模拟集成电路设计的艺术pdf 模拟电路设计与制作

今天给各位分享模拟集成电路设计的艺术pdf的知识，其中也会对模拟电路设计与制作进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、集成电路设计的简介是什么？
• 2、如果要自学集成电路类的，应该买什么样的书，专业的和入门的都推荐一点谢谢
• 3、如何查找模拟集成电路设计精粹 参考文献
• 4、集成电路设计的设计流程
• 5、《cmos集成电路设计基础孙肖子》pdf下载在线阅读全文，求百度网盘云资源
• 6、急求！！拉扎维模拟cmos集成电路设计课后习题答案 要中文的 word文档的最好，pdf也行。

集成电路设计的简介是什么？

集成电路设计，是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。下面介绍一下集成电路设计的简介是什么。

1、 集成电路设计最常使用的衬底材料是硅。设计人员会使用技术手段将硅衬底上各个器件之间相互电隔离，以控制整个芯片上各个器件之间的导电性能。PN结、金属氧化物半导体场效应管等组成了集成电路器件的基础结构，而由后者构成的互补式金属氧化物半导体则凭借其低静态功耗、高集成度的优点成为数字集成电路中逻辑门的基础构造。设计人员需要考虑晶体管、互连线的能量耗散，这一点与以往由分立电子器件开始构建电路不同，这是因为集成电路的所有器件都集成在一块硅片上。金属互连线的电迁移以及静电放电对于微芯片上的器件通常有害，因此也是集成电路设计需要关注的课题。

2、 随着集成电路的规模不断增大，其集成度已经达到深亚微米级（特征尺寸在130纳米以下），单个芯片集成的晶体管已经接近十亿个。由于其极为复杂，集成电路设计相较简单电路设计常常需要计算机辅助的设计方法学和技术手段。集成电路设计的研究范围涵盖了数字集成电路中数字逻辑的优化、网表实现，寄存器传输级硬件描述语言代码的书写，逻辑功能的验证、仿真和时序分析，电路在硬件中连线的分布，模拟集成电路中运算放大器、电子滤波器等器件在芯片中的安置和混合信号的处理。相关的研究还包括硬件设计的电子设计自动化（EDA）、计算机辅助设计（CAD）方法学等，是电机工程学和计算机工程的一个子集。

3、 对于数字集成电路来说，设计人员更多的是站在高级抽象层面，即寄存器传输级甚至更高的系统级（有人也称之为行为级），使用硬件描述语言或高级建模语言来描述电路的逻辑、时序功能，而逻辑综合可以自动将寄存器传输级的硬件描述语言转换为逻辑门级的网表。对于简单的电路，设计人员也可以用硬件描述语言直接描述逻辑门和触发器之间的连接情况。网表经过进一步的功能验证、布局、布线，可以产生用于工业制造的GDSII文件，工厂根据该文件就可以在晶圆上制造电路。模拟集成电路设计涉及了更加复杂的信号环境，对工程师的经验有更高的要求，并且其设计的自动化程度远不及数字集成电路。

4、 逐步完成功能设计之后，设计规则会指明哪些设计匹配制造要求，而哪些设计不匹配，而这个规则本身也十分复杂。集成电路设计流程需要匹配数百条这样的规则。在一定的设计约束下，集成电路物理版图的布局、布线对于获得理想速度、信号完整性、减少芯片面积来说至关重要。半导体器件制造的不可预测性使得集成电路设计的难度进一步提高。在集成电路设计领域，由于市场竞争的压力，电子设计自动化等相关计算机辅助设计工具得到了广泛的应用，工程师可以在计算机软件的辅助下进行寄存器传输级设计、功能验证、静态时序分析、物理设计等流程。

以上就是关于集成电路设计的简介是什么的内容介绍了。

如果要自学集成电路类的，应该买什么样的书，专业的和入门的都推荐一点谢谢

先明确是数字方向还是模拟方向，这两者相差还是蛮多的，

不知道的你教育背景如何，从最基本的说起

首先模电，数电这两门基础课程要学，

模电的参考书建议童诗白的《模拟电路》或者康华光的，数电建议闫石的《数字电子技术基础》

其次刘恩科的《半导体物理》必读，

模拟集成电路设计有三本圣经必读，paul gray的《analysis and design of analog integrated ciucuits》，拉扎维的《模拟CMOS集成电路设计》，P.E.Allen《CMOS模拟电路设计》，这些都建议买英文原版，

