內容簡介
■ 本書特色
本書因循介紹VHDL設計的方法與技巧，主要內容包括： 1.MOS元件特性。 2.基本邏輯電路設計。 3.電路性能評估。 4.電路佈局方法。 5.低功率與可測試性電路介紹。 6.子系統電路介紹。 7.CAD工具使用方法介紹。本書適合大學、科大電子、資工科系「超大型積體電路設計」、「VLSI概論」等課程或業界相關人士及有興趣之讀者使用。
■ 內容簡介
本書循序漸進介紹VLSI的設計方法與技巧，全書共分為兩個部份，第一部份共八章，其內容包括1.MOS元件特性，2.CMOS的製成技巧，3.MOS的基本電路介紹，4.電路性能分析，5.CMOS電路設計，6.積體電路設計與佈侷方法，7.低功率與可測試性電路設計，8.子電路系統設計;第二部份則是介紹思源科技所開發的佈侷工具Laker並讓讀者熟悉EDAI工具操作，接著就是針對TANNER做介紹，提供讀者可以進行一個設計計劃與學習的機會。本書適合大學、科大電子、資工科系「超大型積體電路設計」、「VLSI概論」等課程或業界相關人士及有興趣之讀者使用。
本書因循介紹VHDL設計的方法與技巧，主要內容包括： 1.MOS元件特性。 2.基本邏輯電路設計。 3.電路性能評估。 4.電路佈局方法。 5.低功率與可測試性電路介紹。 6.子系統電路介紹。 7.CAD工具使用方法介紹。本書適合大學、科大電子、資工科系「超大型積體電路設計」、「VLSI概論」等課程或業界相關人士及有興趣之讀者使用。
■ 內容簡介
本書循序漸進介紹VLSI的設計方法與技巧，全書共分為兩個部份，第一部份共八章，其內容包括1.MOS元件特性，2.CMOS的製成技巧，3.MOS的基本電路介紹，4.電路性能分析，5.CMOS電路設計，6.積體電路設計與佈侷方法，7.低功率與可測試性電路設計，8.子電路系統設計;第二部份則是介紹思源科技所開發的佈侷工具Laker並讓讀者熟悉EDAI工具操作，接著就是針對TANNER做介紹，提供讀者可以進行一個設計計劃與學習的機會。本書適合大學、科大電子、資工科系「超大型積體電路設計」、「VLSI概論」等課程或業界相關人士及有興趣之讀者使用。
內容目錄
第一部份 VLSI設計原理與系統設計
第一章 VLSI與MOS元件 1-1
1.1 前言 1-2
1.1-1 積體電路的發展 1-2
1.1-2 積體電路製作技術簡介 1-4
1.2 加強型MOS 1-6
1.2-1 nMOS 1-7
1.2-2 pMOS 1-9
1.3 互補式MOS(CMOS) 1-11
1.4 體效應(Body Effect) 1-12
1.5 Latch-Up 1-14
1.6 臨限電壓 1-16
1.7 小結(Summary) 1-16
1.8 習題 1-17
第二 章 CMOS製程技術 2-1
2.1 積體電路基本製程技術 2-2
2.1-1 摻雜技術(dopping) 2-3
2.1.2 氧化技術(oxidation) 2-4
2.1-3 累晶技術(epitaxial) 2-5
2.1-4 蝕刻技術(etching) 2-6
2.1-5 其他相關技術 2-9
2.2 CMOS製程技術 2-9
2.2-1 P型阱CMOS技術 2-10
2.2-2 N型阱CMOS技術 2-14
2.3 設計規則(design rule) 2-15
2.4 良率(yield) 2-20
2.5 小結(Summary) 2-22
2.6 習題 2-23
第 三章 MOS基本電路介紹 3-1
3.1 當開關使用的MOS 3-2
3.2 MOS基本邏輯電路 3-5
3.2-1 反相器(inverter) 3-5
3.2-2 反及閘(NAND gate) 3-8
3.2-3 反或閘(NOR gate) 3-10
3.2-4 複合邏輯電路(Compound logic gate) 3-12
3.2-5 多工器 3-16
3.2-6 記憶單元 3-18
3.3 實際電路考慮的問題 3-19
3.3-1 驅動較大負載的電路 3-20
3.3-2 電子移轉現象(Electromigration) 3-25
3.3-3 接線電容進一步的考慮 3-26
3.4 小結(Summary) 3-27
3.5 習題 3-28
第 四章 電路性能分析 4-1
4.1 電阻估算 4-2
4.1-1 通道電阻(channel resistance) 4-3
4-1.2 非長方形物質的電阻值 4-4
4.2 電容估算 4-5
4.2-1 閘極電容 4-6
4.2-2 擴散層電容 4-7
4.2-3 其他電容 4-9
4.2-4 導線長度的限制 4-12
4.3 延遲時間(delay time) 4-13
4.3-1 上升時間(rise time) 4-16
