纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计 (美)Sandip Kundu等著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Sandip Kundu等著 著

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• CMOS集成电路
• 可制造性设计
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• VLSI
• 半导体
• 工艺优化
• 设计规则
• 物理设计
• 可靠性

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030400345

商品编码：29330597186

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计

定价：58.00元

作者：(美)Sandip Kundu等著

出版社：科学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787030400345

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》的内容包括：CMOSVLSI电路设计的技术趋势；半导体制造技术；光刻技术；工艺和器件的扰动和缺陷分析与建模；面向可制造性的物理设计技术；测量、制造缺陷和缺陷提取；缺陷影响的建模和合格率提高技术；物

目录

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章　绪论
　1.1　技术趋势：延续摩尔定律
　　1.1.1　器件的改进
　　1.1.2　材料科学的贡献
　　1.1.3　深亚波长光刻
　1.2　可制造性设计
　　1.2.1　DFM的经济价值
　　1.2.2　偏差
　　1.2.3　对基于模型的DFM方法的需求
　1.3　可靠性设计
　1.4　小结
　　参考文献
第2章　半导体制造
　2.1　概述
　2.2　图形生成工艺
　　2.2.1　光刻
　　2.2.2　刻蚀技术
　2.3　光学图形生成
　　2.3.1　照明系统
　　2.3.2　衍射
　　2.3.3　成像透镜系统
　　2.3.4　曝光系统
　　2.3.5　空间像与缩小成像
　　2.3.6　光刻胶图形生成
　　2.3.7　部分相干
　2.4　光刻建模
　　2.4.1　唯象建模
　　2.4.2　光刻胶的完全物理建模
　2.5　小结
　　参考文献
第3章　工艺和器件偏差：分析与建模
　3.1　概述
　3.2　栅极长度偏差
　　3.2.1　光刻导致的图形化偏差
　　3.2.2　线边缘粗糙度：理论与特性
　3.3　栅极宽度偏差
　3.4　原子的波动
　3.5　金属和电介质厚度偏差
　3.6　应力引起的偏差
　3.7　小结
　　参考文献
第4章　面向制造的物理设计
　4.1　概述
　4.2　光刻工艺窗口的控制
　4.3　分辨率增强技术
　　4.3.1　光学邻近效应修正
　　4.3.2　亚分辨率辅助图形
　　4.3.3　相移掩膜
　　4.3.4　离轴照明
　4.4　DFM的物理设计
　　4.4.1　几何设计规则
　　4.4.2　受限设计规则
　　4.4.3　基于模型的规则检查和适印性验证
　　4.4.4　面向可制造性的标准单元设计
　　4.4.5　减小天线效应
　　4.4.6　DFM的布局与布线
　4.5　高级光刻技术
　　4.5.1　双重图形光刻
　　4.5.2　逆向光刻
　　4.5.3　其他高级技术
　4.6　小结
　　参考文献
第5章　计量、制造缺陷以及缺陷提取
　5.1　概述
　5.2　工艺所致的缺陷
　　5.2.1　误差来源的分类
　　5.2.2　缺陷的相互作用及其电效应
　　5.2.3　粒子缺陷建模
　　5.2.4　改善关键区域的版图方法
　5.3　图形所致缺陷
　　5.3.1　图形所致缺陷类型
　　5.3.2　图形密度问题
　　5.3.3　图形化缺陷建模的统计学方法
　　5.3.4　减少图形化缺陷的版图方法
　5.4　计量方法
　　5.4.1　测量的精度和容限
　　5.4.2　CD计量
　　5.4.3　覆盖计量
　　5.4.4　其他在线测量
　　5.4.5　原位计量
　5.5　失效分析技术
　　5.5.1　无损测试技术
　　5.5.2　有损测试技术
　5.6　小结
　　参考文献
第6章　缺陷影响的建模以及成品率提高技术
　6.1　概述
　6.2　缺陷对电路行为影响的建模