数字集成电路，Jan M·Rabaey的《数字集成电路——电路、系统与设计》，另外要看一些verilog和VHDL方面的书，这些都选择很多了。

Cadence和Hspice的说明书，网上下载一份电子版就好了。

其他补充：集成电路工艺流程，黑斯廷斯的《模拟电路版图的艺术》。

半导体行业水深火热，三思后行啊，哈哈哈！

如何查找模拟集成电路设计精粹 参考文献

从师兄那转载的几部宝典：1.拉扎维的《模拟CMOS集成电路设计》，我们研二模电课的教材，汪宁老师把这门课讲得可圈可点。当时没意识到有其他书，于是我就把此书读了好几遍。此书内容多摘自较新的论文，还未得到工业界的实践论证，所以一大特点就是pitfalls较多。但不失为为大家提供很多深入研究主题的sourcing。2.PhillipE.Allen的《CMOS模拟集成电路设计第二版》，此书工程性很强，适合有一定CMOS模电理论基础的人读。当时由于毕设想做ADC，于是接触了此书。读后感觉Phillip通篇都是为了写ADC而写此书，值得一提的是5、6、7章把OP-AMP写得非常精彩。3.强力推荐的是PaulR.Gray的《模拟集成电路的分析与设计》，堪称模电之Bible，鄙人最近正钻研此书，惜得宝书有种相见恨晚的感觉，很是上瘾甚至有点欲罢不能。此书是UCBerkeley的EECS系为EE140和EE240专门指定的教材，可以说是汇聚了berkeley的精华，berkeley之精华乃siliconvalley之精华，siliconvalley之精华乃IC之精华。阅读此书（英文版），你一定能体会到Paul这位Godfather思维之严谨、论证之严密，条理之清晰，该书的一大亮点就是把bipolar和CMOS作为counterpart很好地结合在了一起讲，能带给读者一完整的transistor级IC的概念。推荐必读。EE140在Berkeley是由大牛RorberR.Broderson（全哥以前的boss）在教，comic上有他的视频，我坚持上完了他整个一学期的课，感觉收获相当大，似乎感觉自己身体里的血液都是Analog做的，你不可能不喜欢上他。4.AlanHastings的《模拟电路版图的艺术》，该书连同Paul那本一起作为在Berkeley的EE240的教材，它帮助你从一个电路designer的角度来看工艺，又能从工艺的角度来反哺你设计的circuit,是一致公认的优秀后端教材。5.RobertF.Pierret的《半导体器件基础》相比于施敏的那本上手来得更容易，相信研一的诸位大多读过此书。Berkeley的EE130是由Prof.King(TsuJae)来教，有志投身analog或者device的同学最好把energyband，pnjunction,BJT和MOS的基础打牢。顺便提一句，有关"信号与系统"和"控制"方面的知识也是必须的，特别当涉及到高频和稳定性设计时就显得格外必要。6.可能有部分同学打算投身RF，那么推荐ThomasH.Lee的《TheDesignofCMOSRadio-FrequencyIntegratedCircuitsSecondEdition》,绝对权威。此书我还没研究过，就暂且不发表评论了。个人觉得，能够有机会多从不同角度观察不同学者对某一subject的讨论是一件很幸运的事，拜读这些大师们（PaulGray,R.G.Meyer,S.H.Lewis,PaulJ.Hurst,ThomasH.Lee,AlanHastings,R.Broderson等等,特别是Berkeley的五人组）的著作能帮助我迅速打开自己的思路，提升对这一学术领域的认识。此外，UCBerkeley作为美国公立大学的典范，代表了那种出身贫寒但却不畏权贵、勇于抗挣、挑战特权和精英（Harvard,Yale,Stanford）的精神，令人钦佩。朝去朝来，日月轮回，对于我们这里的每个人来说，也都不过只是这个学校的匆匆过客，带走的是我们的知识和理想，留下的是我们宝贵的"学脉"。

