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電子電路版圖設計基礎 版權信息
- ISBN：9787111755784
- 條形碼：9787111755784 ; 978-7-111-75578-4
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
電子電路版圖設計基礎 本書特色
隨著芯片工藝進入5nm甚至2nm時代，芯片上布置的晶體管數量越來越多，給芯片設計帶來全新的挑戰。對于芯片設計工程師來說，不僅需要了解設計算法以及如何處理日益增加的晶體管，還需要知道如何制造 IC 以及由于晶體管尺寸不斷縮小而存在的限制。這些在《電子電路版圖設計基礎》這本書中都能找到答案。本書作者曾是德國博世（Bosh）集團集成電路版圖設計部門的主管，具有豐富的工業經驗。本書是作者30多年教學成果和工業經驗的結晶，得到了眾多業內大咖的強烈推薦，書中介紹了面向工程應用的版圖設計知識，重點是集成電路（IC）版圖設計，但也包含了重要的印制電路板（PCB）版圖設計。本書還提供了適合教學的原版PPT課件。
電子電路版圖設計基礎 內容簡介
《電子電路版圖設計基礎》涵蓋了版圖設計的基本知識，涉及物理設計（通常應用于數字電路）和模擬版圖。這些知識提供了版圖設計師必須具備的批判思維和洞察力，以便將電路設計期間產生的結構描述轉換為用于 IC/PCB 制造的物理版圖。《電子電路版圖設計基礎》介紹了將硅轉化為功能器件的技術訣竅，以了解版圖所涉及的技術（第 2 章）。以這些核心技術知識為基礎，后續章節深入探討物理設計的特定約束和具體技術，例如接口、設計規則和庫（第 3 章）、設計流程和模型（第 4 章）、設計步驟（第5章）、模擬設計細節（第 6 章），*后是可靠性測量（第 7 章）。 《電子電路版圖設計基礎》適合電路設計人員閱讀，也可作為高等院校集成電路科學與工程、電子科學與技術、微電子學與固體電子學等專業的高年級本科生和研究生的教材和參考書。
電子電路版圖設計基礎 目錄
譯者序
原書序
原書前言
第1章 引言1
1.1 電子技術1
1.1.1 印制電路板技術2
1.1.2 混合技術4
1.1.3 半導體技術5
1.2 集成電路10
1.2.1 重要性和特點10
1.2.2 模擬、數字和數；旌想娐11
1.2.3 摩爾定律和設計差異13
1.3 物理設計16
1.3.1 主要設計步驟16
1.3.2 集成電路的物理設計17
1.3.3 印制電路板的物理設計19
1.4 本書的動機和結構20
參考文獻22
第2章 專業知識：從硅到器件23
2.1 集成電路制造基礎23
2.2 硅基材料24
2.3 光刻25
2.3.1 基礎原理25
2.3.2 光刻膠26
2.3.3 光掩模和曝光26
2.3.4 對齊和對準標記28
2.3.5 物理設計參考29
2.4 成像誤差29
2.4.1 套刻誤差29
2.4.2 邊緣偏移30
2.4.3 衍射效應31
2.4.4 物理設計參考32
2.5 氧化物層的涂覆和結構化33
2.5.1 熱氧化34
2.5.2 沉積氧化34
2.5.3 刻蝕氧化結構34
2.5.4 局部氧化36
2.5.5 物理設計參考37
2.6 摻雜38
2.6.1 背景38
2.6.2 擴散39
2.6.3 離子注入40
2.6.4 物理設計參考41
2.7 硅層的生長和結構化43
2.7.1 同質外延43
2.7.2 異質外延和多晶硅45
2.7.3 物理設計參考46
2.8 金屬化46
2.8.1 基本原理46
2.8.2 無平坦化的金屬化結構48
2.8.3 平坦化的金屬化結構49
2.8.4 物理設計參考52
2.9 CMOS標準工藝54
2.9.1 基本原理：場效應晶體管54
2.9.2 工藝選項57
2.9.3 FEOL：創建器件58
2.9.4 BEOL：連接器件61
參考文獻62
第3章 技術橋梁：接口、設計規則和庫63
3.1 電路數據：原理圖和網表64