　　6.2.1　缺陷和故障的关系
　　6.2.2　缺陷-故障模型的作用
　　6.2.3　测试流程
　6.3　成品率提高
　　6.3.1　容错技术
　　6.3.2　避错技术
　6.4　小结
　　参考文献
第7章　物理设计和可靠性
　7.1　概述
　7.2　电迁移
　7.3　热载流子效应
　　7.3.1　热载流子注入机制
　　7.3.2　器件损坏特性
　　7.3.3　经时介电击穿
　　7.3.4　缓解HCI引起的退化
　7.4　负偏压温度不稳定性
　　7.4.1　反应-扩散模型
　　7.4.2　静态和动态NBTI
　　7.4.3　设计技术
　7.5　静电放电
　7.6　软错误
　　7.6.1　软错误的类型
　　7.6.2　软错误率
　　7.6.3　面向可靠性的SER缓解与修正
　7.7　可靠性筛选与测试
　7.8　小结
　　参考文献
第8章　可制造性设计：工具和方法学
　8.1　概述
　8.2　IC设计流程中的DFx
　　8.2.1　标准单元设计
　　8.2.2　库特征化
　　8.2.3　布局、布线与虚拟填充
　　8.2.4　验证、掩膜综合与检测
　　8.2.5　工艺和器件仿真
　8.3　电气DFM
　8.4　统计设计与投资回报率
　8.5　优化工具的DFM
　8.6　面向DFM的可靠性分析
　8.7　未来技术节点的DFx
　8.8　结束语
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《纳米级CMOS超大规模集成电路设计与优化：突破摩尔定律的挑战》 书籍简介 在集成电路（IC）技术飞速发展的浪潮中，CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺一直是推动摩尔定律不断前进的核心动力。从早期百纳米级的晶体管，到如今数十纳米甚至趋近于原子尺度的纳米级器件，CMOS工艺的每一次进步都标志着半导体工业的一次重大飞跃。本书《纳米级CMOS超大规模集成电路设计与优化：突破摩尔定律的挑战》聚焦于这一前沿领域，深入探讨在纳米尺度下，如何设计、制造和优化超大规模集成电路（VLSI），以应对日益严峻的技术挑战，并持续推动计算能力的指数级增长。 本书旨在为半导体工程师、研究人员以及对前沿集成电路技术感兴趣的学界人士提供一个全面而深入的视角。它不仅涵盖了纳米级CMOS器件物理、电路设计原理和制造工艺的最新进展，更着重于分析和解决在极小尺寸下出现的各种新颖问题，以及探索突破当前技术瓶颈的创新策略。 第一部分：纳米级CMOS器件物理与特性 本部分将为读者奠定坚实的纳米级CMOS器件物理基础。我们将首先回顾CMOS器件的基本工作原理，并重点分析随着特征尺寸缩小到纳米级别，传统理想模型所面临的局限性。 短沟道效应的加剧与控制： 在纳米级晶体管中，源漏势垒的控制能力受到栅极电场的制约越来越小，漏电流显著增加，阈值电压下降并发生波动。本书将详细解析这些短沟道效应，如DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）、阈值电压滚降（Threshold Voltage Roll-off）等，并介绍各种提高栅控效应的技术，例如采用高介电常数（High-k）栅介质材料、金属栅极、多栅结构（如FinFET、GAAFET）等。读者将深入理解这些先进器件结构如何有效地改善栅极对沟道的控制能力，从而抑制短沟道效应，实现更高的性能和更低的功耗。 量子效应的显现： 随着器件尺寸的不断缩小，电子的波粒二象性变得更加显著，量子效应开始在器件性能中扮演重要角色。本书将探讨这些量子效应，包括量子隧穿（Quantum Tunneling）引起的漏电流、量子限制（Quantum Confinement）对载流子输运的影响，以及量子化的能级。理解这些效应对于精确建模和设计具有至关重要的意义。 载流子输运特性： 在纳米通道中，载流子的输运不再是简单的朗道扩散模型可以描述的。高电场下的载流子速度饱和（Velocity Saturation）、高场效应（Hot Carrier Effects）以及表面散射（Surface Scattering）等现象将严重影响器件的性能和可靠性。本书将深入分析这些复杂的输运机制，并探讨如何通过材料选择、掺杂技术和器件结构优化来改善载流子迁移率，提升器件速度。 新材料与新结构的应用： 为应对传统硅基CMOS技术的物理极限，本书还将介绍当前研究的热点，如应变硅（Strained Silicon）、III-V族半导体材料（如Ge、InGaAs）在CMOS器件中的应用潜力，以及二维材料（如石墨烯、二硫化钼）等新型材料为下一代超大规模集成电路带来的可能性。 