下载文档原格式
CMOS超大规模集成电路设计第四版教学设计一、教学目标本教学设计旨在帮助学生全面深入地学习CMOS超大规模集成电路设计的知识和技能，包括：1.掌握CMOS超大规模集成电路设计的基础概念和原理；2.理解逻辑门电路、时序电路、内存电路和高速电路的设计方法；3.熟悉计算机辅助设计工具和流程，能够使用EDA软件进行电路设计；4.能够进行电路仿真和验证，掌握文档编写和报告撰写的规范。
二、教学内容1. CMOS超大规模集成电路设计基础1.CMOS工艺简介2.CMOS逻辑门电路设计3.CMOS时序电路设计2. CMOS高速电路设计1.MOSFET特性和高速电路的基础概念2.器件参数提高技术3.时钟和电源噪声抑制技术4.输入输出电路技术3. CMOS内存电路设计1.静态RAM存储电路设计2.动态RAM存储电路设计3.Flash存储器电路设计4. 计算机辅助设计工具和流程1.EDA软件的使用方法2.电路设计流程和设计规范3.电路仿真和验证方法三、教学方法1.理论课程采用讲授、提问和讨论的方式，注重知识与实践相结合，鼓励学生自主学习和团队合作；2.实验课程通过模拟和仿真实验的方式进行，通过实际操作来深入理解电路设计的原理和流程；3.课外学习包括课堂练习、期末论文和实验报告，加强学生的自主学习和研究能力。
四、教学评价1.课堂测验：测试学生对所学知识的掌握程度；2.期末论文和实验报告：测试学生对电路设计理论和实践的掌握和分析能力；3.团队合作评估：测试学生的团队协作和沟通能力；4.进行课程改革，准确把握学生学习特点，不断提高教学效果。
关于集成电路设计的流程详解集成电路设计（英语：Integrated circuit design），根据当前集成电路的集成规模，亦可称之为超大规模集成电路设计（VLSI design），是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。
集成电路设计通常是以“模块”作为设计的单位的。
例如，对于多位全加器来说，其次级模块是一位的加法器，而加法器又是由下一级的与门、非门模块构成，与、非门最终可以分解为更低抽象级的CMOS 器件。
下面就让我们进一步的了解集成电路设计的相关知识。
集成电路设计介绍集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分：芯片硬件设计和软件协同设计。
芯片硬件设计包括：1．功能设计阶段。
设计人员产品的应用场合，设定一些诸如功能、操作速度、接口规格、环境温度及消耗功率等规格，以做为将来电路设计时的依据。
更可进一步规划软件模块及硬件模块该如何划分，哪些功能该整合于SOC 内，哪些功能可以设计在电路板上。
2．设计描述和行为级验证功能设计完成后，可以依据功能将SOC 划分为若干功能模块，并决定实现这些功能将要使用的IP 核。
此阶段间接影响了SOC 内部的架构及各模块间互动的讯号，及未来产品的可靠性。
决定模块之后，可以用VHDL 或Verilog 等硬件描述语言实现各模块的设计。
接着，利用VHDL 或Verilog 的电路仿真器，对设计进行功能验证（functionsimulation，或行为验证 behavioral simulation）。
注意，这种功能仿真没有考虑电路实际的延迟，也无法获得精确的结果。
3．逻辑综合确定设计描述正确后，可以使用逻辑综合工具（synthesizer）进行综合。
综合过程中，需要选择适当的逻辑器件库（logic cell library），作为合成逻辑电路时的参考依据。
硬件语言设计描述文件的编写风格是决定综合工具执行效率的一个重要因素。
事实上，综合工具支持的HDL 语法均是有限的，一些过于抽象的语法只适于作为系统评估时的仿真模型，而不能被综合工具接受。
集成电路设计流程集成电路设计是一项复杂而关键的任务，它涉及到从概念到实际产品的整个过程。
在这个过程中，需要遵循一系列的设计流程来确保设计的准确性和可行性。
本文将介绍集成电路设计的主要流程，并详细探讨每个流程的关键步骤。
一、需求分析阶段在集成电路设计的起始阶段，需要进行需求分析，明确设计目标和产品的功能要求。
在这个阶段，设计团队与客户密切合作，明确产品的工作原理、性能指标和功能。
这个过程中需要进行详尽的调研和分析，以便确保设计的准确性和可行性。
二、系统级设计阶段在需求分析阶段确定设计目标后，下一步是进行系统级设计。
在这个阶段，设计团队将产品的功能要求转化为具体的电路设计方案。
在设计方案中，需要定义电路的整体架构、模块划分和接口设计。
这个阶段需要综合考虑各种因素，包括功耗、性能、面积和成本等。
三、芯片级设计阶段系统级设计完成后，接下来是进行芯片级设计。
在这个阶段，设计团队将系统级设计中的每个模块进行具体的电路设计和优化。
这个过程中需要使用专业的EDA工具进行电路设计和仿真。
同时，还需要进行逻辑综合、布图和时序分析等步骤，以确保电路的正确性和稳定性。
