进入21世纪以来，以片上系统（System on Chip，SoC）为代表的数字集成电路技术进入了飞速发展阶段。SoC技术经过工业界、学术界的深入研究与反复实践，其兼顾软件灵活性与硬件高效性的优势已经日益显著并获得了广泛认可。随着半导体制造工艺技术的进步，单颗SoC的晶体管集成规模不断扩大。与此同时，随着SoC技术的应用场景变得更为广泛，SoC所需集成的功能日趋复杂化。因此，掌握复杂SoC的设计能力尤为重要。近年来，我国半导体行业暴露出“缺芯少魂”的软肋。虽然历经数年的努力追赶，我国已经基本掌握了半导体行业的关键技术，但一些关键技术仍与世界一流水平存在差距，实现我国半导体行业的“自主可控”道阻且长。与此同时，随着我国信息技术水平的不断深化与发展，集成电路产业已经成为我国国民经济持续增长、高新技术不断取得新进展的重要支柱。可以预见，在未来相当长的时间里，芯片技术仍是制约我国发展的“卡脖子”关键技术。然而，我国半导体行业面临技术水平相对落后、关键技术依赖国际产业链、国内现有从业人员技术水平参差不齐、国内相关人才储备不足的困境。在可预见的未来，我国面临半导体行业与世界其他国家脱钩的风险。因此，加快我国半导体行业关键技术人才的培养迫在眉睫。目前我国缺少以工程实践为导向的关于SoC技术的教材与参考书，基于多年来的科研与教学经验，我们发现国内高等院校中数字集成电路领域的理论知识与工程实践存在一定脱节。本书的编写初衷是在数字SoC设计领域，架构一座连接本科生、研究生教学课程至工业界成熟解决方案的桥梁，形成从理论知识到工程实践的清晰脉络。因此，本书所希望覆盖的读者人群包括完成微电子与集成电路专业基础课程学习的高年级本科生、从事数字SoC设计方向研究的研究生与相关领域的初期从业人员。数字集成电路设计并非初学者可以在短时间内快速入门的专业，一方面，它既要求从业人员具备扎实的学科基础知识，以此来分析现有的设计案例，掌握成熟的电子设计自动化工具；另一方面，它又要求从业者具备丰富的实践经验，通过大量的工程实践不断加深对理论的理解。本书的编写风格紧紧围绕以上理念展开。第1章对数字集成电路与SoC进行介绍，第2～4章关于数字SoC设计基础的内容主要面向刚刚进入本领域学习的人员，如本科生、低年级研究生。第1章针对行业发展历史与基础性知识进行了翔实的介绍，对高年级本科生专业课中与数字集成电路设计相关的内容进行了针对性的知识回顾。第2～4章针对数字SoC设计过程中的硬件描述语言与电子设计自动化工具进行了详细的入门介绍，已经具备数字集成电路基础知识的初学者可以参考其中的案例进行一定的初步摸索实践。第5章针对数字SoC设计中的关键步骤、难点内容进行了针对性的详细讲解。该章的知识性与技术性内容非常深入，不再赘述浅显的知识或常见的问题，因此该章适合高年级的研究生或具备一定开发经验的从业人员进行学习和参考。第6章与第7章讲述基于FPGA与ASIC的数字SoC设计，以简单的片上系统设计项目为案例，对数字SoC设计的流程进行了讲解。这两章内容适合已经完成前5章学习的研究生或具备SoC设计经验的从业人员进行学习和参考。本书凝结了北京理工大学集成电路与电子学院微电子技术研究所SoC团队近10年的集体智慧与经验，全书由王卫江统稿，由王卫江、薛丞博、高巍、张靖奇共同执笔完成。感谢同事王兴华老师、高巍老师与薛丞博老师提供数字SoC设计领域丰富的工程实践经验总结与多年科研教学材料。感谢来自SoC课题组的博士研究生张靖奇，硕士研究生李泽英、朱翔宇、张拓锋、李志慧、宣卓、黄彦杰、何祥、陈任阳、孟庆旭、刘美兰、孔繁聪、蒲康然、李鸿烁、周炜然、蒋宇杰等同学对本书的编写和出版工作做出的积极努力。由于篇幅有限，对于本书中提及与引用的参考文献作者无法一一列出致谢，他们的工作为本书提供了强有力的理论和工程实践的支撑。在此，向他们一并致以由衷的感谢！由于时间仓促，不足与错误之处望读者批评指正！王卫江2023年3月
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