4.3-2 下降時間(fall time) 4-17
4.3-3 電晶體尺寸大小 4-18
4.3-4 時間延遲的估算 4-19
4.4 直流轉移曲線 4-22
4.4-1 雜訊邊限(noise margin) 4-25
4.5 功率消耗(power dissipation) 4-28
4.5-1 靜態功率消耗 4-29
4.5-2 動態功率消耗 4-31
4.6 CMOS和nMOS的比較 4-33
4.7 小結(Summary) 4-34
4.8 習題 4-35
第五 章 CMOS電路設計 5-1
5.1 邏輯電路設計 5-2
5.1-1 時脈靜態邏輯(clocked static logic) 5-2
5.1-2 動態CMOS邏輯(Dynamic CMOS logic) 5-12
5.1-3 CMOS骨牌邏輯(CMOS domino logic) 5-20
5.1-4 管線式電路(pipeline circuit) 5-24
5.2 設計時考慮的要件 5-25
5.2-1 電晶體的尺寸大小 5-26
5-2.2 邏輯閘的輸入個數 5-27
5.2-3 汲極與源極電容 5-30
5.3 輸出輸入電路結構(I/O PAD structure) 5-32
5.3-1 整體架構 5-33
5.3-2 VDD和VSS PADs 5-35
5.3-3 輸出PAD(output PAD) 5-35
5.3-4 輸入PAD(input PAD) 5-36
5.3-5 三態PAD(tri-state PAD) 5-38
5.3-6 雙向PAD(bidirectional PAD) 5-40
5.4 一些特殊CMOS電路 5-41
5-4.1 虛擬NMOS(Pseudo NMOS) 5-41
5.4-2 傳輸邏輯(Pass transistor logic) 5-43
5.4-3 差分開關邏輯(Differential cascode
voltage switch logic) 5-46
5.5 各種邏輯電路比較 5-49
5.6 小結(Summary) 5-51
5.7 習題 5-51
第六 章 積體電路設計與佈局方法 6-1
6.1 佈局法 6-2
6.2 光罩與條形圖 6-3
6.2-1 從條形圖到佈局圖 6-6
6.2-2 基本邏輯電路佈局圖 6-11
6.2-3 佈局時應注意的問題 6-20
6.3 設計方式 6-25
6.3-1 結構化設計 6-26
6.3-2 閘陣列(gate array)設計 6-28
6.3-3 標準單元(standard cell)設計 6-31
6.3-4 全定製(full custom)設計 6-33
6.3-5 以上三種設計方式的比較 6-34
6.3-6 可程式邏輯陣列(PLA)設計 6-35
6.4 設計者的工具箱 6-41
6.4-1 邏輯層次(logical level) 6-42
6.4-2 開關層次(switch level) 6-42
6.4-3 時序層次(timing level) 6-43
6.4-4 電路層次(circuit level) 6-43
6.4-5 電路圖編輯器(Schematic Editor) 6-44
6.4-6 佈局圖編輯器(Layout Editor) 6-44
6.5 小結(Summary) 6-45
6.6 習題 6-46
第 七章 低功率電路設計與可測試性電路設計 7-1
7.1 低功率電路設計 7-2
7.1-1 各種功率的消耗 7-2
7.1-2 低功率電路設計的方向 7-5
7.1-3 低功率電路設計的電路結構 7-10
7.2 可測試性電路設計 7-16
7.2-1 錯誤模型(fault model) 7-17
7.2-2 測試樣本的產生 7-22
7.2-3 可測試性(testability) 7-25
7.2-4 掃瞄設計(scan design) 7-28
7.2-5 周邊掃瞄標準 7-30
7.2-6 Scan設計的實踐與問題 7-34
7.3 小結(Summary) 7-38
7.4 習題 7-39
第 八章 子電路系統設計 8-1
8.1 加法器 8-3
8.1-1 進位漣波加法器 8-7
8.1-2 進位漣波加/減法器 8-8
8.1-3 先行進位加法器(carry look-ahead adder) 8-10
8.1-4 曼徹司特進位鍊加法器(manchester carry chain
adder) 8-15
8.2 乘法器 8-17
8.2-1 平行乘法器(parallel multiplier) 8-18
8.2-2 草上飛乘法器(on-the-fly multiplier) 8-20
8.2-3 管線式乘法器(pipeline multiplier) 8-24