集成电路设计的设计流程

集成电路设计可以大致分为数字集成电路设计和模拟集成电路设计两大类。 参见：模拟电路及混合信号集成电路

集成电路设计的另一个大分支是模拟集成电路设计，这一分支通常关注电源集成电路、射频集成电路等。由于现实世界的信号是模拟的，所以，在电子产品中，模-数、数-模相互转换的集成电路也有着广泛的应用。模拟集成电路包括运算放大器、线性整流器、锁相环、振荡电路、有源滤波器等。相较数字集成电路设计，模拟集成电路设计与半导体器件的物理性质有着更大的关联，例如其增益、电路匹配、功率耗散以及阻抗等等。模拟信号的放大和滤波要求电路对信号具备一定的保真度，因此模拟集成电路比数字集成电路使用了更多的大面积器件，集成度亦相对较低。

在微处理器和计算机辅助设计方法出现前，模拟集成电路完全采用人工设计的方法。由于人处理复杂问题的能力有限，因此当时的模拟集成电路通常是较为基本的电路，运算放大器集成电路就是一个典型的例子。在当时的情况下，这样的集成电路可能会涉及十几个晶体管以及它们之间的互连线。为了使模拟集成电路的设计能达到工业生产的级别，工程师需要采取多次迭代的方法以测试、排除故障。重复利用已经设计、验证的设计，可以进一步构成更加复杂的集成电路。1970年代之后，计算机的价格逐渐下降，越来越多的工程师可以利用这种现代的工具来辅助设计，例如，他们使用编好的计算机程序进行仿真，便可获得比之前人工计算、设计更高的精确度。SPICE是第一款针对模拟集成电路仿真的软件，其字面意思是“以集成电路为重点的仿真程序（英语：Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）” 。基于计算机辅助设计的电路仿真工具能够适应更加复杂的现代集成电路，特别是专用集成电路。使用计算机进行仿真，还可以使项目设计中的一些错误在硬件制造之前就被发现，从而减少因为反复测试、排除故障造成的大量成本。此外，计算机往往能够完成一些极端复杂、繁琐，人类无法胜任的任务，使得诸如蒙地卡罗方法等成为可能。实际硬件电路会遇到的与理想情况不一致的偏差，例如温度偏差、器件中半导体掺杂浓度偏差，计算机仿真工具同样可以进行模拟和处理。总之，计算机化的电路设计、仿真能够使电路设计性能更佳，而且其可制造性可以得到更大的保障。尽管如此，相对数字集成电路，模拟集成电路的设计对工程师的经验、权衡矛盾等方面的能力要求更严格。 参见：数字电路

粗略地说，数字集成电路可以分为以下基本步骤：系统定义、寄存器传输级设计、物理设计。而根据逻辑的抽象级别，设计又分为系统行为级、寄存器传输级、逻辑门级。设计人员需要合理地书写功能代码、设置综合工具、验证逻辑时序性能、规划物理设计策略等等。在设计过程中的特定时间点，还需要多次进行逻辑功能、时序约束、设计规则方面的检查、调试，以确保设计的最终成果合乎最初的设计收敛目标。

系统定义

参见：高级综合

系统定义是进行集成电路设计的最初规划，在此阶段设计人员需要考虑系统的宏观功能。设计人员可能会使用一些高抽象级建模语言和工具来完成硬件的描述，例如C语言、C++、SystemC、SystemVerilog等事务级建模语言，以及Simulink和MATLAB等工具对信号进行建模。尽管目前的主流是以寄存器传输级设计为中心，但已有一些直接从系统级描述向低抽象级描述（如逻辑门级结构描述）转化的高级综合（或称行为级综合）、高级验证工具正处于发展阶段。

