Clocking in Modern VLSI Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Xanthopoulos, Thucydides (EDT)

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:

价格:1498.00

装帧:

isbn号码:9781441902603

丛书系列:

图书标签:

• VLSI
• Clocking
• Digital Design
• Integrated Circuits
• Timing Analysis
• Semiconductor
• Electronics
• Computer Engineering
• System Design
• Modern VLSI

《时序驱动的现代集成电路设计：理论、方法与实践》 简介： 在当今快速发展的电子技术浪潮中，集成电路（IC）的设计正面临前所未有的挑战。随着摩尔定律的推进，晶体管密度不断攀升，设计复杂度呈指数级增长，而对性能、功耗和面积（PPA）的要求也愈发严苛。在这样的背景下，时序（Timing）——信号在电路中传播所需的时间——已不再是IC设计中的一个次要考量，而是决定整个芯片成败的关键要素。本书《时序驱动的现代集成电路设计：理论、方法与实践》旨在深入剖析现代VLSI（超大规模集成电路）设计中时序约束的本质，系统阐述从概念验证到最终流片过程中，如何有效地管理和优化时序，以实现高性能、低功耗的先进芯片。 本书并非一本浅尝辄止的时序入门读物，也不是一本专注于特定EDA（电子设计自动化）工具操作手册。相反，它是一部扎根于深厚理论基础，融合了前沿设计理念，并紧密结合实际工程实践的专业著作。本书的目标读者是具有一定数字电路设计基础的工程师、研究人员以及相关专业的硕博士研究生，希望能够帮助他们建立起对时序的全局性认知，掌握系统性的时序分析与优化策略，从而在实际工作中游刃有余，应对复杂的设计挑战。 核心内容概述： 本书的结构设计循序渐进，从基础理论的构建开始，逐步深入到高级的分析与优化技术，最终落脚于实际设计流程中的时序管理。 第一部分：时序基础与模型 在引言之后，本书将首先奠定坚实的时序理论基础。我们将从最基本的门延迟（Gate Delay）和线延迟（Wire Delay）概念讲起，深入探讨它们对信号传播的影响。读者将学习到如何理解和计算组合逻辑（Combinational Logic）和时序逻辑（Sequential Logic）中的关键路径（Critical Path）和非关键路径（Non-critical Path）。 时序的基本概念： 详细介绍Setup Time、Hold Time、Clock-to-Q Delay、Clock Skew、Clock Jitter等时序约束的含义及其对电路功能的影响。我们将用清晰的图示和严谨的数学模型来解释这些概念。 延迟模型： 深入分析各种延迟模型，包括线性延迟模型（Linear Delay Model）、ELT（Effective Leakage Threshold）模型以及更复杂的模型，理解它们在不同工艺节点下的适用性与局限性。 时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 时钟信号是驱动时序的关键。本书将详细讲解CTS的原理，包括时钟抖动（Jitter）、时钟偏斜（Skew）的产生原因，以及各种CTS技术（如H-tree, buffer-tree）的优劣，以及如何通过CTS来最小化时钟不确定性。 时序约束的定义与重要性： 详细阐述如何精确地定义时序约束（SDC文件），包括时钟定义、输入输出延迟、多周期路径（Multi-cycle Path）、伪路径（False Path）等，理解这些约束对于时序分析引擎正确工作的至关重要性。 第二部分：静态时序分析（STA） 静态时序分析是现代VLSI设计中进行时序验证的核心手段。本书将对STA的原理、算法和应用进行全面而深入的探讨。 STA的基本原理： 介绍 STA 的工作机制，如何通过图论和传播算法来分析电路中的所有可能路径的时序。我们将详细讲解时序图（Timing Graph）的构建，以及如何利用它来查找最差时序情况。 时序报告的解读： 学习如何解读 STA 工具生成的详细时序报告，识别 Setup Violations 和 Hold Violations，理解 WNS（Worst Negative Slack）和 TNS（Total Negative Slack）等关键指标的含义。 