前言

近年来，随着人工智能技术的迅速发展，高性能集成电路芯片作为智能应用的实现载体成为关键核心，其中尤其以数字集成电路为主的算力芯片需求十分迫切，推动了相关集成电路设计人才的需求增长。然而，结合国际国内环境，集成电路设计一直是我国所面临重要的“卡脖子”技术之一，培养高水平的集成电路设计人才是我国实现科技自立自强必须完成的重要环节。

根据教学实际需要，并结合我国相关教材图书现状情况可以发现，目前很多图书主要围绕设计软件工具、硬件描述语言介绍、寄存器传输级设计与验证或者基于FPGA的数字系统设计等内容展开，相对缺乏重点体现数字集成电路的基础电路级设计实践实验方面的教材。本书的突出特色为不仅包括数字集成电路设计方法、流程和工具的介绍，更加注重电路级设计实践实例，从数字集成电路的基础反相器设计出发，尽可能全面包括数字集成电路基础逻辑电路的尺寸设计、结构设计、性能优化、功耗和可靠性分析等多方面基础性的内容。

本书循序渐进、步步深入，引导读者完成更加复杂的电路结构，包括加法器、乘法器和存储器等。同时，本书适当引入近年来的最新研究成果，例如存算一体电路设计等，期望读者直观学习新型数字集成电路设计方法。本书主要注重实验实践细节，适当减少了理论分析方面的介绍。因此，本书可作为相关专业本科生的数字集成电路设计理论课程的配套实验教材或相关技术人员的参考资料。

本书在成稿过程中主要采用了编著者近年来在中山大学和清华大学相关院系开展数字集成电路设计等相关课程的教学实践经验，在经过多次修订以及和学生讨论反馈后，最终选定了本书呈现的实验实践案例。然而，数字集成电路设计领域的发展十分迅速，特别是目前新型人工智能应用对芯片性能和能效的需求正在急剧增长，以及集成电路工艺技术的持续进步，本书所呈现的实验实践方法和内容势必会在未来技术发展中得到迭代更新。尽管如此，我们依然认为在目前及今后一段时间内，培养学生掌握本书所要求的数字集成电路的基础电路级设计能力十分必要，这为今后构建从应用、系统、架构、微架构、电路设计和后端设计等全面完整的数字集成电路设计能力打下重要基础。

本书中实验得到了中山大学若干研究生和本科生的支持，包括钟佰清、李晓杰、麦扬湛、张创豪、张奕聪、王旺广、王培林、黄海秋、卢韬、聂埕旋、卫宇坤、张铂昀等，在此一并致谢。尽管已经尽可能反复确认本书的所有内容，但是本领域的技术发展日新月异，加上时间仓促，书中一定还存在不完善之处，恳请广大读者和同人不吝指教。期待本书的出版能够抛砖引玉，愿与各位同行专家共同努力，为我国集成电路设计人才培养和行业发展做出更大贡献。

编著者

2025年6月