An Introduction to Logic Circuit Testing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Morgan & Claypool

作者:Lala, Parag/ Thornton, Mitchell (EDT)

出品人:

页数:112

译者:

出版时间:

价格:306.00 元

装帧:Pap

isbn号码:9781598293500

丛书系列:

图书标签:

• Logic Circuit Testing
• Digital Logic
• VLSI Testing
• Fault Modeling
• Test Generation
• Automatic Test Pattern Generation
• Design for Testability
• Integrated Circuit Testing
• Hardware Verification
• Testing Techniques

电路设计与验证：从基础理论到前沿应用 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的学生和专业人士提供一个全面、深入的导论，探讨现代集成电路（IC）设计的核心挑战与解决方案。我们的重点在于电路的系统级架构、实际的物理实现以及确保设计在制造后能够可靠运行的验证方法学。全书内容组织严谨，从基础概念出发，逐步过渡到复杂系统的设计与分析。 第一部分：现代集成电路设计基础 本部分为后续深入探讨奠定坚实的理论基础。我们将首先剖析现代半导体技术的发展历程，重点介绍CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的演变及其对电路性能的影响。 1. 半导体器件物理与工艺回顾： 我们将详细审视MOS晶体管的工作原理，包括其I-V特性、阈值电压控制、短沟道效应等关键参数。随后，探讨集成电路制造流程（从晶圆制备到封装）的关键步骤，并分析工艺变异（Process Variation）对电路性能带来的挑战。理解这些物理基础是进行任何有效电路设计的前提。 2. 数字电路设计范式： 本章深入探讨静态随机逻辑（RTL）的设计方法。我们将覆盖组合逻辑电路（如译码器、多路复用器、算术单元）和时序逻辑电路（如锁存器、触发器、寄存器堆栈）的结构与优化。重点介绍如何使用标准单元库（Standard Cell Library）构建高性能、低功耗的数字逻辑。 3. 时序分析与同步设计： 在高速数字系统中，时序是决定成败的关键。本章将详细阐述同步电路的时序约束，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的计算与分析。我们将介绍如何使用时序分析工具（如静态时序分析，STA）来识别和修复时序违规，确保电路在最高工作频率下的正确运行。此外，时钟分配网络（Clock Distribution Network）的设计，如H-树和梳状结构，及其对时钟偏斜（Skew）和抖动（Jitter）的控制，也是本章的重点。 4. 低功耗设计技术： 随着移动和物联网设备的普及，功耗已成为设计中最关键的指标之一。本章系统地介绍降低动态功耗（开关功耗）和静态功耗（漏电流）的技术。讨论包括电压频率缩放（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及多阈值电压技术在实际设计中的应用与权衡。 第二部分：系统级设计与硬件描述语言 本部分将视角从单元级提升到系统级，重点介绍如何使用硬件描述语言（HDL）进行抽象建模和系统级验证。 5. 硬件描述语言（Verilog/VHDL）精要： 本书将侧重于使用现代Verilog（SystemVerilog）进行描述。我们不仅会涵盖基本的结构级和数据流级建模，更会强调行为级建模和高级抽象技术，如接口和类在描述复杂协议中的应用。重点剖析并发（`always` 块）与顺序（过程赋值）行为之间的区别，以及综合工具如何解释这些描述。 6. 传输级与门级建模： 在设计流程的不同阶段，需要不同抽象层次的描述。本章将讲解如何对传输门和MOS开关进行建模，特别是在总线仲裁和信号复用电路中的应用。同时，介绍如何利用网表（Netlist）进行门级仿真，这是物理验证前的重要环节。 7. 接口协议与片上通信： 现代SoC（系统级芯片）由多个功能模块通过复杂的片上网络（NoC）互联。本章将分析主流的片上通信协议，如AXI（Advanced eXtensible Interface）、APB、AHB等。我们将深入探讨这些协议的握手机制、突发传输模式以及如何设计高效的仲裁器和桥接器来管理数据流。 第三部分：物理实现与布局布线 本部分关注电路设计如何转化为实际的物理版图，并探讨物理实现流程对电路性能的影响。 8. 综合与布局规划： 逻辑综合是将RTL代码转化为门级网表的关键步骤。本章详细介绍综合过程中的优化目标（面积、速度、功耗）如何影响最终结果。随后，在布局规划阶段，我们将讨论如何确定芯片的区域划分、电源网络（Power Grid）的规划，以及I/O缓冲区的放置，这些决策对后期的布线拥堵和时序收敛至关重要。 9. 自动布局与布线技术： 本章深入探讨了标准单元的放置（Placement）算法（如力导向法）和详细布线（Routing）技术。重点分析拥堵（Congestion）的识别与解决，以及多层金属层的使用策略。我们将讨论如何处理差分信号对的布线约束和匹配要求，以保证信号完整性。 10. 物理验证流程（Sign-Off）： 物理实现完成后，必须进行严格的物理验证才能提交给晶圆厂。本章全面介绍这些关键验证步骤：设计规则检查（DRC），确保版图符合制造工艺的几何限制；版图与原理图的对齐检查（LVS），保证逻辑一致性；以及寄生参数提取（Parasitic Extraction），用于精确计算互连线带来的电阻和电容。 第四部分：新兴挑战与高级主题 本部分聚焦于当前集成电路设计领域面临的前沿问题和需要掌握的高级技能。 11. 可测性设计（DFT）原理： 为了在芯片制造后有效地检测缺陷，必须在设计阶段嵌入可测性结构。本章详细介绍扫描链（Scan Chain）的插入、时钟扫描（Clocked Scan）的结构以及有限状态机（FSM）的可测试性增强技术。讨论如何实现边界扫描（Boundary Scan，IEEE 1149.1标准）。 12. 内建自检（BIST）机制： 不同于外部测试，BIST允许芯片自身执行测试程序。本章探讨逻辑BIST（LBIST）的原理，包括伪随机测试向量的生成器（LFSR）和响应压缩器（MISR）。同时，介绍存储器BIST（MBIST）的设计，用于快速检测存储单元中的缺陷。 13. 电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）： 在高速多层板和复杂的SoC中，信号完整性问题日益突出。本章分析串扰（Crosstalk）、反射（Reflection）和电源噪声（Power Supply Noise，如IR Drop）的影响。讨论PCB设计中的接地策略、传输线终端技术，以及如何通过版图优化来减轻电磁干扰。 14. 先进工艺节点的挑战： 展望未来，介绍在FinFET和Gate-All-Around（GAA）等新兴晶体管结构中出现的新设计约束和优化机会。讨论先进节点中，变异性、量子效应和新材料带来的设计复杂性。 本书通过大量的实例和概念性的图示，旨在帮助读者建立起从抽象算法到硅片实现的完整工程思维链，为应对未来复杂集成电路设计的挑战做好准备。

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