8.3 計數器 8-29
8.3-1 非同步計數器 8-30
8.3-2 同步計數器 8-31
8.4 記憶體 8-33
8.4-1 RAM 8-33
8.4-2 ROM 8-37
8.5 小結(Summary) 8-39
8.6 習題 8-39
第二部份 EDA工具介紹
第 九章 Laker簡介 9-1
9.1 關於Laker 9-2
9.2 設計元件庫與資料庫 9-3
9.3 高性能佈局編輯器 9-3
9.4 Logic Browsing 9-4
9.5 電晶體擺放器 9-5
9.6 Magic CellTM(MCell) 9-5
9.7 連結取向的佈局 9-6
9.8 點對點的繞線器 9-6
9.9 佈局規則取向的編輯 9-7
9.10 客製化的平面規劃器 9-7
9.11 互動式DRC 9-8
第十章 使用者介面 10-1
10.1 簡介 10-2
10.2 使用者介面功能 10-2
10.3 Laker主視窗 10-3
10.4 Laker設計視窗 10-4
10.5 Laker物件選擇方法 10-12
第十一章 快速使用Laker 11-1
11.1 簡介 11-2
11.2 輸入設計 11-2
11.3 設計規則驅策的佈局 11-4
11.4 Magic Cell操作 11-9
11.5 電晶體的串接與擺放 11-12
11.6 整合佈局自動化 11-18
11.7 佈線連接 11-20
11.8 設計驗證 11-27
第十二章 Tanner Tools Pro簡介 12-1
12.1 Tanner的設計流程 12-2
12.2 Tanner Tools Pro在IC設計流程上的地位 12-5
12.3 Tanner Tools Pro包含的軟體 12-9
1.-4 系統需求 12-10
第十三章 S-Edit 13-1
13.1 S-Edit的視窗介紹 13-2
13.2 S-Edit的檔案結構 13-8
13.3 S-Edit設定 13-10
13.4 開始進行設計 13-15
13.5 編輯與繪製 13-26
13.6 電路的聯結 13-33
13.7 屬性與電路檔案 13-39
13.8 例子導引 13-46
13.9 練習 13-60
13.10 計劃 13-61
第十四章 L-Edit與LVS 14-1
14.1 L-Edit的視窗介紹 14-2
14.2 L-Edit設定 14-7
14.3 檔案與細胞(cells) 14-23
14.4 佈局 14-35
14.5 尋找與編輯 14-43
14.6 產生層次(generate layers) 14-47
14.7 剖面圖(cross-section viewer) 14-50
14.8 例子導引 14-53
14.9 DRC、EXT、SPR與LVS 14-56
14.10 DRC 14-57
14.11 EXT 14-59
14.12 SPR 14-65
14.13 CIF與GDSII檔案的轉入與轉出 14-70
14.14 Lab：SPR的使用 14-72
14.15 LVS 14-77
14.16 練習 14-84
14.17 計劃 14-85
第十五章 T-Spice與W-Edit 15-1
15.1 T-Spice的視窗介紹 15-2
15.2 T-Spice命令工具 15-4
15.3 W -Edit 15-33
15.4 W-Edit的視窗介紹 15-33
15.5 練習 15-4
第一章 VLSI與MOS元件 1-1
1.1 前言 1-2
1.1-1 積體電路的發展 1-2
1.1-2 積體電路製作技術簡介 1-4
1.2 加強型MOS 1-6
1.2-1 nMOS 1-7
1.2-2 pMOS 1-9
1.3 互補式MOS(CMOS) 1-11
1.4 體效應(Body Effect) 1-12
1.5 Latch-Up 1-14
1.6 臨限電壓 1-16
1.7 小結(Summary) 1-16
1.8 習題 1-17
第二 章 CMOS製程技術 2-1
2.1 積體電路基本製程技術 2-2
2.1-1 摻雜技術(dopping) 2-3
2.1.2 氧化技術(oxidation) 2-4
2.1-3 累晶技術(epitaxial) 2-5
2.1-4 蝕刻技術(etching) 2-6
2.1-5 其他相關技術 2-9
2.2 CMOS製程技術 2-9
2.2-1 P型阱CMOS技術 2-10
2.2-2 N型阱CMOS技術 2-14
2.3 設計規則(design rule) 2-15
2.4 良率(yield) 2-20
2.5 小結(Summary) 2-22
2.6 習題 2-23
第 三章 MOS基本電路介紹 3-1