3.1.1 電路的結構描述64
3.1.2 電路描述中的理想化65
3.1.3 電路表示：網表和原理圖66
3.2 版圖數據：層和多邊形69
3.2.1 版圖數據的結構69
3.2.2 如何閱讀版圖視圖72
3.2.3 圖形操作74
3.3 掩模數據：布局后處理78
3.3.1 概述78
3.3.2 芯片加工79
3.3.3 掩模版圖80
3.3.4 版圖到掩模制備81
3.4 幾何設計規則84
3.4.1 技術約束與幾何設計規則84
3.4.2 基本的幾何設計規則85
3.4.3 程序化幾何設計規則88
3.4.4 裸片裝配規則89
3.5 庫90
3.5.1 工藝設計包和基本器件庫91
3.5.2 單元庫92
3.5.3 印制電路板設計庫94
參考文獻96
第4章 物理設計的方法：模型、風格、任務和流程97
4.1 設計流程97
4.2 設計模型102
4.2.1 三維設計空間102
4.2.2 Gajski-Kuhn Y圖104
4.3 設計風格106
4.3.1 全定制和半定制設計106
4.3.2 自上而下、自下而上和中間相遇設計110
4.4 設計任務與工具111
4.4.1 創造：綜合111
4.4.2 檢查：分析112
4.4.3 消除缺陷：優化113
4.5 物理設計優化與約束113
4.5.1 優化目標113
4.5.2 約束范疇113
4.5.3 物理設計優化114
4.6 模擬和數字設計流程115
4.6.1 模擬和數字設計截然不同115
4.6.2 模擬設計流程118
4.6.3 數字設計流程120
4.6.4 混合信號設計流程120
4.7 模擬設計自動化的愿景122
4.7.1 “連續”版圖設計流程122
4.7.2 “自下而上與自上而下”的版圖設計流程124
參考文獻125
第5章 物理設計的步驟：從網表生成到布局后處理126
5.1 使用硬件描述語言生成網表126
5.1.1 概述和歷史126
5.1.2 元素和示例127
5.1.3 流程128
5.2 使用符號設計輸入生成網表129
5.2.1 概述129
5.2.2 元素和示例129
5.2.3 網表生成132
5.3 物理設計的主要步驟133
5.3.1 分區和布局規劃134
5.3.2 布局138
5.3.3 布線140
5.3.4 使用符號壓縮的物理設計143
5.3.5 使用標準單元的物理設計144
5.3.6 印制電路板的物理設計145
5.4 驗證149
5.4.1 基本原理150
5.4.2 形式驗證153
5.4.3 功能驗證：仿真153
5.4.4 時序驗證155
5.4.5 幾何驗證：DRC、ERC156
5.4.6 提取和LVS158
5.5 布局后處理161
參考文獻163
第6章 模擬IC設計的特殊版圖技術164
6.1 方塊電阻：用正方形計算164
6.2 阱166
6.2.1 實施166
6.2.2 擊穿電壓168
6.2.3 電壓相關間距規則168
6.3 器件：版圖、連接和尺寸169
6.3.1 場效應晶體管（MOSFET）169
6.3.2 電阻173
6.3.3 電容175
6.3.4 雙極型晶體管177
6.4 單元生成器：從參數到版圖179
6.4.1 概述179
6.4.2 示例180
6.5 對稱的重要性182
6.5.1 絕對精度和相對精度：巨大的區別182
6.5.2 通過匹配器件獲得對稱性183
6.6 版圖匹配概念184
6.6.1 內部器件邊緣效應的匹配概念185
6.6.2 未知梯度的匹配概念190
6.6.3 外部器件邊緣效應的匹配概念193
6.6.4 已知梯度的匹配概念193
6.6.5 方向相關效應的匹配概念194
6.6.6 匹配概念總結196
參考文獻197
第7章 解決物理設計中的可靠性問題198
7.1 硅中的寄生效應198
7.1.1 襯底去偏置198
7.1.2 注入少數載流子201
7.1.3 閂鎖效應203
7.1.4 p-n結的擊穿電壓（又稱阻斷能力）205
7.2 表面效應206
