超大規(guī)模集成電路設計方法學導論

第1章 設計過程概述

1.1 集成電路設計方法和工具的變革

1.2 設計系統(tǒng)的結構框架

1.3 “自頂向下”與“由底向上”設計步驟

1.4 典型的設計流程

1.5 深亞微米電路設計對設計流程的影響

1.6.ASIC及其分類

1.7 不同設計方法的特點

第2章 各種設計方法

2.1 全定制設計方法

2.2 半定制設計方法

2.2.1 有通道門陣列法

2.2.2 門海法

2.3 定制設計方法

2.3.1 標準單元法

2.3.2 通用單元法

2.4 可編程邏輯器件設計方法

2.4.1 PLD的結構與分類

2.4.2 PLD的符號

2.4.3 PAL

2.4.4 GAI

2.4.5 高密度PLD

2.4.6 在系統(tǒng)內編程的PLD

2.4.7 設計流程

2.5 邏輯單元陣列設計方法

2.5.1 LCA的結構與特點

2.5.2 可配置邏輯功能塊

2.5.3 輸入/輸出功能塊

2.5.4 可編程的內部連線資源

2.5.5 配置用存儲器

2.5.6 設計流程

2.5.7 編程

第3章 硬件描述語言VHDL

3.1 硬件描述語言的特點

3.2 VHDL中的設計實體

3.2.1 實體說明

3.2.2 實體構造

3.3 VHDL中的對象和數(shù)據類型

3.3.1 數(shù)的類型和它的字面值

3.3.2 數(shù)據類型

3.3.3 對象的說明

3.3.4 VHDL中數(shù)的運算

3.4 行為描述

3.4.1 對象的賦值

3.4.2 并發(fā)進程

3.4.3 并行信號賦值語句

3.4.4 進程語句

3.4.5 順序賦值語句

3.4.6 順序控制

3.4.7 斷言語句

3.4.8 子程序

3.5 結構描述

3.5.1 元件和例元

3.5.2 規(guī)則結構

3.5.3 參數(shù)化設計

3.5.4 結構與行為混合描述

3.6 設計共享

3.6.1 程序包

3.6.2 庫

3.6.3 元件配置

第4章 邏輯綜合

4.1 邏輯綜合的作用

4.2 邏輯函數(shù)與多維體表示

4.2.1 邏輯函數(shù)的真值表表示

4.2.2 三種輸入集合

4.2.3 邏輯多維空間

4.2.4 多維體與布爾表達式.

