三维集成电路设计 9787111433514 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美华斯利斯，美伊比，缪旻，于民，金玉丰 著

图书标签:

• 三维集成电路
• 集成电路设计
• VLSI
• 封装技术
• 半导体
• 电子工程
• 微电子学
• 3D IC
• 先进封装
• 异构集成

店铺： 北京文博宏图图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111433514

商品编码：29336304235

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名：三维集成电路设计

定价：58.00元

作者：(美)华斯利斯,(美)伊比,缪旻,于民,金玉丰

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787111433514

字数：311000

页码：209

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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在21世纪的前十年结束时，基于三维集成技术的“摩尔定律”时代就悄然来临了。具备多个有源器件平面的三维集成电路(3一DIc)，有望提供结构紧凑、布线灵活、传输高速化且通道数多的互连结构，从而为Ic设计者们提供突破“互连瓶颈”的有效手段，而且还能够有效集成各种异质材料、器件和信号处理形式，成为三维集成技术发展的主要方向之一。本书是世界上三维集成电路设计方面的本专著，既有一定的理论深度，又有较高的可读性。它系统、严谨地阐释了集成电路三维集成的设计技术基础，包括3一DIC系统的工艺、互连建模、设计与优化、热管理、3一D电路架构以及相应的案例研究，提出了可以高效率解决特定设计问题的解决方案，并给出了设计方面的指南。

