Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs

Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Betz, Vaughn; Marquardt, Alexander; Rose, Jonathan
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:1999-3
价格:$ 496.07
装帧:
isbn号码:9780792384601
丛书系列:
图书标签:
  • FPGA
  • 计算机
  • 电子
  • FPGA
  • Deep-submicron
  • Architecture
  • CAD
  • VLSI
  • Digital Design
  • Computer Engineering
  • Hardware Design
  • Integrated Circuits
  • FPGA Design
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具体描述

Since their introduction in 1984, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have become one of the most popular implementation media for digital circuits and have grown into a $2 billion per year industry. As process geometries have shrunk into the deep-submicron region, the logic capacity of FPGAs has greatly increased, making FPGAs a viable implementation alternative for larger and larger designs. To make the best use of these new deep-submicron processes, one must re-design one's FPGAs and Computer- Aided Design (CAD) tools. Architecture and CAD for Deep-Submicron FPGAs addresses several key issues in the design of high-performance FPGA architectures and CAD tools, with particular emphasis on issues that are important for FPGAs implemented in deep-submicron processes. Three factors combine to determine the performance of an FPGA: the quality of the CAD tools used to map circuits into the FPGA, the quality of the FPGA architecture, and the electrical (i.e. transistor-level) design of the FPGA. Architecture and CAD for Deep-Submicron FPGAs examines all three of these issues in concert. In order to investigate the quality of different FPGA architectures, one needs CAD tools capable of automatically implementing circuits in each FPGA architecture of interest. Once a circuit has been implemented in an FPGA architecture, one next needs accurate area and delay models to evaluate the quality (speed achieved, area required) of the circuit implementation in the FPGA architecture under test. This book therefore has three major foci: the development of a high-quality and highly flexible CAD infrastructure, the creation of accurate area and delay models for FPGAs, and the study of several important FPGA architectural issues. Architecture and CAD for Deep-Submicron FPGAs is an essential reference for researchers, professionals and students interested in FPGAs.

