21世纪，世界全面进入信息时代。作为信息产业的支柱，超大规模集成电路（VeryLargeScale Integration, VLSI）的设计和制造在推动经济发展、社会产业结构和生活方式的变革中的作用日益增长。

从20世纪50年代开始，集成电路制造技术经历了从小规模集成（SSI) 、中规模集成（MSI）到大规模集成（LSI）阶段，乃至进入超大规模集成（VLSI）和甚大规模集成（Ultra Large Scale Integration,ULSI)阶段。尤其在过去的30年中，集成电路几乎完全遵循摩尔定律发展，即集成电路的集成度每隔18个月就翻一番。进入20世纪90年代以及21世纪以后，其设计规模由VLSI、ULSI向G规模集成（Giga-Scale Integration,GSI)的方向发展，于是，越来越多的功能，甚至是一个完整的系统都能够被集成到单个芯片之中。电子系统设计已从板上系统（System on Board,SoB)、多芯片模块（Multi-Chip Modules,MCM)进入到系统级芯片（System on Chip,SoC)时代。

集成电路的飞速发展体现出如下特点： 特征尺寸越来越小，芯片面积越来越大，单片上的晶体管数目越来越多，时钟频率越来越高，电源电压越来越低，布线层数越来越多，I/O引线越来越多。美国半导体工业协会SIA组织给出了1997年到2009年美国集成电路工艺发展趋势。随着集成度的提高，芯片内部晶体管数目越来越多，集成电路设计的复杂性越来越高，传统的手工设计和适应小规模的设计模式已经不再适用。为了设计复杂的大规模集成电路，人们越来越借助于电子设计自动化（EDA）工具。因此，越来越多的人致力于研究集成电路计算机辅助设计的算法，并且将这些算法集成到EDA工具中。

在集成电路的设计过程中，物理设计（或版图设计）是其中最费时的一步。它是VLSI设计过程中的一个重要环节，也是目前超大规模集成电路计算机辅助设计技术中最重要、最活跃的研究领域之一。它要把每个元件的电路表示转换成几何表示，同时，元件间的线网也被转换成几何连线图形。电路的几何表示叫版图，版图设计要符合与制造工艺有关的设计规则要求。版图设计可以有许多不同的模式，从对布局布线位置的限制和对布局模块的限制来分，可分为如下几种常用的模式： 积木块模式（Building Block Layout,BBL)、标准单元模式（Standard Cell)、门阵列模式（Gate Array)和门海模式（Sea-of-Gates)等。布图设计自动化指根据电路性能和工艺水平的要求，自动完成电路元件或功能单元在芯片上的安置，实现它们所需要的互连关系，并尽可能使得电路占有的面积最小或性能最优。布图设计的输入是电路的元件说明和网表（可用原理图说明），其输出是设计好的版图。

由于物理设计的复杂性，整个布图过程往往被分为划分（Partition) 、布图规划（Floorplanning) 、布局（Placement）和布线（Routing)等若干子步骤进行，每一步骤完成整个物理设计的一个子功能。物理设计阶段划分为上面几个子阶段，必然导致整个物理设计过程也是一个反复迭代求解的过程。随着工艺尺寸的不断减小和集成复杂度的增加，集成电路设计者面临全新的挑战，也给EDA研究人员提出了更高的要求。

本书对物理设计各个阶段的最新理论与算法进行了介绍，并将作者的研究成果融入到其中，可以使读者，特别是从事VLSI CAD领域的研究人员对集成电路物理设计领域的发展和研究趋势有一个全面的了解，从而为我国集成电路的发展做出应有的贡献。

作 者2009年5月