A Designer's Guide to Built-in Self-Test (Frontiers in Electronic Testing) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Charles E. Stroud

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2002-05-31

价格:USD 159.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402070501

丛书系列:

图书标签:

• Built-in Self-Test
• BIST
• Design Verification
• Electronic Testing
• Digital Design
• VLSI Testing
• Fault Tolerance
• Test Generation
• Hardware Testing
• IC Testing

芯片设计与验证前沿：现代系统集成中的核心挑战 书名：芯片设计与验证前沿：现代系统集成中的核心挑战 (Frontiers in Chip Design and Verification: Core Challenges in Modern System Integration) 作者：[此处留空，以符合要求] 出版商：[此处留空，以符合要求] --- 内容概述：系统级复杂性与设计范式的演进 本书深入剖析了当前半导体行业所面临的最紧迫的设计、验证和物理实现挑战。随着摩尔定律的放缓和系统级集成（SoC/SiP）复杂性的爆炸式增长，传统的设计流程正遭遇瓶颈。本书旨在为资深工程师、研究人员以及对先进集成电路设计有深入追求的读者提供一个全面的框架，用以理解和应对下一代系统对性能、功耗、面积（PPA）以及可靠性的严苛要求。 我们不再仅仅关注单个功能模块的优化，而是将重点放在跨领域协同优化——如何管理由异构计算单元、高速接口、庞大存储结构以及多电源域构成的复杂系统。本书的叙事线索围绕“集成”二字展开，探讨了从架构定义到物理签核过程中，各个设计阶段如何相互耦合、互相制约，以及如何利用新兴工具和方法论打破这些瓶颈。 第一部分：架构定义与高层次综合的再思考 第一章：异构计算的浪潮与架构选择的困境 本章首先审视了当前计算需求的多元化，从边缘AI推理到高性能云计算，对计算引擎提出了截然不同的要求。我们详尽分析了专用集成电路（ASIC）、领域特定架构（DSA）与通用处理器（CPU/GPU）的权衡。重点讨论了如何有效地在架构层面管理数据流的局部性、并行度与功耗预算。 探讨了“软件定义硬件”的趋势如何反哺架构设计，使设计团队必须在早期阶段就预见到未来的软件负载变化。书中引入了系统级建模（System-Level Modeling, SLM）的新范式，强调使用高抽象级的语言（如SystemC或TLM）来快速迭代架构探索，并同步进行性能、功耗和面积的初步评估，而非等到 RTL 编码才发现架构缺陷。 第二章：内存墙与数据移动的优化 现代芯片性能的主要瓶颈已从计算单元转移到数据访问和移动。本章深入研究了“内存墙”问题在SoC层面的体现。内容涵盖了先进的片上缓存层次结构设计（多级缓存一致性协议、预取机制），以及面向特定应用的内存技术（如HBM、CXL等）的集成挑战。 此外，我们将着重分析数据中心计算中的数据搬运成本。讨论了新型的内存访问模式，如近存计算（Processing-in-Memory, PIM）的概念性实现路径，以及如何通过智能化的数据布局和总线仲裁策略，最小化片上网络（NoC）的拥堵和延迟。 第二部分：物理实现与先进工艺节点的挑战 第三章：EDA工具链的演进与设计闭环的重塑 随着工艺节点进入3nm及以下，设计规则检查（DRC）的复杂度呈指数级增长。本章批判性地分析了现有电子设计自动化（EDA）工具链在处理变异性、寄生效应和良率问题上的局限性。我们探讨了从设计规划到物理布局布线过程中，如何实现更紧密的协同设计。 重点关注了物理实现中的约束管理。讨论了如何将高级的时序（Timing）、功耗（Power）和信号完整性（SI）约束，在布局阶段即被精确地映射和执行，避免了后期的昂贵迭代。我们还将介绍新兴的机器学习在布局优化和布线拥堵预测中的应用潜力，但强调这些应用如何融入现有流程，而非完全替代传统算法。 第四章：电源完整性与可靠性（Power Integrity and Reliability）的静态与动态管理 在先进节点中，电源网络的设计已成为决定芯片最终性能和寿命的关键因素。本章超越了传统的IR Drop分析。它详尽地阐述了动态IR降与电迁移（EM）的复杂相互作用。 内容包括：如何设计稳健的片上电源管理单元（PMU），以应对快速的电压频率调节（DVFS）需求；先进的电源规划技术，如多电压域隔离（Power Gating）和随机功耗噪声（Random Voltage Fluctuations）的建模与缓解。同时，本章也覆盖了先进制造工艺中，晶体管级可靠性的考量，例如短沟道效应带来的阈值电压漂移问题及其对系统寿命的影响。 第三部分：系统的验证、可测试性与集成安全 第五章：全系统验证的复杂度：从功能到覆盖率的鸿沟 验证占据了芯片开发周期中最大的比例。本章的核心在于处理跨域交互的验证难度。我们不再将验证视为孤立的功能测试，而是将其视为系统级状态空间的探索。 深入分析了混合信号/模拟验证的挑战，以及如何高效地将高精度仿真模型（如SPICE）与快速的系统级模型（如TLM）进行协同仿真。书中重点介绍了现代验证平台如何集成形式化验证（Formal Verification）技术，以穷举关键安全属性和协议合规性，从而显著减少模拟验证所需的激励集规模。对覆盖率度量（Coverage Metrics）的局限性进行了批判性分析，并探讨了更贴近实际应用场景的“场景覆盖”和“关键路径覆盖”方法。 第六章：嵌入式系统与系统级安全 随着芯片越来越多地承载敏感数据和关键任务，设计中的安全性已成为与性能同等重要的考量。本章关注如何从设计之初就嵌入安全机制。 内容涵盖：侧信道攻击（Side-Channel Attacks）的防御架构（如功耗分析、电磁辐射分析的物理层防御）；硬件信任根（Root of Trust）的设计与验证；以及在SoC集成中如何实现高效、低开销的内存保护机制（如MPU/MMU的优化配置）。此外，本章还探讨了如何验证设计对已知和未知漏洞（如Meltdown/Spectre类攻击）的免疫性，强调了安全验证平台的构建方法论。 结论：迈向自适应与自优化系统 本书最后总结了集成电路设计领域的发展方向：系统将不再是被动的执行者，而是需要具备一定程度的自适应（Adaptivity）和自优化（Self-Optimization）能力。这要求设计工具和方法论必须能够处理巨大的设计空间探索，并支持在运行时动态调整硬件资源的分配。通过整合先进的架构探索、物理优化和全面的系统级验证，设计者才能驾驭下一代芯片的复杂度，确保产品在性能、功耗和可靠性上取得突破。本书为实现这一目标提供了必要的理论基础和实践指导。

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