本书是一本的技术参考书，适用的读者范围包括：超大规模集成电路(VLSI)设计工程师，微处理器和系统级芯片的设计者以及相关电子设计自动化(EDA)软件的开发者，微机电及微系统集成方面的设计开发者，以及微电子行业中对未来技术走向高度敏感的管理者和投资者。本书也可以作为相关专业研究生的教材和教师的教辅参考书籍。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《微电子器件物理与工艺》 简介 本书旨在深入探讨微电子器件的物理原理、设计方法以及制造工艺，为读者构建起从基础理论到实际应用的完整知识体系。随着电子技术的飞速发展，微电子器件的性能不断提升，尺寸日益缩小，这背后是对器件物理机制的深刻理解和精湛工艺的极致追求。本书将带领读者一同探索半导体材料的奥秘，理解不同晶体管器件的工作原理，掌握先进的制造流程，并展望未来的发展趋势。 第一部分：半导体器件基础 本部分将从最基础的半导体材料入手，介绍其独特的电学和光学特性，以及掺杂对载流子浓度的影响。我们将详细阐述p-n结的形成、特性以及在各种器件中的应用，包括二极管和整流器。随后，我们将进入场效应晶体管（FET）的世界，重点讲解MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的工作原理，包括其阈值电压、沟道形成、漏极电流与栅极电压的关系等。我们将深入分析不同类型的MOSFET，如NMOS和PMOS，以及其在数字和模拟电路中的应用。此外，双极结型晶体管（BJT）也将得到详尽的介绍，包括其工作模式、电流增益以及在放大电路中的作用。本书将力求用清晰的语言和丰富的图例，帮助读者理解这些微观世界的运行规律。 第二部分：微电子器件设计 在掌握了器件的物理基础后，本部分将聚焦于微电子器件的设计。我们将介绍CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，这是当今绝大多数集成电路设计的基础。通过CMOS反相器，读者将理解其结构、工作原理以及能量消耗特性。我们将进一步探讨CMOS逻辑门的设计，包括AND、OR、NAND、NOR等基本逻辑门，以及触发器、寄存器等更复杂的时序逻辑电路的构建。数字逻辑设计的EDA（电子设计自动化）工具在本书中也将得到介绍，包括逻辑综合、布局布线等基本流程，帮助读者了解现代集成电路设计的实际操作。对于模拟电路设计，我们将探讨运算放大器（Op-amp）的设计原理，包括其输入级、增益级和输出级的设计，以及如何通过反馈实现稳定的电压或电流输出。还会有对滤波器、振荡器等模拟模块设计的初步介绍，为读者打下坚实的模拟设计基础。 第三部分：微电子器件制造工艺 电子器件的诞生离不开精密的制造工艺。本部分将详细讲解集成电路制造的关键步骤。我们将从硅衬底的制备开始，介绍晶圆的生长和切割过程。随后，我们将深入讲解光刻（Lithography）技术，这是将电路图形转移到硅片上的核心工艺，包括掩模版制作、曝光和显影等环节。蚀刻（Etching）技术，用于选择性地去除不需要的材料，也将被详细介绍，包括干法蚀刻和湿法蚀刻的原理及应用。薄膜沉积（Thin Film Deposition）是构建器件多层结构的关键，我们将讲解化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等技术，以及不同材料（如氧化硅、氮化硅、金属）的沉积方法。离子注入（Ion Implantation）是用于掺杂半导体材料的重要工艺，我们将阐述其原理和控制掺杂浓度的技术。最后，我们将介绍金属互连（Metallization）工艺，用于在器件之间建立电气连接，包括多层金属布线以及通孔（Via）的形成。本书将强调这些工艺步骤之间的相互依赖和精密度要求，以及它们如何共同决定最终器件的性能和良率。 第四部分：先进器件与未来展望 随着摩尔定律的推进，器件尺寸不断缩小，新的物理效应和设计挑战也随之涌现。本部分将对一些先进的微电子器件进行介绍，如FinFET（鳍式场效应晶体管），它通过三维的栅极结构来更好地控制沟道，有效缓解了短沟道效应。此外，还会介绍多栅器件（Multi-Gate Transistors）的优势，以及新材料（如III-V族半导体、二维材料）在未来器件中的应用潜力。功耗管理是当前和未来电子设备面临的重要问题，本书将简要探讨低功耗设计技术，包括动态功耗和静态功耗的分析与优化。最后，我们将展望微电子器件的未来发展趋势，例如在人工智能、物联网、5G通信等领域的应用驱动下，对新型存储器、高性能处理器、传感器等器件的需求将如何推动技术革新，以及量子计算、神经形态计算等新兴领域的潜在影响。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 理解半导体材料的基本性质和p-n结的原理。 掌握MOSFET和BJT等基本半导体器件的工作原理和特性。 了解CMOS逻辑门和基本数字电路的设计方法。 熟悉模拟电路设计中的基本模块，如运算放大器。 理解集成电路制造过程中的关键工艺步骤，如光刻、蚀刻、沉积和注入。 认识先进半导体器件的特点及其在现代电子技术中的作用。 对微电子器件的未来发展趋势有初步的认识。 