数字集成电路读书笔记——第1章:引论

发布网友发布时间：2024-10-02 05:04

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热心网友时间：2024-10-29 06:30

本文详细介绍了数字集成电路的基础知识，主要包括抽象层级、芯片面积与良率、扇入与扇出以及电路性能的评估等方面。

在数字电路中，抽象层级从底层到顶层分为多个层次，包括硬件、门级、宏单元、模块和系统级。

芯片面积和良率是衡量集成电路设计的关键参数。通过公式(1)可以估算每片晶圆上的完整芯片数目，其中晶圆直径Dw和芯片面积Ac是关键因素。公式(2)用于估算良率，与单位面积的缺陷数量AcDPA和与工艺复杂度有关的参数α成反比。

扇出表示连接到驱动门输出端的负载门数目，最大扇出数量需要保证单元的静态和动态性能满足技术要求。扇入则定义为门的输入数目，扇入较大时会降低静态和动态特性。

电路性能的评估主要关注延迟和功耗。延迟定义为门对输入端信号变化的响应时间，公式(4)描述了环振电路的振荡周期，公式(3)给出了RC网络的瞬态响应时间。功耗分为峰值功耗和平均功耗，由公式(4)和(5)定义。静态功耗和动态功耗分别与静态导电通路和开关频率有关。

一阶RC网络的传播延时可以用公式(3)计算，而功耗与能量消耗相关，能量-延时积(E-D)是综合考虑速度和功耗的标准。对于RC网络，施加阶跃信号时，信号源提供的总能量由公式(6)计算，其中一半能量存储在电容上，另一半转化为热能。