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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美华斯里斯 等 著

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• 三维集成电路
• 集成电路设计
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• 半导体
• 电子工程
• 封装技术
• 3D IC
• 微电子学
• 电路设计
• 机械工业出版社

店铺： 晚秋画月图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111433514

商品编码：29336814379

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)华斯里斯 等

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787111433514

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

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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《先进封装技术与三维集成电路设计》 内容概述： 本书深入探讨了现代集成电路设计与制造领域中的前沿技术，特别是三维集成电路（3D IC）的设计挑战、关键技术以及其在高性能计算、移动通信、人工智能等领域的广阔应用前景。全书围绕“从二维走向三维”这一核心主题，系统性地介绍了三维集成电路的起源、发展趋势、基本原理、关键技术、设计流程、测试验证以及未来发展方向。本书旨在为集成电路设计领域的工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一本全面、深入且实用的参考读物。 第一部分：三维集成电路的崛起与挑战 集成电路发展的必然趋势： 从摩尔定律的瓶颈谈起，分析传统二维平面集成电路发展面临的物理极限，如功耗密度、互连延迟、芯片尺寸限制等。 阐述三维集成电路作为超越摩尔定律（More than Moore）战略的重要组成部分，如何在垂直方向上拓展集成度，实现更高的性能和更低的功耗。 介绍三维集成电路在克服物理和技术挑战方面的潜力，例如缩短芯片间互连长度，提高带宽，实现更复杂的系统功能集成。 三维集成电路的定义与分类： 清晰界定三维集成电路的概念，区分不同类型的三维集成技术，包括： 多芯片封装（MCP）/系统级封装（SiP）： 将多个独立的裸片（die）通过堆叠或并排的方式集成到一个封装中，强调封装层面的互连。 三维堆叠（3D Stacking）： 将多个裸片通过垂直互连（如TSV - Through-Silicon Via）进行直接堆叠，实现芯片间的紧密集成。 单片三维集成（Monolithic 3D IC）： 在同一块硅片上通过多层晶体管和互连层构建三维结构，是技术复杂度最高的一种形式。 深入分析各类三维集成技术的优势、劣势、技术成熟度及其适用场景。 三维集成电路设计面临的核心挑战： 热管理： 垂直堆叠带来的高功率密度极易引发过热问题，分析热传导、热扩散机制，探讨散热设计策略，如热感知设计、散热材料应用等。 功耗问题： 堆叠层间的互连、TSV的寄生效应等都可能导致功耗增加，探讨低功耗设计方法，如功耗感知布局布线、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等。 信号完整性与电源完整性： 垂直互连的长距离和高密度可能导致串扰、信号反射、电源噪声等问题，分析信号/电源完整性分析工具和技术，如寄生参数提取、降噪技术等。 设计流程的复杂性： 传统二维设计流程难以直接应用于三维集成，需要全新的EDA工具、设计方法学和验证流程。 制造与测试的难度： TSV的加工、晶圆的键合与切割、以及三维结构芯片的测试验证都存在巨大的技术挑战。 第二部分：关键三维集成技术解析 垂直互连技术（TSV - Through-Silicon Via）： 详细介绍TSV的形成工艺，包括钻孔、填充、绝缘等步骤。 分析TSV的结构特点、尺寸、电阻、电容等关键参数，以及它们对电路性能的影响。 探讨不同TSV设计选项，如TSV的密度、布局、尺寸优化等，以平衡性能、成本和制造可行性。 分析TSV的制造成本、良率以及未来发展趋势（如微型TSV、高密度TSV）。 晶圆键合与叠层技术（Wafer Bonding & Stacking）： 介绍各种晶圆键合技术，包括直接键合（Direct Bonding）、暂存键合（Temporary Bonding）、金属键合（Metal Bonding）等，分析它们的原理、优缺点及适用场景。 深入讲解晶圆叠层（Wafer Stacking）工艺，包括从对准、键合到晶圆减薄（Backgrinding）和TSV互连的完整流程。 探讨不同叠层方式（如2.5D封装、3D封装）对芯片集成度和性能的影响。 介绍共晶键合（Eutectic Bonding）、瞬时键合（Transient Liquid Phase Bonding）等先进键合技术。 互连与封装技术： 分析三维集成电路中互连层（Interconnect Layers）的设计与制造，包括微凸点（Microbumps）、再分布层（RDL - Redistribution Layer）、硅穿孔（TSV）等。 介绍先进封装技术在三维集成中的作用，如扇出型晶圆级封装（FOWLP）、2.5D封装（Interposer-based 3D IC）以及真正的3D堆叠封装。 探讨封装材料的选择、封装结构的优化对于热管理、信号完整性和可靠性的重要性。 