四、物理设计阶段在芯片级设计完成后，下一步是进行物理设计。
在这个阶段，设计团队将芯片级设计转化为实际的物理布局。
这个过程中需要进行布线规划、功耗优化和时序收敛等步骤。
同时，还需要考虑布局的面积、功耗和产能等因素。
五、验证与测试阶段物理设计完成后，需要对设计进行验证和测试。
这个阶段包括功能验证、时序验证和功耗验证等。
验证工作需要使用专业的验证工具和方法，以确保设计的准确性和稳定性。
同时，还需要进行可靠性测试和产能测试，以确保产品的性能和质量。
六、制造和封装阶段验证和测试通过后，设计团队将进行芯片的制造和封装。
在这个阶段，需要选择合适的制造工艺和封装方式，并进行芯片的批量生产。
制造和封装过程中需要考虑工艺的兼容性和成本的控制，以确保产品的质量和可行性。
七、芯片调试与发布最后一个阶段是芯片调试和发布。
CORRECTIONS TO SOLUTIONS MANUALIn the new edition, some chapter problems have been reordered and equations and figure refer-ences have changed. The solutions manual is based on the preview edition and therefore must be corrected to apply to the new edition. Below is a list reflecting those changes.The “NEW” column contains the problem numbers in the new edition. If that problem was origi-nally under another number in the preview edition,that number will be listed in the“PREVIEW”column on the same line.In addition,if a reference used in that problem has changed,that change will be noted under the problem number in quotes. Chapters and problems not listed are unchanged.For example:NEW PREVIEW--------------4.18 4.5“Fig. 4.38” “Fig. 4.35”“Fig. 4.39” “Fig. 4.36”The above means that problem4.18in the new edition was problem4.5in the preview edition.To find its solution, look up problem 4.5 in the solutions manual. Also, the problem 4.5 solution referred to “Fig. 4.35” and “Fig. 4.36” and should now be “Fig. 4.38” and “Fig. 4.39,” respec-tively._____________________________________________________________________________ CHAPTER 3NEW PREVIEW--------------3.1 3.83.2 3.93.3 3.113.4 3.123.5 3.133.6 3.143.7 3.15“From 3.6” “From 3.14”3.8 3.163.9 3.173.10 3.183.11 3.193.12 3.203.13 3.213.14 3.223.15 3.13.16 3.23.17 3.2’3.18 3.33.19 3.43.20 3.53.21 3.63.22 3.73.23 3.103.24 3.233.25 3.243.26 3.253.27 3.263.28 3.273.29 3.28 CHAPTER 4NEW PREVIEW--------------4.1 4.124.2 4.134.3 4.144.4 4.154.5 4.164.6 4.174.7 4.18“p. 4.6” “p. 4.17”4.8 4.194.9 4.204.10 4.214.11 4.224.12 4.234.13 4.24“p. 4.9” “p. 4.20”4.14 4.1“(4.52)” “(4.51)”“(4.53)” “(4.52)”4.15 4.24.16 4.34.17 4.44.18 4.5“Fig. 4.38” “Fig. 