7.2.1 寄生通道效應206
7.2.2 熱載流子注入208
7.3 互連寄生209
7.3.1 線路損耗210
7.3.2 信號失真210
7.3.3 串擾212
7.4 過電壓保護212
7.4.1 靜電放電（ESD）212
7.4.2 天線效應221
7.5 金屬中的遷移效應224
7.5.1 電遷移225
7.5.2 熱遷移226
7.5.3 應力遷移227
7.5.4 緩解電遷移229
7.5.5 緩解熱遷移和應力遷移232
參考文獻233
原書序
原書前言
第1章 引言1
1.1 電子技術1
1.1.1 印制電路板技術2
1.1.2 混合技術4
1.1.3 半導體技術5
1.2 集成電路10
1.2.1 重要性和特點10
1.2.2 模擬、數字和數；旌想娐11
1.2.3 摩爾定律和設計差異13
1.3 物理設計16
1.3.1 主要設計步驟16
1.3.2 集成電路的物理設計17
1.3.3 印制電路板的物理設計19
1.4 本書的動機和結構20
參考文獻22
第2章 專業知識：從硅到器件23
2.1 集成電路制造基礎23
2.2 硅基材料24
2.3 光刻25
2.3.1 基礎原理25
2.3.2 光刻膠26
2.3.3 光掩模和曝光26
2.3.4 對齊和對準標記28
2.3.5 物理設計參考29
2.4 成像誤差29
2.4.1 套刻誤差29
2.4.2 邊緣偏移30
2.4.3 衍射效應31
2.4.4 物理設計參考32
2.5 氧化物層的涂覆和結構化33
2.5.1 熱氧化34
2.5.2 沉積氧化34
2.5.3 刻蝕氧化結構34
2.5.4 局部氧化36
2.5.5 物理設計參考37
2.6 摻雜38
2.6.1 背景38
2.6.2 擴散39
2.6.3 離子注入40
2.6.4 物理設計參考41
2.7 硅層的生長和結構化43
2.7.1 同質外延43
2.7.2 異質外延和多晶硅45
2.7.3 物理設計參考46
2.8 金屬化46
2.8.1 基本原理46
2.8.2 無平坦化的金屬化結構48
2.8.3 平坦化的金屬化結構49
2.8.4 物理設計參考52
2.9 CMOS標準工藝54
2.9.1 基本原理：場效應晶體管54
2.9.2 工藝選項57
2.9.3 FEOL：創建器件58
2.9.4 BEOL：連接器件61
參考文獻62
第3章 技術橋梁：接口、設計規則和庫63
3.1 電路數據：原理圖和網表64
3.1.1 電路的結構描述64
3.1.2 電路描述中的理想化65
3.1.3 電路表示：網表和原理圖66
3.2 版圖數據：層和多邊形69
3.2.1 版圖數據的結構69
3.2.2 如何閱讀版圖視圖72
3.2.3 圖形操作74
3.3 掩模數據：布局后處理78
3.3.1 概述78
3.3.2 芯片加工79
3.3.3 掩模版圖80
3.3.4 版圖到掩模制備81
3.4 幾何設計規則84
3.4.1 技術約束與幾何設計規則84
3.4.2 基本的幾何設計規則85
3.4.3 程序化幾何設計規則88
3.4.4 裸片裝配規則89
3.5 庫90
3.5.1 工藝設計包和基本器件庫91
3.5.2 單元庫92
3.5.3 印制電路板設計庫94
參考文獻96
第4章 物理設計的方法：模型、風格、任務和流程97
4.1 設計流程97
4.2 設計模型102
4.2.1 三維設計空間102
4.2.2 Gajski-Kuhn Y圖104
4.3 設計風格106
4.3.1 全定制和半定制設計106
4.3.2 自上而下、自下而上和中間相遇設計110
4.4 設計任務與工具111
4.4.1 創造：綜合111
4.4.2 檢查：分析112
4.4.3 消除缺陷：優化113
4.5 物理設計優化與約束113
4.5.1 優化目標113
4.5.2 約束范疇113
4.5.3 物理設計優化114
4.6 模擬和數字設計流程115
4.6.1 模擬和數字設計截然不同115
4.6.2 模擬設計流程118
4.6.3 數字設計流程120
