数字集成电路设计与技术

丛书特点与内容：本工程硕士系列教材一套七本（目录如下）。本套教材系统而全面地将集成电路设计的基本理论、设计方法和实现方案介绍给读者。特点是取材新颖，强调动手产验，注重产品开发应用。内容包括集成电路设计的基本工艺方法与器件理论，用于数字、模拟和射频电路设计的实用电路基础，各种电路类型的设计方法，设计中常用的工具手段和芯片的设计流程。丛书内容不包括集成电路芯片的封装和测试。
　　学习方法与建议　在学习中，配合书中的习题和实验数据，可以很好地理解和掌握书中理论与技术内容；完成书中的每项实验，有助于你顺利跨入产品研究的大门。除了实验和技术课程之外，掌握相关企业和项目管理的基石知识也是当代技术学习的特色。根据读者的学科背景和研究方向，结合所需学位学分，可以选修部分课程。例如：从事数学集成电路设计方向的，可以免修“模拟集成电路设计与仿真”课程的后半部分；从事模拟与射频集成电路设计方向的，可以选修“数字集成电路物理设计”课程和免修“微处理器体系结构”课程。 

本书是国内第一本全面、系统介绍当今数字集成电路设计技术的专门教材。作者结合自身多年理论研究和丰富的实践经验与教学经验，详细介绍了数字集成电路从RTL设计到逻辑综合生成门级网表所涉及的多方面重要工作，包括基于模块和层次化的RTL设计方法学、Veril09和VHDL的建模和逻辑设计、低功耗数字电路设计、逻辑电路的设计与验证、逻辑综合方法、可测试性设计等。本书不仅涵盖了掌握数字RTL编码的基本技术和逻辑电路没计所需的重要知识，而且充分结合当前应用广泛的FPGA设计与验证、硬件仿真系统的原理与运行等问题进行深入讨论。本书基本概念的讲授通俗易懂，相关内容、配套习题和实验都与实际工程紧密联系，以使读者打下坚实的工程实践基础。
本书可作为“集成电路设计专业”方向工程硕士研究生教材，也可作为与集成电路设计相关的硕士研究生和高年级本科生的教材，并可供相关领域工程师参考。

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第1章 数字集成电路的历史与现状
本章从半导体技术、分立器件、集成度、摩尔定律等概念出发，讲述数字集成电路的各个发展阶段和发展现状，以及由半导体工艺向纳米技术的不断延伸给芯片设计带来的各种挑战。同时本章阐述大规模集成电路的基本设计理念，并介绍集成电路发展的不同阶段所使用的设计方法以及设计工具对设计本身的辅助作用。此外，本章还对数字电路的设计语言进行了简要介绍。
1.1 数字集成电路的历史与现状
近半个世纪以来，数字半导体技术的发展成为科学与技术各个方面进步的巨大动力，并且影响到了人类活动的各个方面。其中数字采集卡应用于科学研究的各个方面，计算分析、数字控制平台、数字半导体技术成了各学科发展的催化器和加速器。
值得注意的是，计算机的发展一直和数字设计的发展相辅相成，互相促进。每一次计算机性能的提高都离不开数字设计进步的推动，而计算机性能的提高又促进了数字设计的快速发展，同时向数字设计提出了更高的要求，并给数字设计提供了产品方向。
　　1.1.1　机械式计算机的启蒙时代
在电子元器件发明之前，人们就开始寻求用机器代替人进行计算的可行性。最初出现的计算器就是中国古人发明的算筹和算盘，此后欧洲陆续发明了计算尺和手摇式计算器，实现了超越函数的计算和一些开方运算。早期人们创造运算表方法来辅助数学运算，此方法持续使用直到20世纪计算器和计算机的普及。
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