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前言

在当今信息化的社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论是在军事还是民用上,它已起着不可替代的作用。集成电路产业是全球范围内的核心高科技产业之一，具有战略性和市场性双重特性。在国防和国家安全领域，集成电路起着维护国家利益，捍卫国家主权的关键作用；在经济建设和增强综合国力的过程中，集成电路又是核心竞争力的具体表现。自20世纪中期以来，集成电路产业遵循摩尔定律飞速发展。集成电路产业的兴起奠定了现代信息技术的基石，现代信息技术正迅速地改变世界人们的生活方式，没有半导体技术突飞猛进的发展就没有信息技术日新月异的变化。

集成电路后端设计技术是集成电路设计中的关键技术，宇航级、军用级和高性能级芯片都需要先进的后端设计技术来支撑。目前我国集成电路后端设计能力远落后于国外发达国家，而且高端的后端设计技术基本被少数几个发达国家的集成电路设计公司所垄断，因此发展和提高我国集成电路后端设计能力具有打破国外技术垄断和封锁的重要意义。

本书主要内容

全书共有14章，第1～2章概述集成电路发展状况及后端设计方法，第3～14章讲解集成电路后端设计技术。

❑第1章简要介绍集成电路发展状况和重要性，使读者对集成电路行业有一个初步的了解。

❑第2章简要介绍集成电路后端设计方法和业界主流的后端设计工具，使读者对后端设计有广度上的认识。

第一部分后端全定制设计及实战

❑第3章讲解后端全定制设计之标准单元设计技术的理论知识。标准单元库是集成电路设计的基础，它的质量和性能对集成电路设计至关重要。具备自行设计标准单元库的后端设计能力能够大大提升集成电路的设计性能并对特殊需求的设计进行灵活优化。

❑第4章讲解后端全定制设计之标准单元电路设计技术。在CMOS工艺下，一个给定的逻辑功能可以通过多种电路结构来实现。该章将介绍几种比较常见的数字电路实现结构，使读者学习标准单元电路设计的设计方法。

❑第5章讲解后端全定制设计之标准单元电路设计实战。该章将讲解基于AMD公司的全定制时序单元HLFF的电路设计过程，使读者学习标准单元电路在实际工程应用中的基本设计技术。

❑第6章讲解后端全定制设计之标准单元版图设计技术。在完成单元电路的设计之后，就进入版图设计阶段。不管对于数字集成电路设计还是模拟混合集成电路设计，版图设计都是必不可少的重要设计环节。

❑第7章讲解后端全定制设计之标准单元版图设计实战。该章将介绍基于AMD公司的全定制时序单元HLFF的版图设计过程，该HLFF单元的版图设计环境基于TSMC130的制造工艺要求，使读者学习标准单元版图在实际工程应用中的基本设计技术。

❑第8章讲解后端全定制设计之标准单元特征化技术。对一个复杂芯片中的每一个模块，不论是简单的标准单元（如NAND、NOR等），还是复杂的定制设计模块（如RAM或处理器核等）都需要一个时序模型。

❑第9章讲解后端全定制设计之标准单元特征化实战。在设计完成标准单元的原理图和版图后，时序分析工具需要读取该单元的时序信息，比如综合工具需要知道单元的逻辑功能、单元实际的输入负载电容、在不同输入斜率和输出负载情况下单元的延时和功耗、单元的面积等，单元时序信息特征化就是用模拟仿真器来提取标准单元以上信息的过程。通过时序信息特征化提供单元的时序数据给多种时序分析工具使用。

第二部分后端半定制设计及实战

❑第10章讲解后端半定制设计之物理实现技术。当ASIC设计完成前端逻辑综合并生成了门级网表后，接下来的任务就是门级网表的物理实现，即把门级网表转换成版图（Layout），这个过程通常称为半定制后端设计。在半定制设计流程中，数字后端是指自动布局布线（Auto Place and Route，APR）物理实现。

❑第11章讲解后端半定制设计之OpenSparcT1-FPU布局布线实战。该章基于OpenSparcT1里浮点处理器单元（Floating-point Processor Unit，FPU）的物理实现来讲解布局布线设计过程，使读者学习半定制设计中布局布线在实际工程应用中的基本设计技术。

❑第12章讲解后端半定制设计之OpenSparcT1-FPU电压降分析实战。该章基于

OpenSparcT1里浮点计算单元部件（Floating-point processor unit，FPU）的物理实现结果讲解电压降分析过程，使读者学习半定制设计中电压降分析在实际工程中的应用。

第三部分静态时序分析及实战

❑第13章讲解静态时序分析技术。随着芯片尺寸的减小和集成度密集化的增强、电路设计复杂度的增加、电路性能要求的提高，它们都对芯片内的时序分析提出了更高的要求。静态时序分析是大规模集成电路设计中非常重要的一个环节，它能验证设计在时序上的正确性，并决定设计是否能够在要求的工作频率下运行。

❑第14章讲解静态时序分析实战。该章基于OpenSparcT1里浮点计算单元部件（Floating-point processor unit，FPU）的物理实现来讲解静态时序分析过程，使读者学习静态时序分析在实际工程中的应用。

最后，非常感谢我的导师张民选教授和项目指导老师李少青研究员传授我集成电路设计知识，同时感谢icdream论坛模拟部件设计板块版主吴占托先生为本书实战素材的运行环境提供的大力支持。在本书的编写过程中，得到了机械工业出版社华章分社的大力支持，在此，对他们表示诚挚的感谢。

集成电路设计领域的研究发展迅速，对许多问题作者并未作深入研究，一些有价值的新内容也来不及收入本书，加上作者知识水平和实践经验有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。