4.6.4 混合信號設計流程120
4.7 模擬設計自動化的愿景122
4.7.1 “連續”版圖設計流程122
4.7.2 “自下而上與自上而下”的版圖設計流程124
參考文獻125
第5章 物理設計的步驟：從網表生成到布局后處理126
5.1 使用硬件描述語言生成網表126
5.1.1 概述和歷史126
5.1.2 元素和示例127
5.1.3 流程128
5.2 使用符號設計輸入生成網表129
5.2.1 概述129
5.2.2 元素和示例129
5.2.3 網表生成132
5.3 物理設計的主要步驟133
5.3.1 分區和布局規劃134
5.3.2 布局138
5.3.3 布線140
5.3.4 使用符號壓縮的物理設計143
5.3.5 使用標準單元的物理設計144
5.3.6 印制電路板的物理設計145
5.4 驗證149
5.4.1 基本原理150
5.4.2 形式驗證153
5.4.3 功能驗證：仿真153
5.4.4 時序驗證155
5.4.5 幾何驗證：DRC、ERC156
5.4.6 提取和LVS158
5.5 布局后處理161
參考文獻163
第6章 模擬IC設計的特殊版圖技術164
6.1 方塊電阻：用正方形計算164
6.2 阱166
6.2.1 實施166
6.2.2 擊穿電壓168
6.2.3 電壓相關間距規則168
6.3 器件：版圖、連接和尺寸169
6.3.1 場效應晶體管（MOSFET）169
6.3.2 電阻173
6.3.3 電容175
6.3.4 雙極型晶體管177
6.4 單元生成器：從參數到版圖179
6.4.1 概述179
6.4.2 示例180
6.5 對稱的重要性182
6.5.1 絕對精度和相對精度：巨大的區別182
6.5.2 通過匹配器件獲得對稱性183
6.6 版圖匹配概念184
6.6.1 內部器件邊緣效應的匹配概念185
6.6.2 未知梯度的匹配概念190
6.6.3 外部器件邊緣效應的匹配概念193
6.6.4 已知梯度的匹配概念193
6.6.5 方向相關效應的匹配概念194
6.6.6 匹配概念總結196
參考文獻197
第7章 解決物理設計中的可靠性問題198
7.1 硅中的寄生效應198
7.1.1 襯底去偏置198
7.1.2 注入少數載流子201
7.1.3 閂鎖效應203
7.1.4 p-n結的擊穿電壓（又稱阻斷能力）205
7.2 表面效應206
7.2.1 寄生通道效應206
7.2.2 熱載流子注入208
7.3 互連寄生209
7.3.1 線路損耗210
7.3.2 信號失真210
7.3.3 串擾212
7.4 過電壓保護212
7.4.1 靜電放電（ESD）212
7.4.2 天線效應221
7.5 金屬中的遷移效應224
7.5.1 電遷移225
7.5.2 熱遷移226
7.5.3 應力遷移227
7.5.4 緩解電遷移229
7.5.5 緩解熱遷移和應力遷移232
參考文獻233
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電子電路版圖設計基礎 作者簡介
Jens Lienig是德國德累斯頓工業大學機電與電子設計研究所所長。他獲得了多芯片模塊計算機輔助物理設計領域的博士學位，并受聘于弗吉尼亞大學夏洛茨維爾分校和康考迪亞大學蒙特利爾分校，擔任研究員。之后，他在Tanner Research公司和Robert Bosch GmbH公司擔任項目經理。
Juergen Scheible是德國羅伊特林根大學電子設計自動化的全職教授。他在德國卡爾斯魯厄理工學院獲得了電氣工程博士學位。1992～2010年，他在德國Robert Bosch GmbH公司汽車電子部門工作。他是ASIC設計的高級工程師，擔任集成電路和混合設計流程改進的項目經理，并擔任EDA工具管理總監。他還是集成電路版圖設計部門的負責人。
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