3.1 當開關使用的MOS 3-2
3.2 MOS基本邏輯電路 3-5
3.2-1 反相器(inverter) 3-5
3.2-2 反及閘(NAND gate) 3-8
3.2-3 反或閘(NOR gate) 3-10
3.2-4 複合邏輯電路(Compound logic gate) 3-12
3.2-5 多工器 3-16
3.2-6 記憶單元 3-18
3.3 實際電路考慮的問題 3-19
3.3-1 驅動較大負載的電路 3-20
3.3-2 電子移轉現象(Electromigration) 3-25
3.3-3 接線電容進一步的考慮 3-26
3.4 小結(Summary) 3-27
3.5 習題 3-28
第 四章 電路性能分析 4-1
4.1 電阻估算 4-2
4.1-1 通道電阻(channel resistance) 4-3
4-1.2 非長方形物質的電阻值 4-4
4.2 電容估算 4-5
4.2-1 閘極電容 4-6
4.2-2 擴散層電容 4-7
4.2-3 其他電容 4-9
4.2-4 導線長度的限制 4-12
4.3 延遲時間(delay time) 4-13
4.3-1 上升時間(rise time) 4-16
4.3-2 下降時間(fall time) 4-17
4.3-3 電晶體尺寸大小 4-18
4.3-4 時間延遲的估算 4-19
4.4 直流轉移曲線 4-22
4.4-1 雜訊邊限(noise margin) 4-25
4.5 功率消耗(power dissipation) 4-28
4.5-1 靜態功率消耗 4-29
4.5-2 動態功率消耗 4-31
4.6 CMOS和nMOS的比較 4-33
4.7 小結(Summary) 4-34
4.8 習題 4-35
第五 章 CMOS電路設計 5-1
5.1 邏輯電路設計 5-2
5.1-1 時脈靜態邏輯(clocked static logic) 5-2
5.1-2 動態CMOS邏輯(Dynamic CMOS logic) 5-12
5.1-3 CMOS骨牌邏輯(CMOS domino logic) 5-20
5.1-4 管線式電路(pipeline circuit) 5-24
5.2 設計時考慮的要件 5-25
5.2-1 電晶體的尺寸大小 5-26
5-2.2 邏輯閘的輸入個數 5-27
5.2-3 汲極與源極電容 5-30
5.3 輸出輸入電路結構(I/O PAD structure) 5-32
5.3-1 整體架構 5-33
5.3-2 VDD和VSS PADs 5-35
5.3-3 輸出PAD(output PAD) 5-35
5.3-4 輸入PAD(input PAD) 5-36
5.3-5 三態PAD(tri-state PAD) 5-38
5.3-6 雙向PAD(bidirectional PAD) 5-40
5.4 一些特殊CMOS電路 5-41
5-4.1 虛擬NMOS(Pseudo NMOS) 5-41
5.4-2 傳輸邏輯(Pass transistor logic) 5-43
5.4-3 差分開關邏輯(Differential cascode
voltage switch logic) 5-46
5.5 各種邏輯電路比較 5-49
5.6 小結(Summary) 5-51
5.7 習題 5-51
第六 章 積體電路設計與佈局方法 6-1
6.1 佈局法 6-2
6.2 光罩與條形圖 6-3
6.2-1 從條形圖到佈局圖 6-6
6.2-2 基本邏輯電路佈局圖 6-11
6.2-3 佈局時應注意的問題 6-20
6.3 設計方式 6-25
6.3-1 結構化設計 6-26
6.3-2 閘陣列(gate array)設計 6-28
6.3-3 標準單元(standard cell)設計 6-31
6.3-4 全定製(full custom)設計 6-33
6.3-5 以上三種設計方式的比較 6-34
6.3-6 可程式邏輯陣列(PLA)設計 6-35
6.4 設計者的工具箱 6-41
6.4-1 邏輯層次(logical level) 6-42
6.4-2 開關層次(switch level) 6-42
6.4-3 時序層次(timing level) 6-43
6.4-4 電路層次(circuit level) 6-43
6.4-5 電路圖編輯器(Schematic Editor) 6-44
6.4-6 佈局圖編輯器(Layout Editor) 6-44
6.5 小結(Summary) 6-45
6.6 習題 6-46
第 七章 低功率電路設計與可測試性電路設計 7-1
7.1 低功率電路設計 7-2
7.1-1 各種功率的消耗 7-2