4.2.5 邏輯函數(shù)的覆蓋

4.3 邏輯多維空間的基本運算

4.3.1 包含與吸收

4.3.2 相交與交積

4.3.3 相容與星積

4.3.4 求補和銳積

4.4 組合邏輯的綜合

4.4.1 邏輯綜合的基本思路

4.4.2 質蘊涵體集合的獲得

4.4.3 覆蓋的最小化

第5章 邏輯模擬

5.1 邏輯模擬的作用

5.2 邏輯模型

5.2.1 邏輯信號值

5.2.2 邏輯求值

5.2.3 基本邏輯元件

5.2.4 信號延遲

5.2.5 邏輯信號強度

5.3 邏輯模擬算法

5.3.1 編排級數(shù)法

5.3.2 事件驅動法

5.3.3 邏輯模擬器內部數(shù)據表格

第6章 電路模擬

6.1 電路分析的作用

6.2 SPICE2的功能

6.3 SPICE2使用舉例

6.4 SPICE2的結構.

6.5 SPICE2的流程

6.6 動態(tài)存儲與存放格式

6.7 建立電路方程

6.8 求解方法

6.8.1 線性電路的直流分析

6.8.2 非線性電路的直流分析

6.8.3 交流分析

6.8.4 瞬態(tài)分析

6.8.5 收斂問題

第7章 SPICE中的器件模型

7.1 對器件模型的要求

7.2 二極管模型

7.3 雙極型晶體管模型

7.4 結型場效應晶體管模型

7.5 MOS場效應晶體管模型

7.5.1 MOS1模型

7.5.2 MOS2模型

7.5.3 MOS3模型

7.5.4 電容模型

7.5.5 小信號模型

7.5.6 串聯(lián)電阻的影響

7.6 BSIM短溝道MOS管模型

7.6.1 BSIM1模型

7.6.2 BSIM2模型

7.6.3 BSIM3模型

7.7 器件模型參數(shù)的提取

第8章 器件模擬

8.1 器件模擬的作用

8.2 一維器件模擬

8.3 二維器件模擬

8.4 器件模擬程序應用舉例

第9章 工藝模擬

9.1 工藝模擬的作用

9.2 工藝模擬的求解方法

9.3 工藝模擬程序中的工藝模型

9.4 工藝模擬程序的應用舉例

第10章 計算機輔助版圖設計與驗證

10.1 版圖的基本概念

10.1.1 版圖中的圖素與分層

10.1.2 版圖單元與版圖的層次化結構

10.1.3 版圖上的注釋

10.1.4 版圖的工藝

10.1.5 版圖單元庫

10.1.6 版圖數(shù)據交換文件

10.2 版圖的交互編輯

10.2.1 基本的圖形操作

……

參考文獻

附錄I 算法基礎

附錄II CIF格式

本書1990年12月第一次出版后，受到了同行專家的好評，并被多所高等學校所采用。1996年本書獲第三屆全國工科電子類專業(yè)優(yōu)秀教材一等獎，這是對作者所作嘗試的鼓勵和鞭策。

近幾年來集成電路技術繼續(xù)保持高速發(fā)展，最突出的表現(xiàn)有三點：一是硅生產工藝已從微米、亞微米進入到深亞微米水平，這就要求建立精確的深亞微米器件模型、互連模型和時序模型，二是電路的設計規(guī)模已從數(shù)萬門上升到數(shù)十萬門乃至上百萬門，這就要求設計工作從較高的抽象層次出發(fā)并按層次式方法進行管理；三是適應這些要求而出現(xiàn)的第三代集成電路設計自動化（EDA）系統(tǒng)，在系統(tǒng)中引入了硬件描述語言（VHDL）和邏輯綜合（logic synthesis）等工具。

為了充分反映近年來在集成電路設計方法學和設計工具方面的變革，我們在保持原書結構（即分為設計方法和設計工具兩大部分）的基礎上，對書中內容做了較大的增補和修改：

（1）對第三代EDA系統(tǒng)及其結構框架做了介紹，并概述了深亞微米電路設計對設計流程的影響；

（2）新增硬件描述語言VHDL一章；

（3）新增邏輯綜合一章；

（4）將器件模型部分單獨成章，并新增深亞微米MOS器件模型；

（5）新增門海設計方法的討論；

（6）加重了可編程邏輯器件和邏輯單元陣列設計方法的論述；

（7）新增二維器件模擬的討論；

（8）對計算機輔助版圖設計一章做了較大修訂以反映版圖設計系統(tǒng)的最新變化。

我們希望此書再版后對推動我國集成電路設計水平的提高有所促進，對高等學校的教學改革、課程改革有所幫助。但由于集成電路設計方法與工具涉及的領域很廣，加之作者的水平和能力有限，我們未能對有些問題如行為級綜合、時序分析等作系統(tǒng)論述。此外，書中難免存在錯誤和不足，敬請廣大讀者予以批評指正。2100433B