好的,这是一份关于一本假设名为《Advanced VLSI Design: High-Performance Interconnects and Power Integrity》的图书简介。这份简介将专注于超大规模集成电路(VLSI)设计的前沿议题,特别是高性能互连和电源完整性,同时避免提及您提供的原始书名或与其内容重叠。 --- 图书简介:《高级VLSI设计:高性能互连与电源完整性》 作者: [此处可设想的权威专家姓名] 出版社: [此处可设想的专业技术出版社] 出版年份: [此处可设想的近年年份] 概要 随着集成电路技术不断向更深纳米尺度迈进,摩尔定律的挑战正从晶体管本身的尺寸缩小,转向系统层级的性能瓶颈和可靠性问题。《高级VLSI设计:高性能互连与电源完整性》 深入剖析了现代片上系统(SoC)设计中至关重要的两大核心领域:如何克服信号传输中的延迟、串扰和功耗限制,以及如何确保芯片在动态工作条件下获得稳定、纯净的电源供应。 本书专为资深的IC设计工程师、电路与系统架构师、以及研究生设计人员量身定制。它不仅复习了基础的CMOS理论,更将焦点放在了前沿的物理实现和设计自动化方法上,旨在提供解决当前最棘手问题的实用工具箱和理论框架。 --- 第一部分:超越纳米尺度的互连挑战与建模 在亚10纳米节点,金属导线的电阻率和电容效应($RC$ 延迟)不再是次要因素,而是决定系统时序裕度和功耗的关键瓶颈。本部分系统地探讨了互连带来的复杂物理现象及其对系统性能的影响。 第1章:现代工艺节点的互连物理学 深入研究先进制造工艺中不同金属层(如铜、钴、钌)的电学特性。详细分析了短沟道效应、晶体管驱动能力的衰减,以及金属填充(Metal Fill)对局部电场和电感的非预期影响。讨论了线间耦合电容随介电常数降低而导致的串扰恶化问题。 第2章:互连延迟与时序分析的演进 超越传统的Elmore模型,本章引入了更精确的传输线模型,如频域分析和基于泰勒展开的近似方法,以准确捕捉高频信号的非线性衰减和色散效应。重点讨论了时钟树综合(CTS)在面对超高扇出和复杂布局布线环境时的优化策略,特别是如何应对时钟抖动(Jitter)和相位噪声。 第3章:信号完整性(SI)的深度剖析 本章聚焦于信号完整性,这是高速互连设计的核心。详细分析了串扰(Crosstalk)的机制,包括前向和后向串扰,并介绍了先进的布线规则和屏蔽技术(如使用保护环和地线隔离)。探讨了低压差分信号传输(LVDS)在片上通信中的应用,以及如何通过源同步和端同步技术来保证数据传输的眼图质量。此外,还涵盖了电迁移(Electromigration, EM)效应的建模和设计裕度计算,确保长期可靠性。 第4章:低功耗互连设计技术 在高密度设计中,互连功耗可能占据总动态功耗的40%以上。本章介绍了动态电压与频率调整(DVFS)在互连网络中的应用,以及如何通过优化布线层级(Routing Stacks)来平衡延迟和电容。讨论了通过使用更宽、更厚的金属层(M10以上)来降低电阻,以及通过新兴材料和技术(如碳纳米管或石墨烯互连的潜力)来缓解功耗墙的未来方向。 --- 第二部分:电源完整性(PI):稳定供电的基石 强大的性能需要纯净且稳定的电源。本部分深入探讨了芯片内部电源网络的设计、建模和优化,确保电压轨道的稳定性,是实现高可靠性和最高频率运行的先决条件。 第5章:片上电源分配网络(PDN)的构建 详细解析了现代SoC中电源分配网络的层次结构——从封装引脚到封装基板,再到芯片内部的金属电源平面(Power Plane)和环(Power Rail)。本章着重于优化电源焊盘(Bond Pad)的布局、去耦电容(Decoupling Capacitors, Decap)的有效放置策略,以及如何平衡电流密度和IR压降。 第6章:IR压降分析与优化 IR压降(静态和动态)是衡量电源网络健康状况的关键指标。本章提供了精确的IR降分析方法,包括使用有限元方法(FEM)和快速求解器对平面内和垂直方向的电压跌落进行精确仿真。提出了多种优化IR压降的设计手法,例如增加电源轨的宽度、优化电源环的网格密度,以及使用低阻抗的通孔(Via)结构。 第7章:瞬态噪声与电磁兼容性(EMC) 随着芯片内部开关活动加速,瞬态电流尖峰(Ground Bounce/Simultaneous Switching Noise, SSN)成为主要的噪声源。本章探讨了SSN的产生机制,重点分析了片上电感(On-chip Inductance)对瞬态响应的影响。详细介绍了通过优化封装封装体的电磁特性、使用高频去耦技术(如分布式和集中式去耦电容的协同作用),以及电源开关(Power Gating)技术来管理瞬态噪声。 第8章:先进的电源管理单元(PMU)集成 现代SoC依赖复杂的片上电源管理系统来动态调节功耗和性能。本章介绍了集成式稳压器(On-Die Regulators)的设计原理,包括低压差线性稳压器(LDO)和片上DC-DC转换器的结构。重点讨论了这些稳压器如何与PDN紧密耦合,以实现快速瞬态响应和高效率的电压调节。 --- 结论与展望 《高级VLSI设计:高性能互连与电源完整性》不仅是一本教科书,更是一本面向工程实践的参考手册。它为读者提供了从物理层到系统层面对芯片性能和可靠性瓶颈的深入洞察。掌握这些先进的互连和电源完整性设计技术,是未来实现Tbps级数据传输和GHz级工作频率SoC设计的必备技能。本书的最终目标是确保设计者能够构建出不仅功能正确,而且在速度、功耗和长期可靠性方面均达到业界领先水平的集成电路。 目标读者: 资深IC物理设计工程师、高级版图工程师、VLSI系统架构师、研究生及博士生。 核心价值: 掌握前沿的RC延迟建模、串扰抑制、IR降分析和瞬态噪声管理技术,直接应对当前纳米级工艺带来的设计难题。

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读后感

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用户评价

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作为一名资深的FPGA验证工程师,我翻阅《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》时,我的关注点自然会集中在这些先进FPGA架构和CAD技术如何影响验证的效率和准确性。深亚微米工艺带来的巨大设计复杂度,意味着验证工作也面临着前所未有的挑战。我希望书中能够深入探讨,在如此精密的芯片制造背景下,FPGA的架构层面有哪些改进能够提升可测试性(Testability)和可观察性(Observability)。例如,是否会介绍针对深亚微米FPGA的内置自测试(BIST)技术,或者更高效的片上调试(On-chip Debug)接口设计?在CAD方面,我特别期待书中能够详细阐述,针对深亚微米FPGA的EDA工具在验证流程中的最新应用。例如,在时序仿真阶段,如何更准确地模拟深亚微米工艺带来的时序约束和信号完整性效应?对于形式验证,是否会有针对深亚微米FPGA特性优化的算法?我最关心的是,书中是否会介绍一些关于如何利用深亚微米FPGA的高性能和高密度特性,来加速验证环境的构建和仿真速度的策略。例如,是否会提供关于使用FPGA进行硬件加速仿真(Emulation)或者原型验证(Prototyping)的先进技术和最佳实践?我认为,对于验证工程师而言,理解FPGA的底层架构和CAD工具链如何适应深亚微米工艺,对于构建高效、可靠的验证解决方案至关重要。