7.1-2 低功率電路設計的方向 7-5
7.1-3 低功率電路設計的電路結構 7-10
7.2 可測試性電路設計 7-16
7.2-1 錯誤模型(fault model) 7-17
7.2-2 測試樣本的產生 7-22
7.2-3 可測試性(testability) 7-25
7.2-4 掃瞄設計(scan design) 7-28
7.2-5 周邊掃瞄標準 7-30
7.2-6 Scan設計的實踐與問題 7-34
7.3 小結(Summary) 7-38
7.4 習題 7-39
第 八章 子電路系統設計 8-1
8.1 加法器 8-3
8.1-1 進位漣波加法器 8-7
8.1-2 進位漣波加/減法器 8-8
8.1-3 先行進位加法器(carry look-ahead adder) 8-10
8.1-4 曼徹司特進位鍊加法器(manchester carry chain
adder) 8-15
8.2 乘法器 8-17
8.2-1 平行乘法器(parallel multiplier) 8-18
8.2-2 草上飛乘法器(on-the-fly multiplier) 8-20
8.2-3 管線式乘法器(pipeline multiplier) 8-24
8.3 計數器 8-29
8.3-1 非同步計數器 8-30
8.3-2 同步計數器 8-31
8.4 記憶體 8-33
8.4-1 RAM 8-33
8.4-2 ROM 8-37
8.5 小結(Summary) 8-39
8.6 習題 8-39
第二部份 EDA工具介紹
第 九章 Laker簡介 9-1
9.1 關於Laker 9-2
9.2 設計元件庫與資料庫 9-3
9.3 高性能佈局編輯器 9-3
9.4 Logic Browsing 9-4
9.5 電晶體擺放器 9-5
9.6 Magic CellTM(MCell) 9-5
9.7 連結取向的佈局 9-6
9.8 點對點的繞線器 9-6
9.9 佈局規則取向的編輯 9-7
9.10 客製化的平面規劃器 9-7
9.11 互動式DRC 9-8
第十章 使用者介面 10-1
10.1 簡介 10-2
10.2 使用者介面功能 10-2
10.3 Laker主視窗 10-3
10.4 Laker設計視窗 10-4
10.5 Laker物件選擇方法 10-12
第十一章 快速使用Laker 11-1
11.1 簡介 11-2
11.2 輸入設計 11-2
11.3 設計規則驅策的佈局 11-4
11.4 Magic Cell操作 11-9
11.5 電晶體的串接與擺放 11-12
11.6 整合佈局自動化 11-18
11.7 佈線連接 11-20
11.8 設計驗證 11-27
第十二章 Tanner Tools Pro簡介 12-1
12.1 Tanner的設計流程 12-2
12.2 Tanner Tools Pro在IC設計流程上的地位 12-5
12.3 Tanner Tools Pro包含的軟體 12-9
1.-4 系統需求 12-10
第十三章 S-Edit 13-1
13.1 S-Edit的視窗介紹 13-2
13.2 S-Edit的檔案結構 13-8
13.3 S-Edit設定 13-10
13.4 開始進行設計 13-15
13.5 編輯與繪製 13-26
13.6 電路的聯結 13-33
13.7 屬性與電路檔案 13-39
13.8 例子導引 13-46
13.9 練習 13-60
13.10 計劃 13-61
第十四章 L-Edit與LVS 14-1
14.1 L-Edit的視窗介紹 14-2
14.2 L-Edit設定 14-7
14.3 檔案與細胞(cells) 14-23
14.4 佈局 14-35
14.5 尋找與編輯 14-43
14.6 產生層次(generate layers) 14-47
14.7 剖面圖(cross-section viewer) 14-50
14.8 例子導引 14-53
14.9 DRC、EXT、SPR與LVS 14-56
14.10 DRC 14-57
14.11 EXT 14-59
14.12 SPR 14-65
14.13 CIF與GDSII檔案的轉入與轉出 14-70
14.14 Lab：SPR的使用 14-72
14.15 LVS 14-77
14.16 練習 14-84
14.17 計劃 14-85
第十五章 T-Spice與W-Edit 15-1
15.1 T-Spice的視窗介紹 15-2
15.2 T-Spice命令工具 15-4
15.3 W -Edit 15-33
15.4 W-Edit的視窗介紹 15-33
15.5 練習 15-4