电子电路版图设计基础 杨斯 利尼格 芯片设计 芯片版图 版图设计 物理设计 电子设计自动化 EDA 印制电路板

商品名称：

电子电路版图设计基础

作 者：

（德）杨斯·利尼格（Jens Lienig），（德）于尔根·舍布尔（Juergen Scheible）著；雷鑑铭，王真译

市 场 价：

109.00元

ISBN 号：

978-7-111-75578-4

出版日期：

2024年6月第1版第1次印刷

开 本：

184mm×240mm ·15.5印张·363千字

出 版 社：

机械工业出版社

译者序

原书序

原书前言

第1章 引言1

1.1 电子技术1

1.1.1 印制电路板技术2

1.1.2 混合技术4

1.1.3 半导体技术5

1.2 集成电路10

1.2.1 重要性和特点10

1.2.2 模拟、数字和数模混合电路11

1.2.3 摩尔定律和设计差异13

1.3 物理设计16

1.3.1 主要设计步骤16

1.3.2 集成电路的物理设计17

1.3.3 印制电路板的物理设计19

1.4 本书的动机和结构20

参考文献22

第2章 专业知识：从硅到器件23

2.1 集成电路制造基础23

2.2 硅基材料24

2.3 光刻25

2.3.1 基础原理25

2.3.2 光刻胶26

2.3.3 光掩模和曝光26

2.3.4 对齐和对准标记28

2.3.5 物理设计参考29

2.4 成像误差29

2.4.1 套刻误差29

2.4.2 边缘偏移30

2.4.3 衍射效应31

2.4.4 物理设计参考32

2.5 氧化物层的涂覆和结构化33

2.5.1 热氧化34

2.5.2 沉积氧化34

2.5.3 刻蚀氧化结构34

2.5.4 局部氧化36

2.5.5 物理设计参考37

2.6 掺杂38

2.6.1 背景38

2.6.2 扩散39

2.6.3 离子注入40

2.6.4 物理设计参考41

2.7 硅层的生长和结构化43

2.7.1 同质外延43

2.7.2 异质外延和多晶硅45

2.7.3 物理设计参考46

2.8 金属化46

2.8.1 基本原理46

2.8.2 无平坦化的金属化结构48

2.8.3 平坦化的金属化结构49

2.8.4 物理设计参考52

2.9 CMOS标准工艺54

2.9.1 基本原理：场效应晶体管54

2.9.2 工艺选项57

2.9.3 FEOL：创建器件58

2.9.4 BEOL：连接器件61

参考文献62

第3章 技术桥梁：接口、设计规则和库63

3.1 电路数据：原理图和网表64

3.1.1 电路的结构描述64

3.1.2 电路描述中的理想化65

3.1.3 电路表示：网表和原理图66

3.2 版图数据：层和多边形69

3.2.1 版图数据的结构69

3.2.2 如何阅读版图视图72

3.2.3 图形操作74

3.3 掩模数据：布局后处理78

3.3.1 概述78

3.3.2 芯片加工79

3.3.3 掩模版图80

3.3.4 版图到掩模制备81

3.4 几何设计规则84

3.4.1 技术约束与几何设计规则84

3.4.2 基本的几何设计规则85

3.4.3 程序化几何设计规则88

3.4.4 裸片装配规则89

3.5 库90

3.5.1 工艺设计包和基本器件库91

3.5.2 单元库92

3.5.3 印制电路板设计库94

参考文献96

第4章 物理设计的方法：模型、风格、任务和流程97

4.1 设计流程97

4.2 设计模型102

4.2.1 三维设计空间102

4.2.2 Gajski-Kuhn Y图104

4.3 设计风格106

4.3.1 全定制和半定制设计106

4.3.2 自上而下、自下而上和中间相遇设计110

4.4 设计任务与工具111

4.4.1 创造：综合111

4.4.2 检查：分析112

4.4.3 消除缺陷：优化113

4.5 物理设计优化与约束113

4.5.1 优化目标113

4.5.2 约束范畴113

4.5.3 物理设计优化114

4.6 模拟和数字设计流程115

4.6.1 模拟和数字设计截然不同115

4.6.2 模拟设计流程118

4.6.3 数字设计流程120

4.6.4 混合信号设计流程120

4.7 模拟设计自动化的愿景122

4.7.1 “连续”版图设计流程122

4.7.2 “自下而上与自上而下”的版图设计流程124