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作为一名学术界的研究者,我对于《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书中的理论深度和前沿性有着非常高的期望。在FPGA领域,深亚微米工艺的引入不仅是制造工艺的进步,更是对现有FPGA架构和CAD方法论的一次深刻变革。我期待书中能够深入探讨,在如此精密的工艺节点下,FPGA的底层架构是如何被重新设计的,以应对诸如漏电功耗、工艺偏差、以及信号完整性等带来的严峻挑战。例如,在逻辑单元(LUT)的设计上,是否存在新的逻辑实现方式以提高效率?在互连网络方面,是否会介绍更先进的拓扑结构或动态路由策略来优化性能和功耗?在CAD方面,我特别希望书中能够提供关于下一代FPGA设计自动化工具的理论基础和算法研究。例如,是否会探讨如何利用机器学习来预测和优化深亚微米FPGA的设计流程?或者,在时序分析和静态芯片设计规则检查(DRC)方面,是否存在新的算法和模型来处理工艺偏差带来的不确定性?我更希望书中能够对深亚微米FPGA的架构进行系统性的分类和比较,并提出未来发展方向的展望。我相信,这样一本能够提供深刻理论洞察和未来发展趋势分析的书籍,将极大地促进FPGA设计领域的研究和创新。

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初拿到《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书,我的思绪立刻飞到了我们公司正在进行的下一代产品研发项目中。在如今竞争激烈的市场环境下,高性能、低功耗的FPGA解决方案是我们的核心竞争力。而“Deep-submicron”工艺,正是实现这一目标的关键。我非常希望这本书能够为我们提供关于深亚微米FPGA架构设计的最新趋势和创新理念。例如,在逻辑单元(LUT)的设计方面,是否会有关于如何通过更精细的结构来提升性能、降低功耗的讨论?在片上互连网络方面,书中是否会探讨更先进的路由算法和拓扑结构,以应对高密度布线带来的挑战?关于CAD部分,我期待它能深入介绍针对深亚微米FPGA的EDA工具链的最新优化策略。例如,在时序分析方面,是否会有更精确的建模和更高效的收敛方法?在布局布线方面,书中是否会提供关于如何有效解决布线拥塞、信号串扰等问题的指导?我尤其关注书中是否会介绍一些关于如何进行系统级功耗优化的方法,以及相关的CAD支持。我相信,一本能够为我们提供前瞻性指导,帮助我们在深亚微米FPGA设计中抢占先机的书籍,将是我们团队不可或缺的宝贵财富。

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作为一名在高性能计算领域工作的研究人员,我对于《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书抱有浓厚的兴趣,因为它触及了一个我长期关注的前沿课题。在现代计算系统中,FPGA正扮演着越来越重要的角色,尤其是在加速特定计算任务方面。而“Deep-submicron”这个词汇,则直接指向了当前半导体制造工艺的最尖端,意味着更高的晶体管密度、更快的开关速度以及更低的功耗,同时也带来了前所未有的设计复杂度。我非常好奇书中是否能够详细地阐述,在如此精密的工艺节点下,FPGA的底层架构是如何被重新设计以充分发挥其潜力。例如,关于逻辑单元(LUT)、寄存器、DSP Slice等基本组成单元的结构优化,是否能够支持更高的时钟频率和更复杂的逻辑功能?而其内部互连网络,在如此高的布线密度下,又采用了哪些创新的拓扑结构或路由算法来保证低延迟和高吞吐量?在CAD(计算机辅助设计)方面,我特别期待书中能够深入探讨针对深亚微米FPGA的EDA工具链的最新进展。例如,针对信号完整性问题,是否存在新的静态时序分析(STA)技术或时序修复方法?在布局布线阶段,如何有效应对寄生参数的非线性增长以及布线拥塞?对于功耗优化,书中是否会介绍一些基于架构的功耗管理技术,比如动态电压频率调整(DVFS)在FPGA上的实现,或者低功耗逻辑单元的设计?我希望这本书能够提供一些关于如何有效评估和选择不同深亚微米FPGA器件的指导,以及在实际设计流程中,如何权衡性能、功耗和面积等关键指标。

