《先进VLSI技术：中后端面试精选455问》详细介绍VLSI设计和制造的基本原理，内容涵盖VLSI设计中的多个关键领域，如静态时序分析、CMOS设计和布局、物理设计自动化、VLSI电路测试，以及FPGA原型设计和ASIC设计中使用的工具。章末附有中端和后端面试**问题及解答，可帮助读者更好地理解和应用VLSI设计知识。

目录
第？1？章 静态时序分析 1
1.1 时序组件 2
1.2 串扰 5
1.3 静态时序分析 6
1.4 单调性及其类型 6
1.5 问题与解答 7
参考文献 32
第？2？章 CMOS设计和布局 33
2.1 引言 34
2.2 CMOS设计流程 35
2.3 棍棒图 35
2.4 设计规则 37
2.5 布局设计规则 44
2.6 问题与解答 46
参考文献 58
第？3？章 物理设计自动化 59
3.1 介绍 60
3.2 物理设计自动化的单元类型 60
3.3 问题与解答 62
参考文献 80
第？4？章 VLSI电路测试 81
4.1 介 绍 82
4.2 电路测试 82
4.3 问题与解答 84
参考文献 96
第？5？章 杂项 97
5.1 电子学分支 98
5.2 问题与解答 99
参考文献 167
附录 169
附录A 数字IC型号 170
附录B Verilog HDL中使用的关键字、系统任务和编译指令列表 171

第1章静态时序分析
　　静态时序分析（STA）是一种验证设计时序是否满足要求，而无需模拟整个电路的仿真方法。
　　高性能集成电路传统上以其工作频率为特征。为了衡量电路在指定速度下运行的能力，需要在设计过程中测量其在多个步骤中的延迟能力。静态时序分析在促进电路时序的快速和相对准确的测量中，发挥着至关重要的作用。
　　1.1时序组件
　　时序组件是电子设备中*普遍的组件之一，几乎每个复杂设计都需要它们，没有它们，我们的电子设备将无法正常工作。基本的时序组件包括时钟信号、石英晶体、晶体振荡器、时钟发生器、时钟频率、时钟倍频器、时钟树、时钟相位、时钟门控、时钟抖动、时钟延迟等。
　　1.时钟信号
　　在电子学中，特别是在同步数字电路中，时钟信号是一种在高电平和低电平之间振荡的特定类型信号，该信号就像一个节拍器，用于协调数字电路的动作序列。
　　时钟信号可以通过不同的方式产生，但它们都发源于晶体谐振器。晶体谐振器通常被称为晶振。晶振的工作原理是，将电压施加到晶振的电极上，晶振的晶格结构发生弯*变形，石英晶体因为结构变形而产生一定的电荷，电荷量的增加使其产生振动，从而输出稳定的频率信号，该信号即为时钟信号。
　　时钟信号是用于触发时序逻辑器件的信号。
　　2.石英晶体
　　石英晶体是将一整块石英按照一定的切割方式切割成石英晶片，再在石英晶片表面涂银，并将其安装在金属板上。石英晶体的物理尺寸和形状必须精确切割，因为尺寸和形状决定了晶体产生的振荡频率。
　　一旦晶体被切割成型，就不能在其他频率下使用。石英晶体常用作晶振的材料，因为石英晶体产生的频率能抵抗温度变化。如果使用电阻和电容组成内部振荡器，则温度变化会影响振荡器的行为，导致输出频率发生变化。
　　3.晶体振荡器
　　晶体和振荡电路组合在同一个封装中时，通常称为晶体振荡器。晶体振
　　1.1时序组件3
　　荡器是一种电子振荡电路，利用压电材料的机械谐振来产生具有精确频率的电信号。
　　晶体振荡器具有正弦输出，通常使用在目标芯片中具有内部定时功能的集成振荡器或片上锁相环（PLL）。
　　晶体振荡器*常见的输出是占空比为50%的方波。通常，该时钟信号被固定在一个恒定的频率上，时序组件响应于该时钟信号，在每个时钟周期的上升沿或下降沿变为活动状态。
　　4.时钟发生器
　　时钟发生器是一种电子振荡电路，产生时钟信号，用于同步电路。时钟发生器将振荡器与一个或多个PLL、输出分频器和输出缓冲器组合在一起。当需要多个频率，并且目标集成电路都在同一板上或同一FPGA中时，时钟发生器和时钟缓冲器非常有用。
　　在一些应用中，FPGA/ASIC有用于“数据路径”“控制路径”和“内存控制器接口”的多个时钟域，因此需要多个*特的参考频率。在大多数情况下，振荡器位于时钟发生器的外部，但是为了减少材料成本和复杂性并获得其他优势，将振荡器与时钟发生器合并到同一封装中变得越来越普遍。
　　时钟发生器有许多不同类型，每种都针对不同性能和成本等进行了优化，具体的优化方向取决于应用场景。
　　5.时钟频率
　　时钟频率通常指处理器的时钟发生器可以生成脉冲的频率，这些脉冲用于同步其组件的操作，并用作处理器速度的指标，以每秒的时钟周期或其等效单位赫兹（Hz）来衡量。
　　6.时钟倍频器
　　许多现代微型计算机使用时钟倍频器，将较低频率的外部时钟乘以微处理器的适当时钟倍率，使CPU能够以比计算机其他部分更高的频率运行，在CPU不需要外部因素（如内存或输人/输出）的情况下，获得性能增益。
　　7.时钟树
　　时钟信号在物理设计中的实现结果被形象地称之为时钟树，时钟树将时钟信号从一个共同点分配给所有需要的元素，使每个元素都几乎同时接收到时钟信号。
　　8.时钟相位
　　大多数复杂的集成电路（IC）使用时钟信号来同步电路的不同部分，其循环速度比*坏情况下的内部传播延迟要慢。在某些情况下，执行可预测操作需要多个时钟周期。随着集成电路变得越来越复杂，向所有电路提供准确同步的时钟的问题变得越来越困难。这种复杂芯片的卓越示例是微处理器，它是现代计算机的核心组件，依赖于晶体振荡器提供的时钟。
　　（1）单相时钟：所有时钟信号都在1根导线上有效地传输。
　　（2）双相时钟：同步电路中时钟信号分布在2根线上，每根线都有不重叠的脉冲。一般情况下，一根线称为“相位1”或>1”，另一根线携带“相位2”或>2”信号。
　　（3）四相时钟：一些早期集成电路使用四相逻辑，需要四相时钟输人，由四个*立的、不重叠的时钟信号组成。
　　9.时钟门控
　　时钟门控是许多同步电路中使用的一种流行技术，用于减少动态功耗。时钟门控通过向电路添加更