4.35”“Fig. 4.39” “Fig. 4.36”4.19 4.6“Fig 4.39(c)” “Fig 4.36(c)”4.20 4.74.21 4.84.22 4.94.23 4.104.24 4.114.25 4.254.26 4.26“p. 4.9” “p. 4.20”CHAPTER 5NEW PREVIEW--------------5.1 5.165.2 5.175.3 5.185.4 5.195.5 5.205.6 5.215.7 5.225.8 5.235.9 5.15.10 5.25.11 5.35.12 5.45.13 5.55.14 5.65.15 5.75.16 5.85.17 5.95.18 5.10“Similar to 5.18(a)” “Similar to 5.10(a)”5.19 5.115.20 5.125.21 5.135.22 5.145.23 5.15CHAPTER 6NEW PREVIEW--------------6.1 6.76.2 6.86.3 6.9“from eq(6.23)” “from eq(6.20)”6.4 6.106.5 6.11“eq (6.52)” “eq (6.49)”6.6 6.16.7 6.26.8 6.36.9 6.46.10 6.56.11 6.66.13 6.13“eq (6.56)” “eq (6.53)”“problem 3” “problem 9”6.16 6.16“to (6.23) & (6.80)” “to (6.20) & (6.76)”6.17 6.17“equation (6.23)” “equation (6.20)”CHAPTER 7NEW PREVIEW--------------7.27.2“eqn. (7.59)” “eqn. (7.57)”7.177.17“eqn. (7.59)” “eqn. (7.57)7.197.19“eqns 7.66 and 7.67” “eqns 7.60 and 7.61”7.217.21“eqn. 7.66” “eqn. 7.60”7.227.22“eqns 7.70 and 7.71” “eqns. 7.64 and 7.65”7.237.23“eqn. 7.71” “eqn. 7.65”7.247.24“eqn 7.79” “eqn 7.73”CHAPTER 8NEW PREVIEW--------------8.18.58.28.68.38.78.48.88.58.98.68.108.78.118.88.18.98.28.108.38.118.48.138.13“problem 8.5” “problem 8.9”CHAPTER 13NEW PREVIEW--------------3.17 3.17“Eq. (3.123)” “Eq. (3.119)”CHAPTER 14 - New Chapter, “Oscillators”CHAPTER 15 - New Chapter, “Phase-Locked Loops”CHAPTER 16 - Was Chapter 14 in Preview Ed.Change all chapter references in solutions manual from 14 to 16. CHAPTER 17 - Was Chapter 15 in Preview Ed.Change all chapter references in solutions manual from 15 to 17. CHAPTER 18 - Was Chapter 16 in Preview Ed.NEW PREVIEW--------------18.316.3“Fig. 18.12(c)” “Fig. 16.13(c)”18.816.8“Fig. 18.33(a,b,c,d)” “Fig. 16.34(a,b,c,d)”Also, change all chapter references from 16 to 18.。
关于集成电路的四个阶段
嘿，说起集成电路这玩意儿，它的发展史简直可以拍成一部科幻大片，从无到有，从小到大，每个阶段都充满了惊喜和刺激。
让我来给你揭秘一下集成电路的四个阶段，保证让你听得津津有味！
首先，咱们得从第一阶段说起，那就是“诞生阶段”。
这个阶段，集成电路就像是刚出生的小宝宝，小小的，萌萌的，只有几个晶体管挤在一起。
那时候的工程师们，就像是一群超级细心的保姆，小心翼翼地呵护着这些“电子婴儿”，生怕它们有个三长两短。
接着，我们来到了第二阶段，也就是“成长阶段”。
这时候的集成电路，就像是进入了青春期的少年，开始疯狂长个儿，晶体管数量蹭蹭往上涨。
这个阶段的集成电路，已经开始在电子世界中展现出它的肌肉了，从计算器到电脑，哪里都有它的身影。
然后，咱们来到了第三阶段，也就是“成熟阶段”。