《超大規(guī)模集成電路設計方法學導論(第2版)》：清華大學電子與信息技術系列教材,高等學校電子信息類規(guī)劃教材。

陶棟材主編的《現(xiàn)代設計方法學》在討論傳統(tǒng)設計和現(xiàn)代設計的關系、特點，以及對多種常用現(xiàn)代設計方法進行概括介紹的基礎上，重點介紹了優(yōu)化設計、計算機輔助設計、有限元法、可靠性設計和創(chuàng)新設計，同時本書融入了編者多年來在現(xiàn)代設計方法學方面的一部分研究成果。通過對本書的學習；讀者可以掌握現(xiàn)代設計方法學的基本思想原理、設計過程和應用。

《現(xiàn)代設計方法學》可作為機械類碩士生研究生和高年級本科生教材，也可供其他專業(yè)師生和從事機電產品設計的工程技術人員參考。

設計方法學是研究產品設計規(guī)律、設計程序及設計中思維和工作方法的一門綜合性學科。設計方法學以系統(tǒng)工程的觀點分析設計的戰(zhàn)略進程和設計方法、手段的戰(zhàn)術問題。在總結設計規(guī)律、啟發(fā)創(chuàng)造性的基礎上促進研究現(xiàn)代設計理論、科學方法、先進手段和工具在設計中的綜合運用。對開發(fā)新產品, 改造舊產品和提高產品的市場競爭能力有積極的作用。

設計方法學的研究內容包括以下幾方面:

1. 分析設計過程及各設計階段的任務, 尋求符合科學規(guī)律的設計程序。將設計過程分為設計規(guī)劃(明確設計任務)、方案設計、技術設計和施工設計四個階段, 明確各階段的主要工作任務和目標, 在此基礎上建立產品開發(fā)的進程模式, 探討產品全壽命周期的優(yōu)化設計及一體化開發(fā)策略。

2. 研究解決設計問題的邏輯步驟和應遵循的工作原則。以系統(tǒng)工程分析、綜合、評價、決策的解題步驟貫徹于設計各階段, 使問題逐步深入擴展, 多方案求優(yōu)。

3. 強調產品設計中設計人員創(chuàng)新能力的重要性, 分析創(chuàng)新思維規(guī)律, 研究并促進各種創(chuàng)新技法在設計中的運用。

4. 分析各種現(xiàn)代設計理論和方法如系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、價值工程、優(yōu)化工程、相似工程、人機工程、工業(yè)美學等在設計中的應用, 實現(xiàn)產品的科學合理設計, 提高產品的競爭能力。

5. 深入分析各種類型設計如開發(fā)型設計、擴展型設計、變參數(shù)設計、反求設計等的特點, 以便按規(guī)律更有針對性地進行設計。

6. 研究設計信息庫的建立。用系統(tǒng)工程方法編制設計目錄——設計信息庫。把設計過程中所需的大量信息規(guī)律地加以分類、排列、儲存, 便于設計者查找和調用, 便于計算機輔助設計的應用。

7. 研究產品的計算機輔助設計。運用先進理論,建立知識庫系統(tǒng), 利用智能化手段使設計自動化逐步實現(xiàn)。

設計方法學的關鍵是針對設計條件的集合，尋找最佳的解決方案（the best solution）。她強調應用的頭腦風暴（brainstorming），鼓勵創(chuàng)新意識和協(xié)同思維，以便處理想法，達成最佳方案。迎合用戶的需求和設想是最關鍵的考量。當然，設計方法學也運用基本的研究方法，例如分析和測試。

設計方法學的發(fā)展脈絡：可行性設計——最優(yōu)化設計——系統(tǒng)設計。

十九世紀中后期, 隨著工業(yè)革命的發(fā)展, 人們開始注意總結工程設計的規(guī)律和方法。二十世紀六十年代以來, 由于科學技術的飛速發(fā)展和產品競爭的日益劇烈, 各國普遍重視設計環(huán)節(jié), 推動了設計方法學的研究。德國等歐洲國家重點抓系統(tǒng)化設計并注意總結設計規(guī)律和方法, 并用技術文件方式進行推廣。美國、日本等國則更重視創(chuàng)造性設計和設計中的計算機應用。70 年代后期歐洲成立了設計研究組織WDK(Workshop Design-Konstruktion) 及相應的許多專業(yè)研究小組。目前每隔一年召開一次國際工程設計會議ICED ( International Conference on EngineeringDesign) , 設計方法學的研究更引向深入。2100433B