时序分析的进阶话题： 探讨工艺变化（Process Variation）、电压变化（Voltage Variation）和温度变化（Temperature Variation）对时序的影响，以及如何在 STA 中考虑这些环境因素（PVT Corners）。 跨时钟域（Clock Domain Crossing, CDC）的时序： CDC 是一个普遍存在但又极易出错的设计环节。本书将详细分析 CDC 的挑战，介绍各种同步和异步 CDC 解决方案，以及如何对其进行时序分析和验证。 第三部分：时序优化技术 仅仅进行时序分析是不够的，有效的时序优化才是实现高性能设计的关键。本书将系统介绍各种在物理实现过程中常用的时序优化技术。 逻辑综合（Logic Synthesis）中的时序优化： 探讨在逻辑综合阶段，如何通过算法（如逻辑重定时（Logic Retiming）、门替换（Gate Sizing）、逻辑复制（Logic Replication））来改善时序。 布局布线（Place and Route, P&R）中的时序优化： 详细讲解在物理实现过程中，布局（Placement）和布线（Routing）对时序的影响。我们将介绍如何通过调整门的位置、优化布线策略（如最小化线延迟、优化buffer插入）来满足时序要求。 时序驱动的布局布线（Timing-Driven P&R）： 深入研究时序驱动的 P&R 技术，包括如何利用时序信息指导布局器和布线器的工作，以及相关的算法和启发式方法。 高主频设计策略： 针对追求极致主频的设计，本书将探讨一些高级的时序优化策略，如流水线（Pipelining）、多周期路径的合理利用、时钟频率的划分等。 低功耗与时序的权衡： 在追求高性能的同时，功耗也是一个重要的考量。本书将讨论如何在时序优化过程中兼顾功耗，例如通过门控时钟（Clock Gating）、动态电压频率调节（DVFS）等技术。 第四部分：高级时序分析与验证 随着设计规模和复杂度的不断增加，对时序的验证也需要更精细化的手段。 功耗相关的时序分析（Power-Aware Timing Analysis）： 探讨在不同功耗模式下，时序约束的变化，以及如何进行功耗相关的时序分析。 寄生参数提取（Parasitic Extraction）与时序： 详细介绍寄生参数提取（RCS、LVS）在时序分析中的作用，理解提取精度对时序结果的影响。 可靠性相关的时序分析（Reliability-Aware Timing Analysis）： 探讨衬底噪声（Substrate Noise）、IR Drop、EM（Electromigration）等对时序可能造成的影响，以及相关的分析方法。 高级时序验证流程： 总结一套完整的时序验证流程，包括如何进行多层级的时序检查，以及如何与验证团队协同工作。 第五部分：实践与案例研究 理论联系实际是本书的另一大特色。本书将包含一些经过提炼和抽象的工程实践案例，展示如何在实际设计项目中应用书中介绍的时序理论和方法。 常见时序问题的诊断与解决： 通过分析一些典型的时序问题，演示如何快速定位根本原因并提出有效的解决方案。 工艺迁移（Technology Migration）中的时序挑战： 讨论在从一个工艺节点迁移到另一个工艺节点时，时序设计所面临的特殊挑战和应对策略。 高性能处理器、SoC 等复杂设计的时序案例分析： 选取具有代表性的复杂芯片设计，剖析其时序设计的关键点和优化难点，为读者提供宝贵的工程经验。 本书的特色： 理论深度与实践广度并重： 既有严谨的数学模型和理论推导，又充分考虑了工业界的实际设计流程和挑战。 系统性与全面性： 涵盖了从基础概念到高级验证的整个时序设计链条，力求为读者提供一个完整而系统的知识框架。 以问题为导向： 许多章节的设计都围绕着解决实际工程中遇到的时序难题展开，使读者能够学以致用。 清晰的图示与丰富的示例： 通过大量精心设计的图示、表格和伪代码，直观地展示抽象的概念和复杂的算法。 对前沿技术的关注： 适时引入了如AI在时序分析中的应用，以及新兴工艺节点下的时序挑战等内容，保持技术的先进性。 结论： 《时序驱动的现代集成电路设计：理论、方法与实践》将是您在现代VLSI设计领域，尤其是时序设计方面，不可或缺的参考资料。本书将帮助您深入理解时序的本质，掌握行之有效的时序分析与优化工具，最终实现卓越的芯片性能。无论您是正在为提高芯片主频而苦恼，还是希望更精细地管理芯片的功耗与面积，本书都将为您提供宝贵的指导和深刻的启示。通过阅读本书，您将能够更自信、更高效地应对现代集成电路设计中的时序挑战，为您的职业生涯增添重要的技术竞争力。

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