭時序收斂（Timing Closure）的實踐方法。涵蓋瞭靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）的深入應用，如何使用不同的時序約束來指導布局布綫（Place and Route）工具的優化。同時，對設計流程中的關鍵環節，如功耗簽名分析、IR-Drop分析和電遷移（Electromigration）檢查，進行瞭詳盡的操作指導。 實踐與工具： 本書的理論講解始終緊密結閤業界標準的設計流程。每一章的理論推導後，都附帶有使用行業標準EDA工具（如Cadence Spectre/Virtuoso, Synopsys PrimeTime）進行仿真和驗證的實例說明。書中強調瞭設計約束的製定、仿真模型的選擇以及仿真結果的物理意義解讀，旨在培養讀者從原理到實際芯片落地的全麵工程能力。 適用對象： 本書適閤作為高等院校電子工程、微電子學、集成電路設計專業的高年級本科生或研究生的核心教材。同時，對於希望係統性迴顧和深化對現代CMOS設計理解的在職工程師而言，也是一本極具價值的參考資料。它要求讀者具備紮實的半導體器件物理和基本電路理論基礎。

第 1 章　簡介
第 2 章　MOSFET的製造
第 3 章　MOS電晶體
第 4 章　使用SPICE的MOS電晶體模型化
第 5 章　MOS 反相器：靜態特性
第 6 章　MOS 反相器：切換特性與連接綫效應
第 7 章　組閤MOS邏輯電路
第 8 章　循序MOS邏輯電路
第 9 章　動態邏輯電路
第 10 章　半導體記憶體
第 11 章　低功率CMOS邏輯電路
第 12 章　算術建構區塊
第 13 章　時脈與/IO電路
第 14 章　可製造性設計　
第 15 章　可測試性設計

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這本《CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)》真的是讓我在學習CMOS電路設計這條路上，有瞭更清晰的航嚮。說實話，剛開始接觸這個領域的時候，腦袋裡都是一團漿糊，各種電晶體、邏輯閘、時序圖，看著就頭大。但這本書，它就像一位循循善誘的老師，把原本複雜的概念，一步步拆解，用一種非常直觀的方式呈現。它不是那種把一大堆公式和圖錶堆在你麵前，讓你自行摸索的書。相反，它會先帶你理解基本原理，例如CMOS製程的幾個關鍵步驟，還有MOSFET的伏安特性麯線，為什麼會呈現那樣的形狀，背後代錶的物理機製是什麼。然後，再逐步引導你進入更複雜的設計，像是組閤邏輯和循序邏輯電路的實現。我特別喜歡它裡麵大量的實例，每一個範例都搭配著詳細的推導和解釋，我會跟著書上的步驟，自己動手畫圖、算電路，感覺就像真的在做電路設計一樣。有時候遇到卡關的地方，迴頭看看前麵的基礎概念，再對照著書上的範例，很多原本模糊的地方就豁然開朗瞭。這本書的優點在於，它很注重「為什麼」，而不隻是「怎麼做」。它不會讓你成為一個死記硬背公式的機器，而是培養你理解電路行為背後原理的能力。這對於將來真正投入到IC設計工作中，絕對是至關重要的。

评分☆☆☆☆☆

說實在話，這本《CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)》真的幫瞭我不少忙，尤其是在處理一些比較「工程化」的問題時。它不隻在理論上很紮實，在實務應用上也給瞭我很多啟發。書裡麵很多關於版圖設計的介紹，還有製程的一些考量，都讓我知道，設計齣來的電路不隻是在紙上好看，還要在實際的晶圓上能夠製造齣來，並且穩定工作。像是對於寄生電容、寄生電阻的討論，以及如何通過佈局來減少它們的影響，這都是很實際的問題。另外，它在探討功耗管理和訊號完整性方麵，也提供瞭一些蠻有用的技巧。我記得書中有提到一些低功耗設計的策略，像是時脈閘控、電源閘控，還有如何優化電路結構來降低功耗。這對於我們在做一些對功耗有嚴格要求的專案時，非常有幫助。雖然在類比訊號處理的部分，我還需要進一步的學習，但整體而言，這本書的實用性很高。它不會讓你覺得隻是在學一堆理論，而是真的能引導你思考如何在實際的IC設計流程中應用這些知識。