設計方法學內容簡介

本書共10章，上篇是“思維篇”（1~4章），通過對思維、心理、視覺等方面的大量研究，系統(tǒng)分析了設計思維與方法的基本原理和規(guī)律；下篇是“方法篇”（5~10章），從藝術設計的基礎開始論述，然后將焦點轉向了視覺傳達設計、工業(yè)產品設計、環(huán)境設計幾個方面，闡述了如何運用科學的方法增進創(chuàng)造性思維成果的可行性。

“設計方法學”作為設計類各專業(yè)的核心課程，歷來受到各類高校設計專業(yè)的重視。本書是一部講授創(chuàng)新思維與設計方法的書籍，分上、下兩篇。_{上篇是“思維篇”，通過對思維、心理、視覺等方面的大量研究，系統(tǒng)分析了設計思維與方法的基本原理和規(guī)律；下篇是“方法篇”，從藝術設計的基礎開始論述，然后將焦點轉向了視覺傳達設計、工業(yè)產品設計、環(huán)境設計幾個方面，闡述了如何運用科學的方法增進創(chuàng)造性思維成果的可行性。}

設計方法學作者簡介

鄭建啟 畢業(yè)于中央工藝美術學院，現(xiàn)任武漢理工大學工業(yè)設計系主任，三十多年來，一直致力于工業(yè)設計、展示設計、室內設計的專業(yè)教育與工程實踐，迄今完成重大設計課題三十多項，出版著作多部，發(fā)表論文與作品數(shù)十篇,獲“中國之星”等國家省部級科研成果獎近二十項2。

設計方法學目錄

前言Ⅰ

上篇思維篇

第1章概述

1.1思維科學研究的對象、意義

1.2思維研究的簡史

第2章創(chuàng)造性思維是藝術設計思維的核心

2.1創(chuàng)造性思維與藝術設計

2.2創(chuàng)造性思維概述

2.3創(chuàng)造性思維的方向和結果

2.4創(chuàng)造性思維的主要形式

2.5幾種思維形式的辨證關系

第3章創(chuàng)造思維的基本規(guī)律

3.1創(chuàng)造思維的本質

3.2創(chuàng)造思維規(guī)律

3.3系統(tǒng)組合率

3.4形式組合率

第4章藝術設計思維訓練

4.1創(chuàng)造思維訓練概述

4.2思維的可訓練性

4.3藝術設計思維訓練的意義

4.4增進創(chuàng)造性思維的具體策略

下篇方法篇

第5章創(chuàng)造力及其開發(fā)

5.1創(chuàng)造力的基本概念

5.2創(chuàng)造力的普遍性和可開發(fā)性

5.3創(chuàng)造能力的培養(yǎng)

第6章現(xiàn)代設計方法與方法論研究

6.1設計方法的流派介紹

6.2現(xiàn)代設計方法及方法論研究

第7章設計藝術形態(tài)構成

7.1關于形態(tài)的理解

7.2造形原理

7.3形態(tài)設計的來源

7.4如何“造形”

第8章工業(yè)產品設計方法

8.1產品方案創(chuàng)造的原則及注意事項

8.2產品方案創(chuàng)造的方法

8.3方案創(chuàng)造的程序

8.4產品設計程序

8.5產品設計案例

第9章綜合系統(tǒng)、信息、控制論的設計方法

9.1現(xiàn)代系統(tǒng)思維方式的興起與思維方式的變革

9.2系統(tǒng)設計原理與方法

9.3現(xiàn)代產品系統(tǒng)化特征

9.4系統(tǒng)科學方法

第10章走向多元的設計時代

參考文獻