系统定义阶段，设计人员还对芯片预期的工艺、功耗、时钟频率、工作温度等性能指标进行规划。

寄存器传输级设计

参见：寄存器传输级、硬件描述语言、Verilog及VHDL

目前的集成电路设计常常在寄存器传输级上进行，利用硬件描述语言来描述数字集成电路的信号储存以及信号在寄存器、存储器、组合逻辑装置和总线等逻辑单元之间传输的情况。在设计寄存器传输级代码时，设计人员会将系统定义转换为寄存器传输级的描述。设计人员在这一抽象层次最常使用的两种硬件描述语言是Verilog、VHDL，二者分别于1995年和1987年由电气电子工程师学会（IEEE）标准化。正由于有着硬件描述语言，设计人员可以把更多的精力放在功能的实现上，这比以往直接设计逻辑门级连线的方法学（使用硬件描述语言仍然可以直接设计门级网表，但是少有人如此工作）具有更高的效率。

设计验证

参见：功能验证、形式验证、静态时序分析、硬件验证语言及高级验证

设计人员完成寄存器传输级设计之后，会利用测试平台、形式验证、断言等方式来进行功能验证，检验项目设计的正确性，如果有误，则需要检测之前设计文件中存在的漏洞。现代超大规模集成电路的整个设计过程中，验证所需的时间和精力越来越多，甚至都超过了寄存器传输级设计本身，人们设置些专门针对验证开发了新的工具和语言。

例如，要实现简单的加法器或者更加复杂的算术逻辑单元，或利用触发器实现有限状态机，设计人员可能会编写不同规模的硬件描述语言代码。功能验证是项复杂的任务，验证人员需要为待测设计建立一个虚拟的外部环境，为待测设计提供输入信号（这种人为添加的信号常用“激励”这个术语来表示），然后观察待测设计输出端口的功能是否合乎设计规范。

当所设计的电路并非简单的几个输入端口、输出端口时，由于验证需要尽可能地考虑到所有的输入情况，因此对于激励信号的定义会变得更加复杂，有时甚至需要用到形式验证的方法。有时工程师会使用某些脚本语言（如Perl、Tcl）来编写验证程序，借助计算机程序的高速处理来实现更大的测试覆盖率。现代的硬件验证语言可以提供一些专门针对验证的特性，例如带有约束的随机化变量、覆盖等等。作为硬件设计、验证统一语言，SystemVerilog是以Verilog为基础发展而来的，因此它同时具备了设计的特性和测试平台的特性，并引入了面向对象程序设计的思想，因此测试平台的编写更加接近软件测试。针对高级综合，关于高级验证的电子设计自动化工具也处于研究中。

现代集成电路的时钟频率已经到达了兆赫兹级别，而大量模块内、模块之间的时序关系极其复杂，因此，除了需要验证电路的逻辑功能，还需要进行时序分析，即对信号在传输路径上的延迟进行检查，判断其是否符合时序收敛要求。

逻辑综合

主条目：逻辑综合

工程师设计的硬件描述语言代码一般是寄存器传输级的，在进行物理设计之前，需要使用逻辑综合工具将寄存器传输级代码转换到针对特定工艺的逻辑门级网表，并完成逻辑化简。

和人工进行逻辑优化需要借助卡诺图等类似，电子设计自动化工具来完成逻辑综合也需要特定的算法（如奎因－麦克拉斯基算法等）来化简设计人员定义的逻辑函数。输入到自动综合工具中的文件包括寄存器传输级硬件描述语言代码、工艺库、设计约束文件三大类，这些文件在不同的电子设计自动化工具套件系统中的格式可能不尽相同。逻辑综合工具会产生一个优化后的门级网表，但是这个网表仍然是基于硬件描述语言的，这个网表在半导体芯片中的走线将在物理设计中来完。

选择不同器件（如专用集成电路或者现场可编程门阵列等）对应的工艺库来进行逻辑综合，或者在综合时设置了不同的约束策略，将产生不同的综合结果。寄存器传输级代码对于设计项目的逻计划分、语言结构风格等因素会影响综合后网表的效率。