第二部分：纳米级CMOS超大规模集成电路设计挑战与策略 纳米级CMOS器件的特性变化给VLSI电路设计带来了前所未有的挑战。本部分将深入探讨这些挑战，并提出相应的创新设计策略。 功耗与性能的权衡： 随着集成度的提高和特征尺寸的缩小，静态功耗（漏电）成为一个不容忽视的问题。同时，为了满足日益增长的应用需求，电路的性能必须不断提升。本书将详细分析纳米级CMOS电路的动态功耗和静态功耗的来源，并介绍多种降低功耗的技术，例如多电压域设计（Multi-Voltage Domain Design）、动态频率调整（Dynamic Frequency Scaling）、体偏置技术（Body Biasing）、以及先进的低功耗设计方法学。同时，我们将探讨如何在功耗和性能之间找到最佳的平衡点。 时序收敛与信号完整性： 在高密度、高频率的VLSI设计中，时序收敛（Timing Convergence）变得异常困难。信号延迟（Signal Delay）、串扰（Crosstalk）、反射（Reflection）等信号完整性（Signal Integrity）问题在高密度互连网络中尤为突出。本书将分析这些问题产生的根源，并介绍先进的时序分析工具和时序优化技术，包括时钟树综合（Clock Tree Synthesis）、布线调度（Routing Scheduling）、以及信号隔离技术等。 可靠性与变异性： 纳米级器件的物理尺寸极小，对制造工艺的微小偏差非常敏感，这导致了显著的器件变异性（Variability）。阈值电压漂移、器件参数波动等都会对电路的性能和功能产生不可预测的影响。此外，诸如热陷阱（Hot Carrier Injection, HCI）、栅氧化层击穿（Gate Oxide Breakdown）、以及电迁移（Electromigration）等可靠性问题在纳米尺度下更为严峻。本书将深入分析这些变异性和可靠性问题，并介绍各种设计和验证方法，以提高电路的鲁棒性，确保其长期可靠运行。 新兴设计范式： 面对传统设计方法的局限性，本书将介绍一些新兴的设计范式，例如存内计算（In-Memory Computing）、类脑计算（Neuromorphic Computing）以及量子计算接口设计等，它们有望为突破当前技术瓶颈提供新的思路。 第三部分：纳米级CMOS制造工艺与可制造性设计（DFM） 先进的制造工艺是实现纳米级CMOS VLSI的关键。本部分将聚焦于先进的制造技术，并强调可制造性设计（Design for Manufacturability, DFM）在整个设计流程中的重要性。 先进光刻技术： 随着特征尺寸的不断缩小，传统的干式光刻（Dry Lithography）已难以满足需求。本书将深入探讨浸没式光刻（Immersion Lithography）、多重曝光（Multi-patterning）以及极紫外光（EUV）光刻等先进光刻技术，并分析它们在纳米级制造中的原理、挑战与应用。 材料工程与沉积/刻蚀技术： 高k栅介质、金属栅极、应变工程以及新一代互连材料（如Co、Ru）等的制备，都需要高度精确的材料工程和先进的沉积（Deposition）、刻蚀（Etching）技术。本书将介绍这些关键制造步骤的最新进展，以及它们对器件性能和可靠性的影响。 可制造性设计（DFM）的集成： 为了应对制造过程中的复杂性和变异性，DFM已经成为VLSI设计不可或缺的一部分。本书将详细阐述DFM的核心理念，包括规则检查（DRC）、布局后验证（Post-Layout Verification）、工艺感知设计（Process-Aware Design）、以及通过优化版图布局（Layout）和线宽控制（Line-Width Control, LWC）来提高良率的策略。读者将学习如何在设计初期就考虑制造的可行性和鲁棒性，从而有效降低制造成本和提高生产效率。 先进封装技术： 随着芯片尺寸的逼近极限，先进封装技术（如3D IC、Chiplets）正变得越来越重要，它们能够通过异构集成来提升整体性能和集成度。本书将对这些新兴的封装技术进行介绍，并探讨它们与纳米级CMOS器件设计之间的协同作用。 结论 《纳米级CMOS超大规模集成电路设计与优化：突破摩尔定律的挑战》一书，旨在为读者提供一个关于纳米级CMOS VLSI设计与制造的深度探索之旅。通过对器件物理、电路设计、制造工艺以及可制造性设计的全面讲解，本书将帮助读者深刻理解当前半导体技术面临的机遇与挑战，并掌握应对这些挑战的关键技术与策略。本书将引导读者超越传统的思维模式，拥抱创新，为下一代高性能、低功耗、高可靠性的集成电路设计贡献力量，从而继续推动信息技术革命的步伐。