参考文献125

第5章 物理设计的步骤：从网表生成到布局后处理126

5.1 使用硬件描述语言生成网表126

5.1.1 概述和历史126

5.1.2 元素和示例127

5.1.3 流程128

5.2 使用符号设计输入生成网表129

5.2.1 概述129

5.2.2 元素和示例129

5.2.3 网表生成132

5.3 物理设计的主要步骤133

5.3.1 分区和布局规划134

5.3.2 布局138

5.3.3 布线140

5.3.4 使用符号压缩的物理设计143

5.3.5 使用标准单元的物理设计144

5.3.6 印制电路板的物理设计145

5.4 验证149

5.4.1 基本原理150

5.4.2 形式验证153

5.4.3 功能验证：仿真153

5.4.4 时序验证155

5.4.5 几何验证：DRC、ERC156

5.4.6 提取和LVS158

5.5 布局后处理161

参考文献163

第6章 模拟IC设计的特殊版图技术164

6.1 方块电阻：用正方形计算164

6.2 阱166

6.2.1 实施166

6.2.2 击穿电压168

6.2.3 电压相关间距规则168

6.3 器件：版图、连接和尺寸169

6.3.1 场效应晶体管（MOSFET）169

6.3.2 电阻173

6.3.3 电容175

6.3.4 双极型晶体管177

6.4 单元生成器：从参数到版图179

6.4.1 概述179

6.4.2 示例180

6.5 对称的重要性182

6.5.1 绝对精度和相对精度：巨大的区别182

6.5.2 通过匹配器件获得对称性183

6.6 版图匹配概念184

6.6.1 内部器件边缘效应的匹配概念185

6.6.2 未知梯度的匹配概念190

6.6.3 外部器件边缘效应的匹配概念193

6.6.4 已知梯度的匹配概念193

6.6.5 方向相关效应的匹配概念194

6.6.6 匹配概念总结196

参考文献197

第7章 解决物理设计中的可靠性问题198

7.1 硅中的寄生效应198

7.1.1 衬底去偏置198

7.1.2 注入少数载流子201

7.1.3 闩锁效应203

7.1.4 p-n结的击穿电压（又称阻断能力）205

7.2 表面效应206

7.2.1 寄生通道效应206

7.2.2 热载流子注入208

7.3 互连寄生209

7.3.1 线路损耗210

7.3.2 信号失真210

7.3.3 串扰212

7.4 过电压保护212

7.4.1 静电放电（ESD）212

7.4.2 天线效应221

7.5 金属中的迁移效应224

7.5.1 电迁移225

7.5.2 热迁移226

7.5.3 应力迁移227

7.5.4 缓解电迁移229

7.5.5 缓解热迁移和应力迁移232

参考文献233

《电子电路版图设计基础》涵盖了版图设计的基本知识，涉及物理设计（通常应用于数字电路）和模拟版图。这些知识提供了版图设计师必须具备的批判思维和洞察力，以便将电路设计期间产生的结构描述转换为用于 IC/PCB 制造的物理版图。《电子电路版图设计基础》介绍了将硅转化为功能器件的技术诀窍，以了解版图所涉及的技术（第 2 章）。以这些核心技术知识为基础，后续章节深入探讨物理设计的特定约束和具体技术，例如接口、设计规则和库（第 3 章）、设计流程和模型（第 4 章）、设计步骤（第5章）、模拟设计细节（第 6 章），最后是可靠性测量（第 7 章）。

    《电子电路版图设计基础》适合电路设计人员阅读，也可作为高等院校集成电路科学与工程、电子科学与技术、微电子学与固体电子学等专业的高年级本科生和研究生的教材和参考书。

Jens Lienig是德国德累斯顿工业大学机电与电子设计研究所所长。他获得了多芯片模块计算机辅助物理设计领域的博士学位，并受聘于弗吉尼亚大学夏洛茨维尔分校和康考迪亚大学蒙特利尔分校，担任研究员。之后，他在Tanner Research公司和Robert Bosch GmbH公司担任项目经理。

Juergen Scheible是德国罗伊特林根大学电子设计自动化的全职教授。他在德国卡尔斯鲁厄理工学院获得了电气工程博士学位。1992～2010年，他在德国Robert Bosch GmbH公司汽车电子部门工作。他是ASIC设计的高级工程师，担任集成电路和混合设计流程改进的项目经理，并担任EDA工具管理总监。他还是集成电路版图设计部门的负责人。

译者简介