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拿到《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书,我的第一感觉是它可能填补了我一直以来在FPGA设计理论与实践之间的一个重要空白。我是一名刚刚进入FPGA领域的初学者,对于“Deep-submicron”这个概念虽然有所耳闻,但其在FPGA架构和设计流程中的具体影响却知之甚少。这本书的书名本身就暗示了它将深入探讨在纳米级工艺下FPGA的设计细节。我期待书中能够用通俗易懂的语言,详细解释不同FPGA架构(如块状(Block-based)、串行(Row-based)等)在深亚微米工艺下的演变和特点。例如,在如此小的尺寸下,如何实现更高效的逻辑功能复用,以及如何优化寄存器和LUT之间的连接?关于CAD部分,我希望能看到关于FPGA综合、布局、布线和时序分析等基本流程的详细介绍,尤其是在深亚微米工艺下的特殊考虑。例如,在进行布局布线时,如何处理信号串扰和时钟偏移等问题?是否会介绍一些有助于理解和掌握这些复杂过程的仿真和可视化工具?我对书中关于FPGA设计流程的自动化和优化策略也充满好奇。例如,是否会介绍一些能够帮助初学者快速上手并高效完成设计的工具和方法?我希望这本书能够不仅传授知识,更能激发我探索FPGA设计深层奥秘的兴趣,并为我未来的学习和职业发展打下坚实的基础。

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初次翻开《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》,我内心是充满期待的,尤其是对于“Deep-submicron”这个前缀,它立刻勾勒出了一个微电子世界里高度集成、复杂精密的图景。我是一名在FPGA设计领域摸爬滚打多年的工程师,深知每一代工艺节点的演进都伴随着全新的设计挑战和对现有工具链的严峻考验。因此,我迫切希望这本书能够深入剖析在纳米级别工艺下,FPGA的架构设计是如何演变的,又有哪些颠覆性的创新涌现。例如,在深亚微米工艺下,信号完整性、功耗优化、时序收敛等问题变得尤为突出,那么书中是否详细探讨了针对这些问题的架构级解决方案?比如,缓存一致性、片内互连的拓扑结构如何适应更高的时钟频率和更密集的布线?更重要的是,对于“CAD”部分,我期待它能提供关于综合、布局布线、时序分析等关键EDA流程在深亚微米FPGA设计中的具体优化策略。是否会有关于如何利用机器学习加速布线收敛的案例?或者是在功耗感知布局方面的先进算法介绍?我尤其关注书中对各种FPGA架构(如SRAM型、Antifuse型)在深亚微米工艺下的优劣势分析,以及它们在不同应用场景下的适用性。此外,对于FPGA设计中越来越重要的“软IP”和“硬IP”的融合,这本书是否能提供一些前瞻性的见解,例如如何更有效地集成处理器内核、DSP单元等?我相信,一本真正优秀的深亚微米FPGA架构与CAD书籍,不仅要阐述理论,更要提供切实可行的工程实践指导,帮助我们这些一线工程师跨越技术鸿沟,迎接新的挑战。

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我是一名专注于EDA工具开发的技术人员,在看到《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书名时,我的好奇心被瞬间点燃。我的工作就是为FPGA设计者提供高效、强大的工具,而“Deep-submicron”工艺的演进,无疑对EDA工具链提出了新的、更高的要求。我迫切希望这本书能够深入探讨,在深亚微米工艺下,FPGA的架构设计有哪些演进趋势,这些趋势又对CAD工具(如综合、布局布线、STA、功耗分析等)的算法和实现提出了哪些挑战。例如,在逻辑综合阶段,如何更有效地处理深亚微米工艺下由于工艺偏差导致的性能变化?在布局布线方面,书中是否会介绍针对更密集布线、更短互连线而优化的算法,以及如何处理信号完整性问题,如串扰和反射?我特别关注书中是否会深入分析,在深亚微米工艺下,功耗建模和优化的复杂性,以及EDA工具应该如何应对?例如,如何更精确地预测动态和静态功耗,并提供有效的优化手段?我希望这本书能够提供一些关于下一代EDA工具的架构和算法设计的启示,例如如何利用人工智能和机器学习来加速FPGA设计流程,或者如何支持更加灵活和模块化的FPGA架构。我相信,理解深亚微米FPGA的底层架构和设计挑战,对于开发出更先进、更高效的EDA工具至关重要。