评分☆☆☆☆☆

我最近沉迷于研究电路设计，尤其是那些能够做到如此精细程度的技术，简直令人惊叹。当我看到《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》这本书的时候，我立刻就被它的主题吸引住了。虽然我还没有深入到书中的每一个细节，但仅仅是目录和前言就勾勒出了一个宏大的蓝图，让我对如何将微观世界的精密操作转化为可行的、大规模生产的集成电路有了初步的认识。书名中的“可制造性设计”这几个字，对我来说就像是指明灯一样，因为它直接触及了我一直以来在理论学习和模拟实践中遇到的一个核心难题：理论上的完美设计，在实际的晶圆厂里是否能够顺利地制造出来？而这本书似乎就是要填补这个知识鸿沟，让我理解那些在纳米尺度下，微小的几何形状、材料特性，甚至生产过程中的各种细微偏差，是如何影响最终的芯片良率和性能的。我特别期待书中能够详细阐述如何将这些潜在的制造挑战提前考虑到设计阶段，比如通过优化版图布局、选择合适的工艺参数、甚至是设计内置的自检和修复机制，来规避那些可能导致失效的物理因素。这种前瞻性的设计理念，对于提升芯片设计的鲁棒性和经济性至关重要，也恰恰是我在学习过程中常常感到困惑和渴望解答的地方。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的关注，很大程度上源于我一直以来对集成电路制造过程中所面临的挑战的兴趣。当看到《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》这个书名时，我立刻被它所提出的核心概念所吸引。在我看来，即使是最先进的电路设计理念，如果不能有效地转化为可大规模生产的物理实体，那么其意义也将大大减弱。这本书似乎正是聚焦于这一关键的“连接”环节，它不仅仅是关于电路的逻辑功能，更是关于如何在设计之初就充分考虑制造的可行性和效率。我非常期待书中能够深入探讨那些影响纳米级CMOS器件良率的关键工艺因素，例如光刻的精度、刻蚀的均匀性、以及材料的纯度等等，以及设计师如何通过调整版图布局、器件模型和设计规则，来最大程度地降低这些因素带来的负面影响。这种“设计以制造为导向”的思维模式，在我看来是提升芯片生产效率和降低成本的根本途径，而这本书无疑为我提供了一个深入学习和理解这一重要领域的绝佳机会，让我能够更全面地认识到，一个成功的芯片背后，需要设计与制造的深度融合。

评分☆☆☆☆☆

我一直对纳米级CMOS超大规模集成电路的复杂性和精密性感到着迷，而《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》这本书，让我对这个领域的认识提升到了一个新的高度。我还没有完全深入到书中的每一个技术细节，但它所强调的“可制造性设计”这个概念，已经在我脑海中留下了深刻的印象。我之前可能更侧重于电路的功能性和性能优化，但这本书让我意识到，一个再完美的理论设计，如果无法在实际的制造过程中实现，那么它的价值就大打折扣。我非常期待书中能够详细讲解，在如此微观的尺度下，哪些设计因素会直接影响到芯片的良率，例如版图的密度、走线的宽度和间距、以及晶体管的尺寸和形状等等。更重要的是，我希望能理解如何通过主动的设计策略，来规避这些潜在的制造风险。这种“设计与工艺协同”的思路，在我看来是现代集成电路设计中不可或缺的一部分，它不仅关乎到产品的最终成败，也直接影响到研发的效率和成本。这本书的出现，无疑为我提供了一个系统学习和理解这一关键领域的机会。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我被这本书的深度和广度深深震撼了。虽然我还在逐步消化其中的概念，但已经能够感受到它在集成电路设计领域所扮演的关键角色。尤其是“可制造性设计”这个核心理念，在我看来，是现代高端芯片制造的基石。我一直对那些能够集成数亿甚至上百亿晶体管的微小芯片感到不可思议，它们是如何在如此小的空间内协调工作，并且能够大规模、稳定地生产出来的？这本书似乎就为我揭示了这背后的奥秘。它不仅仅是关于如何画出电路图，更是关于如何让电路图真正落地，变成能够被物理制造出来的产品。我特别感兴趣的部分是书中可能探讨的那些与工艺相关的设计规则，以及如何识别和避免那些容易导致制造问题的设计模式。在实验室里，我们往往可以专注于理论上的最佳解决方案，但一旦进入到实际的晶圆生产线，各种物理限制和工艺窗口就会变得无比重要。这本书应该能够帮助我们更好地理解这些限制，并学会如何在设计之初就加以考虑，从而减少后期因为制造问题而产生的昂贵迭代。它所传达的这种“设计为制造而生”的理念，对于所有从事集成电路研发的人来说，都是极其宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在探索更前沿的芯片设计技术，而《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》这本书，可以说是为我打开了一扇通往更深层理解的大门。虽然我还没有完全读完，但仅从其主题就可以看出，它关注的是一个在芯片制造过程中至关重要的环节——可制造性设计。我一直对那些能够将复杂电路集成到如此微小尺寸中的技术感到着迷，而生产过程中的各种挑战，比如光刻、刻蚀、薄膜沉积等，都是决定最终产品能否成功量产的关键。这本书似乎就是要系统地讲解，如何在设计阶段就将这些制造上的限制和可能性考虑进去。我特别期待书中能够详细阐述一些具体的案例，比如如何通过优化版图布局来减少应力集中、如何设计更具容忍度的电路来应对光刻误差，或者如何选择合适的材料来提高工艺的稳定性。这些细节对于提升芯片的良率、降低生产成本、以及最终确保产品的可靠性都起着决定性的作用。在我看来，这本书不仅仅是技术手册，更是一种思维方式的引导，教会我们如何从一个更全局、更实际的角度去思考芯片设计。