这时候的集成电路，就像是变成了社会的中流砥柱，不仅个头大，而且功能强，晶体管数量已经多到数不过来了。
这个阶段的集成电路，已经可以在手机、电脑这些设备里独当一面，成为了电子世界的“大力士”。
最后，我们来到了第四阶段，也就是“创新阶段”。
这个阶段的集成电路，就像是穿越到了未来，开始玩起了各种高科技。
纳米技术、量子计算，这些都是它的拿手好戏。
这时候的集成电路，已经不再是简单的“大力士”，而是变成了智慧与力量并存的“超级英雄”。
总之，集成电路的这四个阶段，就像是看一部超级英雄的成长史，从出生到成为地球的守护者，每个阶段都充满了奇迹。
下次当你拿起手机或者打开电脑的时候，别忘了，里面的集成电路可是经历了无数次的进化，才变成了今天这个样子！。
集成电路设计与Verilog语言Part4-Structural Level Modeling刘素娟电子信息与控制工程学院liusujuan@RTL Level DesignRTL (Register Transfer Level)¾结构级（门级）¾数据流级¾行为级Part4-Structural Level Modeling 3直接描述电路的结构，可使用：¾内置门：and, or, not …¾开关级: nmos, pmos, cmos, tran …¾用户自定义的结构(UDP)¾模块实例: Sub-module 单元优点：直观缺点：要已知电路的结构应用：描述电路结构级建模（Structural Level Modeling ）verilog 内置基元Verilog26个内置基元分类如下： 多输入门(6)and, nand, or, nor, xor, xnor 多输出门(2)buf, not 三态门(4)bufif0, bufif1, notif0, notif1 上拉、下拉电阻(2)pullup, pulldownMOS 开关(6)cmos, nmos, pmos, rcmos, rnmos, rpmos双向开关(6) tran, tranif0, tranif1, rtran, rtranif0, rtranif1Part4-Structural Level Modeling5多输入门(and or)与门(and)、或门(or)有一个标量输出端和多个标量输入端端口列表中第一个为输出端口，其余为输入端口¾and (Output, Input,...) Logical AND ¾or (Output, Input,...)Logical OR ¾nand (Output, Input,...) logical AND inverter ¾nor (Output, Input,...) Logical OR inverter ¾xor (Output, Input,...) Logical exclusive OR ¾xnor (Output, Input,...) Logical exclusive OR inverter 例：and U_and (out,in1,in2);or U_or (out,in1,in2,in3,in4);xor U_xor (out,in1,in2);nand (out,in1,in2); //no instance name与门(and)、或门(or) 真值表Part4-Structural Level Modeling 7多输出门（buf not ）缓冲门和非门：一个标量输人端和多个标量输出，端口列表中最后一个为输人端口，其余为输出端口¾not (Output,...Input)Inverter ¾buf (Output,...Input)Bufferbuf b1(out1,in); //one output not n1(out2,in); //one outputbuf b1_2out (out3,out4,in); //2 outputs not (out1, in);//no instance name缓冲门(buf)、非门(not) 真值表buf notoutinoutin三态门三态逻辑门：带控制端的缓冲门或者非门；一个标量输入，一个标量输出，一个使能信号；使能信号有效传递数据，否则输出为高阻抗z¾bufif0 (Output, Input, Enable)¾bufif1 (Output, Input, Enable)¾notif0 (Output, Input, Enable)¾notif1 (Output, Input, Enable)Part4-Structural Level Modeling9三态门（bufif/notif）三态门（bufif/notif）真值表Part4-Structural Level Modeling11上拉(pullup)下拉电阻(pulldown)上拉电阻和下拉电阻是一类只有一个端口的（输出端）的器件模型，作用是改变其输出端的值：上拉电阻将输出置为1，下拉电阻将输出置为0。
