目前集成电路制造工艺已经进入超深亚微米和纳米时代，与此相应的是芯片规模也越来越大，因此芯片的设计也越来越复杂。上两章介绍的全定制设计虽然能够提高设计的性能、减小芯片的面积，但设计周期会很长，所以主要用来进行模拟电路的设计，而针对呈几何级数增长的数字电路，这种方法显然已经不再适用，需要采用一种利用可重复使用IP库的设计方法，这种方法可以缩短设计周期，保证设计一次成功，从而降低芯片成本。标准单元库是IP库中最基本、使用最广泛的一种。所谓基于标准单元的设计就是针对一个指定的工艺，只需要设计和验证一次单元，然后就可以重复利用这些标准单元许多次，并且使用的是自动布局布线工具，不再是人工考虑芯片设计中的各种因素，从而分摊了设计成本，缩短了设计过程并使设计自动化，因此基于标准单元的设计在现代集成电路中被普遍采用。
所谓标准单元库是集成电路设计过程中所需的单元符号库、单元逻辑库、版图库、电路性能参数库、功能描述库和器件模型参数库等的总称。在整个集成电路设计过程中，从系统级描述、逻辑综合、逻辑功能模拟，到时序分析、验证，直至版图设计中的自动布局、布线，都必须有一个内容丰富、功能完整的标准单元库的支持。由此可见，标准单元库是IC设计的基础，为整个设计流程的各个阶段提供支持，对集成电路的性能、功耗、面积和成品率等等都是至关重要的。
为了确保标准单元库在后续不断被使用过程中能够适应各种具体情况，在标准单元库建立的过程中需要考虑一些因素，概括起来主要是电压、温度和工艺偏差3方面。
电压就是指该标准单元库所使用的电源电压和输入电压范围，如本章所介绍的D508项目所使用的标准单元库的电源电压为：VDD-VSS=5.5V；输入电压范围为（VSS-0.3V）～（VDD+0.3V）。
温度通常指的是结温，而不是指环境温度，由于封装和散热等原因，结温通常会比环境温度高，一般会选择-40℃～125℃。
工艺偏差是肯定存在的，一般加工线都会提供3种工艺条件：较好的条件（Worst-Case Fast）、典型条件（Norminal）和较差的条件（Worst-CaseSlow）。
考虑以上3方面的因素，进行标准单元性能的仿真，可以得到跟实际情况比较吻合的各项性能指标。
另外低功耗已经成为目前集成电路设计中考虑最多的因素，因此利用标准单元设计方法设计集成电路过程中的功耗评估也成为一项重要工作，并且也跟标准单元的设计比较紧密，这里简单介绍一下。
一个基于标准单元方法设计的集成电路总的功耗通常分成交流功耗（ACPower）和直流功耗（DCPower）两大部分。
1.交流功耗：
CMOS电路中的交流功耗是很小的，主要包括一些寄生电容的充放电所引起的功耗，这部分交流功耗可以用以下表达式来表示：
P=C*V2*f
其中，C为频繁进行充放电的总的电容大小；V为工作电压；f为电容充放电的频率。
可以把以上交流功耗分成两部分来计算。
1）芯片内部的功耗。通常可以用以下公式来计算：(www.xing528.com)
Pi=PG*N*f*A
其中，PG为每一个门的功耗，每个标准单元库建立的时候都会提供这样一个数据，即某个典型的标准门在某一个频率下的平均预估功耗；N为该芯片的总的门数；f为时钟频率；A为电路的活动因子，即在某个时候电路中数据变化的比例，这是一个跟具体应用相关的参数。
2）I/O端口的功耗。这部分功耗主要指芯片输出负载产生的功耗，可以用以下公式来计算。
Pe=VDD2*CL*f*A
其中，VDD就是芯片的电源电压；CL为总的芯片输出负载电容；f为最大的输出变化频率，通常为芯片时钟频率的一半；A为输出节点变化的百分比因子。
2.直流功耗：
对于CMOS电路，直流功耗主要体现在CMOS输入端口在把TTL电平转换成CMOS电平过程中产生的功耗，这个功耗跟该CMOS端口的设计紧密相关，因此在设计输入端口时要充分考虑这一点。
本章主要介绍标准单元库中的版图库。
标准单元版图库中的单元包含以下几个的技术特点：
1）都是一个个具有规则外形的单元，其核心内容是单元的版图，各单元的规模应相近。
2）所有单元遵循同一工艺设计规则，当工艺发生变化时，标准单元库必须修改或重建。
3）用标准单元实现的版图都是把单元排列成行，形成一种图形比较规则的版图结构。
上面已经提到，使用这些标准单元版图库的工具是EDA工具中的自动布局布线工具，目前采用比较多的是Synopsys公司的Astro、Cadence公司的Silicon Ensemble等。不管是哪一家公司的哪一种布局布线工具，其最基本的原理只有两种：基于网格的布线和基于设计规则的布线。
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