适用读者 本书适合于电子科学与技术、微电子学、集成电路设计、通信工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事微电子器件研发、设计和制造的工程师和科研人员。对于对半导体技术感兴趣的读者，本书也将提供一个扎实入门的平台。 本书力求理论与实践相结合，在讲解基本原理的同时，也穿插了对实际应用和设计考量的讨论，旨在培养读者解决实际问题的能力，并激发他们对微电子技术创新研究的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是教科书级别的典范，那种沉稳又不失现代感的封面配色，第一次在书店看到时就被牢牢吸引住了。那种厚重感，不是那种空洞的页数堆砌，而是实实在在的知识分量带来的踏实感。我记得我当时是想找一本能系统梳理“先进封装技术”的入门读物，结果翻开这本后，发现它对基础理论的阐述极其到位，绝不是那种只堆砌新名词的浮夸之作。尤其对那种复杂的物理效应，比如热管理和信号完整性在三维结构中的独特挑战，作者的处理方式非常细腻。他们没有直接跳到最尖端的工艺流程，而是花了很大篇幅去夯实读者对半导体物理和材料特性的理解，这一点我非常欣赏。读起来感觉像是在聆听一位经验丰富的老教授在慢条斯理地为你剖析一个宏大工程的每一个关键节点，既有高度的理论概括，又不失工程实践中的具体考量。对于初涉此领域的学生或者想转型的工程师来说，这本书无疑提供了一个坚实可靠的知识地基，避免了很多人容易陷入的“只见树木不见森林”的误区。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的技术评审人员，我最看重技术书籍的“前瞻性”和“批判性思维的引导”。这本书在这两方面都表现得相当出色。它不仅详尽介绍了现有成熟的技术路线图，更重要的是，它敢于探讨当前技术瓶颈和未来潜在的颠覆性方向。例如，在讨论Chiplet（小芯片）集成策略时，它并没有被现有的互联标准所束缚，而是提出了对未来光互连和类脑计算架构下三维设计范式的思考。这种引导读者跳出既有框架的思维方式，对于培养下一代IC设计人才至关重要。我发现，很多国内的教材往往停留在对国际标准和现有工艺的简单翻译和复述，而这本书则展现出一种积极的、探索性的研究视角。它就像一面镜子，映照出我们现有设计思维中的不足，并指引我们去思考如何构建一个更高效、更绿色的计算未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格和排版布局，给我的阅读感受是出乎意料的“友好”。尽管主题是高度专业且复杂的，但译者（或者原作者）在表述上却保持了一种惊人的清晰度和准确性。复杂的术语总能得到恰到好处的解释，图表的设计也极具匠心，很多原本需要反复揣摩的抽象概念，通过一个精心绘制的截面图立刻豁然开朗。我特别喜欢它在章节末尾设置的“关键概念回顾”和“思考题”，这强迫读者在完成阅读后进行主动的知识内化，而不是被动接受信息流。很多技术书籍的阅读过程是枯燥且费力的，但跟随这本书的思路前行，就像在一位博学的向导带领下，探索一个精密而宏伟的微观世界。它不仅教会了我“做什么”，更重要的是，它培养了我“如何学习”这种复杂技术的能力，这对我后续的自我学习和团队知识分享都产生了深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，如果用一个词来形容，那就是“抽丝剥茧”。我过去读过几本关于微电子设计与封装的书籍，很多都为了追求“新颖性”，对早期的关键技术点一带而过，导致我对一些底层概念的理解始终有隔阂。然而，这本著作在讲述从平面到垂直过渡的关键技术时，其逻辑的连贯性和过渡的平滑性令人赞叹。它没有简单地罗列各种TSV（硅通孔）技术，而是循序渐进地分析了不同TSV结构（如埋入式、直接式）在电学特性和机械可靠性上的取舍。特别是关于3D IC中热耗散问题的讨论，作者引用了大量的实验数据来佐证其理论模型，而不是仅仅停留在公式推导。这种严谨的学术态度和对工程细节的把控，让我确信自己正在阅读一本具有长期参考价值的经典之作。读完后，我对整个三维异构集成的全景图有了更清晰、更成熟的认知。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个高强度的项目收尾阶段接触到这本书的，说实话，当时我的心态是比较焦虑的，急需找到一些快速解决实际问题的参考资料。这本书最让我惊喜的地方在于，它对“设计流程自动化”和“设计规则检查（DRC）”部分的讲解，简直就是一部实战手册。它不仅仅停留在“需要做”的层面，而是深入到了“怎么做”以及“为什么这么做”的深层逻辑。比如在讲解跨层布线优化时，它引用的案例和图示，直观到让人一眼就能明白不同堆叠方案对良率的影响。更重要的是，作者似乎非常理解读者在面对日益微缩和复杂化设计时的痛点，他们提供的优化策略既具有前瞻性，又充分考虑了当前主流制造工艺的局限性。我甚至发现书里的一些仿真验证方法的描述，可以立即套用到我手头正在使用的EDA工具链中，这种即学即用的感觉，大大提升了我攻克技术难关的信心。它不像一些理论书那样高高在上，而是真正扎根于工程实践的土壤。