评分☆☆☆☆☆

我手上這本《CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)》，絕對是我在大學期間，最常翻閱的幾本書之一。我個人對電路的物理現象和數學推導比較感興趣，而這本書在這方麵做得相當不錯。它對於MOSFET的各個工作區域，例如截止區、線性區、飽和區，都有很詳細的物理模型和數學方程式的講解，而且會解釋這些模型是如何被應用在電路設計中的。例如，當你瞭解瞭MOSFET在飽和區的電流-電壓關係，你纔能理解為什麼放大器會有增益，為什麼閂鎖效應會發生。書中對於各個電路單元的DC特性和AC特性的分析，都寫得相當透徹，像是輸入輸齣特性、頻率響應、增益頻寬積等等。我個人覺得，它在探討電路的速度和功耗之間的權衡時，提供瞭一些非常實用的分析方法。雖然有些地方，像是關於製程變異的影響，或是可靠性分析，我還需要多花點時間去理解，但它提供的理論基礎，絕對是紮實的。我個人認為，對於那些對電路底層原理有興趣，想要深入理解CMOS電路設計背後科學的讀者，這本書會提供一個非常好的起點。

评分☆☆☆☆☆

這本《CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)》的編排方式，我覺得對於我這種比較「視覺型」的學習者來說，相當友好。它用瞭好多圖錶、示意圖，把一些比較抽象的電路概念，變得具體可感。像是講到電晶體的電荷分佈，或是電流的流動路徑，書上都有很清楚的圖示輔助說明。這點對我幫助很大，因為光看文字，我常常會想像不齣來。而且，它不是那種隻有理論公式推導的書，它會把理論和實際的電路設計連接起來。舉個例子，它在介紹邏輯閘的設計時，會先講MOSFET的開關特性，然後再告訴你如何用MOSFET來構建NOT閘、NAND閘、NOR閘，甚至更複雜的加法器、減法器。我尤其欣賞它在設計一些較複雜的電路模組時，會一步步分解，先設計子模組，再組閤起來，就像搭積木一樣，很有係統性。雖然某些章節，尤其是關於類比前端的介紹，對我來說還需要點時間去深入研究，但總體而言，它建立瞭一個非常紮實的數位電路設計框架。我個人覺得，對於想要係統性學習CMOS數位電路設計的讀者，這本書的視覺化講解和結構化的內容，會是一個很大的優勢。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我當初會買這本《CMOS數位積體電路分析與設計(4/e)》，主要是因為學校課程指定，本來以為會是一本枯燥乏味的教科書，但齣乎意料地，它的內容編排跟講解方式，真的蠻符閤我們這些初學者的需求。它從最基礎的CMOS反相器開始，把裡麵的電壓轉換麯線、雜訊邊緣，都解釋得相當清楚。甚至連簡單的傳輸閘、多工器的設計，也用瞭不少篇幅來探討，而且會分析不同設計方案的優缺點，像是速度、功率消耗、麵積等等。最讓我印象深刻的是，書中對於時序分析的部分，有提到一些關鍵的概念，像是時脈抖動、建立時間、保持時間，還有不同類型的延遲。這部分對於做數位電路設計的同學來說，真的是學問。它不隻是告訴你這些名詞是什麼，還會用實際的電路範例，讓你理解這些時序參數是如何影響電路的穩定運作的。雖然有些地方，例如記憶體單元設計那塊，我可能還需要多花點時間去消化，但整體來說，這本書的深度是足夠的，而且涵蓋的範圍也很廣。我個人覺得，如果你是想打好CMOS數位電路設計的基礎，這本書絕對是值得入手一本，至少可以讓你少走很多冤枉路。