目前大多数成熟的综合工具大多数是基于寄存器传输级描述的，而基于系统级描述的高级综合工具还处在发展阶段。

由于工艺库包含了标准延迟格式的时序信息，因此逻辑综合后可以对该工艺下门级网表进行更加精确的静态时序分析，进一步确保综合前后的设计能够实现相同的功能。

物理设计

主条目：物理设计

参见：布图规划、布局 (集成电路)、布线 (集成电路)、集成电路版图及低功耗设计

逻辑综合完成之后，通过引入器件制造公司提供的工艺信息，前面完成的设计将进入布图规划、布局、布线阶段，工程人员需要根据延迟、功耗、面积等方面的约束信息，合理设置物理设计工具的参数，不断调试，以获取最佳的集成电路版图，从而决定元件在晶圆上的物理位置。

随着现代集成电路的特征尺寸不断下降，超大规模集成电路已经进入深亚微米级阶段，互连线延迟对电路性能的影响已经达到甚至超过逻辑门延迟的影响。这时，需要考虑的因素包括线网的电容效应和线网电感效应，芯片内部电源线上大电流在线网电阻上造成的电压降也会影响集成电路的稳定性。为了解决这些问题，同时缓解时钟偏移、时钟树寄生参数的负面影响，合理的布局布线和逻辑设计、功能验证等过程同等重要。随着移动设备的发展，低功耗设计在集成电路设计中的地位愈加显著。在物理设计阶段，设计可以转化成几何图形的表示方法，这称为集成电路版图，工业界有若干标准化的文件格式予以规范。

值得注意的是，电路实现的功能在之前的寄存器传输级设计中就已经确定。在物理设计阶段，工程师不仅不能够让之前设计好的逻辑、时序功能在该阶段的设计中被损坏，还要进一步优化芯片按照正确运行时的延迟时间、功耗、面积等方面的性能。在物理设计产生了初步版图文件之后，工程师需要再次对集成电路进行功能、时序、设计规则、信号完整性等方面的验证，以确保物理设计产生正确的硬件版图文件。

后续：具体的工艺制造

参见：半导体器件制造、无厂半导体公司及晶圆代工

半导体制造工厂根据物理设计最后完成、已经通过各项检查的标准化版图文件，即可制造出实际的物理电路。

这个步骤不再属于集成电路设计和计算机工程的范畴，而是直接进入半导体制造工艺领域，关注的重心亦转向具体的材料、器件制作，例如光刻、刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等。

传统的集成电路公司能够同时完成集成电路设计和集成电路制造。由于集成电路制造所需的设备、原料耗资巨大，因此一般的公司根本无力承受。一旦发生工艺节点的改变（如从65纳米工艺进步到45纳米工艺），公司可能需要花费相当高的成本来更换现有工艺设备，这给许多公司带来了相当沉重的经济负担）。现在，有些公司逐渐放弃既设计、又制造的模式，业务范围缩小至设计、验证本身，而将具体的半导体工艺流程，委托给专门进行集成电路制造的工厂。上述无制造工艺（fabless），只进行设计、验证公司被称为无厂半导体公司，典型的例子包括高通、AMD、英伟达等；而专门负责制造的公司则被称为晶圆代工厂，典型的例子包括台积电等。有一类特殊的无厂半导体公司，它们并不直接将设计项目送去工厂制造，而是把这些项目以IP核的形式封装起来，作为商品销售给其他无厂半导体公司，典型的例子包括ARM公司。

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简介：《CMOS集成电路设计基础(第2版)》：普通高等教育“十一五”国家级规划教材丛书。《CMOS集成电路设计基础(第2版)》以电子系统设计者的视角，介绍有关CMOS集成电路的基础知识和设计方法。

《CMOS集成电路设计基础》共分9章，其主要内容：第一章为概述；第二章介绍CMOS集成电路制造工艺基础及版图设计规则；第三章介绍CMOS集成电路工艺中的元器件；第四章介绍CMOS数字集成电路设计基础；第五章介绍CMOS数字集成电路系统设计；第六章介绍模拟集成电路设计基础；第七章介绍VHDL、Verilog HDL及其应用；第八章介绍数字集成电路测试与可测性设计；第九章介绍常用集成电路设计软件及实验。

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