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我是一位 FPGA 硬件工程师,在一次行业会议上听说了《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书,它立刻引起了我的注意。在当今高度集成化和高性能化的电子产品设计中,FPGA 的作用越来越关键,而“Deep-submicron”工艺的进步,则为我们带来了前所未有的设计可能性,同时也带来了巨大的挑战。我非常希望这本书能够详细阐述,在深亚微米工艺环境下,FPGA 的架构设计有哪些关键的演进和创新。例如,在构建更强大的逻辑单元(如 LUT)和存储单元时,如何更好地平衡性能、功耗和面积?在设计高效的片上互连网络(NoC)时,是否会有新的拓扑结构或路由算法来应对日益增长的通信需求?对于 CAD 部分,我期望书中能深入剖析,在深亚微米工艺下,FPGA 的设计自动化工具链(包括逻辑综合、布局布线、时序分析等)是如何应对新的设计挑战的。例如,在布局布线过程中,如何更有效地处理信号完整性问题,如串扰和时钟偏斜?在功耗优化方面,书中是否会介绍一些基于架构的、能够充分利用深亚微米工艺优势的功耗管理技术?我尤其关心书中是否会提供一些关于如何针对特定应用(如 AI 加速、高性能计算)进行 FPGA 架构定制化设计,以及相关的 CAD 工具支持的指导。我相信,一本能够提供如此深入的架构和工具链洞察的书籍,将极大地帮助我们工程师在深亚微米 FPGA 设计领域取得突破。

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当我阅读《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》的摘要时,我立刻被它所涵盖的技术深度所吸引。作为一名长期从事FPGA IP(知识产权)开发的工程师,我深知在深亚微米工艺下,FPGA的架构和CAD工具的演进直接影响着我们IP的性能、功耗和可集成性。我非常期待书中能够深入剖析,在纳米级工艺下,FPGA的架构设计是如何演变的,以支持更高性能的逻辑单元(如LUT)、更密集的互连网络以及更强大的DSP和嵌入式处理能力。例如,对于高性能IP(如高速通信接口、图像处理单元)的开发,书中是否会提供关于如何选择和利用特定FPGA架构特性的指导?在CAD部分,我希望书中能够详细介绍,针对深亚微米FPGA的EDA工具链在IP集成和验证流程中的最新进展。例如,在IP综合阶段,如何更有效地处理深亚微米工艺带来的时序收敛问题?在布局布线阶段,如何确保IP与FPGA主体的良好集成,并最小化寄生参数的影响?我尤其关注书中是否会介绍关于如何利用深亚微米FPGA的特性,来优化IP的功耗效率,以及相关的CAD支持。我相信,一本能够为IP开发者提供深入洞察和实践指导的著作,将极大地帮助我们应对深亚微米FPGA设计带来的挑战,并开发出更具竞争力的IP。

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当我看到《Architecture and CAD for Deep-submicron FPGAs》这本书时,我立刻联想到了我们在某些特定应用领域(如通信、人工智能加速)对超大规模FPGA的需求。这些应用往往对性能、功耗和集成度有着极致的追求,而“Deep-submicron”工艺恰恰是实现这些目标的基石。我非常希望这本书能够深入剖析,在深亚微米工艺下,FPGA的架构设计是如何应对这些严苛需求的。例如,在高性能方面,书中是否会详细阐述如何通过优化流水线、并行处理单元以及片上互连网络来达到更高的时钟频率和吞吐量?在功耗方面,我期待它能介绍一些创新的功耗管理技术,例如基于架构的动态功耗均衡、低功耗逻辑单元设计,甚至是如何利用深亚微米工艺的精细结构来降低漏电功耗。对于CAD工具链,我希望书中能详细介绍针对深亚微米FPGA的综合、布局布线、时序分析等关键流程的优化策略。例如,是否会探讨如何利用更先进的算法来解决深亚微米工艺带来的布线拥塞问题,或者如何更有效地进行功耗和性能的权衡?我特别关注书中是否会提供关于如何针对特定应用场景,对FPGA架构进行定制化设计(如定制化DSP Slice、定制化I/O接口)的指导,以及相关的CAD支持。我相信,这样一本能够指导我们如何充分利用深亚微米工艺的FPGA,来满足极端应用需求的著作,将具有极高的价值。

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