介绍高密度互连（HDI）技术、二维/三维混合互连技术。 第三部分：三维集成电路设计方法学与流程 三维集成电路的系统级设计： 强调三维集成电路设计不再是单个芯片的设计，而是整个系统的设计。 介绍从系统需求出发，如何进行多芯片的功能划分、协同设计和性能预测。 探讨如何将不同工艺、不同功能的芯片（如CPU、GPU、内存、FPGA、ASIC）有效集成到三维结构中。 新的EDA工具与设计流程： 分析传统二维EDA工具在三维设计中的局限性，并介绍支持三维集成的EDA工具的发展。 重点介绍三维布图规划（3D Floorplanning）、三维布局布线（3D Placement & Routing）、三维时钟树综合（3D Clock Tree Synthesis）等关键设计步骤。 探讨三维设计的层次化方法，如何处理不同层级的设计信息和约束。 介绍三维设计中的功耗感知和热管理感知设计方法。 三维集成电路的验证与测试： 分析三维结构带来的验证挑战，如复杂的模型、巨大的设计规模、难以实现的扫描链等。 介绍三维集成电路的仿真、形式验证、功耗分析、热分析等验证方法。 探讨三维芯片的测试策略，包括裸片测试、堆叠芯片测试、系统级测试等。 介绍故障模型、故障仿真、故障诊断在三维测试中的应用。 分析TSV和键合接口的测试难点。 第四部分：三维集成电路的应用与未来展望 高性能计算与数据中心： 分析三维集成电路在提升CPU、GPU、AI加速器等高性能计算芯片性能、降低功耗方面的作用。 探讨如何通过三维堆叠实现高带宽内存（HBM），解决“内存墙”问题。 介绍三维集成电路在服务器、高性能工作站中的应用。 移动通信与消费电子： 分析三维集成电路在5G/6G通信芯片、射频前端模块、智能手机SoC中的应用。 探讨如何通过三维集成实现更小的尺寸、更高的性能和更低的功耗，满足移动设备的需求。 介绍三维集成在可穿戴设备、物联网（IoT）设备中的潜在应用。 人工智能与机器学习： 重点分析三维集成电路在神经网络加速器、AI芯片中的优势，如更高的计算密度、更快的内存访问速度。 探讨如何通过三维堆叠实现更复杂的AI模型和算法。 介绍三维集成在自动驾驶、智能制造等领域的应用。 未来发展趋势与机遇： 展望三维集成电路的未来发展方向，如异构集成（Heterogeneous Integration）、Chiplet（小芯片）设计理念与三维集成的结合。 探讨更先进的材料、更精密的制造工艺、更智能的EDA工具将如何推动三维集成技术的发展。 分析三维集成电路在汽车电子、医疗健康、科学研究等领域的潜在应用。 讨论三维集成电路的生态系统建设、标准化和产业化发展面临的机遇与挑战。 本书特色： 理论与实践相结合： 既有深入的理论阐述，又结合实际工程应用和案例分析。 系统性与前沿性： 全面覆盖三维集成电路设计的各个方面，紧跟行业最新发展动态。 图文并茂： 大量图示、表格和实例，帮助读者更直观地理解复杂概念。 面向工程师： 强调设计方法、工具链和验证流程，为工程师提供解决实际问题的指导。 启迪未来： 深入探讨技术发展趋势，为研究人员和学生提供前瞻性的视角。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解三维集成电路的设计理念、关键技术、面临的挑战以及未来的发展方向，为在这一快速发展的领域进行创新和实践奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现这本书在理论讲解之外，还融入了大量的实践指导和案例分析。作者并没有仅仅停留在抽象的理论层面，而是通过具体的例子来解释枯燥的概念，这让学习变得生动有趣。比如，在讲解某个设计流程时，书中会提供一个完整的项目流程图，并详细分析每个步骤的关键点和注意事项，甚至会给出一些实际操作中的“避坑指南”。这种“理论+实践”的模式，对于我这种希望将知识应用于实际工作的人来说，非常有价值。我能够从中学习到如何将书本上的理论转化为实际可行的设计方案，并且能够预见和规避一些潜在的风险。书中提供的这些案例，感觉都非常有代表性，涵盖了不同类型的设计场景，能够帮助我触类旁通，举一反三。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，既有学术的严谨性，又不失清晰易懂的表达。作者在阐述复杂概念时，会尽量使用简洁明了的语言，避免使用过多晦涩的术语，即使有，也会在第一次出现时给出明确的解释。这种“通俗易懂”的风格，让我感觉作者非常站在读者的角度思考问题，力求让更多人能够理解和掌握这些知识。即使是一些非常深入的理论，作者也能用一种相对轻松的语调来讲解，不至于让人觉得枯燥乏味。我特别喜欢作者在某些地方使用的比喻，它们非常形象生动，能够帮助我快速理解一些抽象的概念。这种既保持专业深度，又兼顾可读性的写作风格，在同类书籍中并不多见，难能可贵。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织和逻辑性真的非常出色，作者在引言部分就清晰地勾勒出了整本书的脉络，让你在开始阅读之前就能对要学习的内容有一个整体的把握。章节之间的过渡非常自然，知识点的讲解层层递进，很少出现突然跳跃或者概念不清的情况。举个例子，在讲到某个高级概念时，作者会先回顾相关的基础知识，然后逐步引入新的理论，并辅以清晰的解释和图示，让你能够循序渐进地理解。这种安排对于我这样并非该领域顶尖的读者来说，简直是福音，大大降低了学习的门槛。更重要的是，作者在论述过程中，非常注重概念之间的联系，会反复强调不同知识点之间的相互影响和协同作用，这对于理解复杂系统至关重要。我尤其欣赏作者在每个章节结尾处的总结部分，它能够帮助我回顾和巩固本章的学习要点，让我对知识的掌握更加牢固。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和纸质真的让我印象深刻，机械工业出版社一如既往的稳定发挥。封面设计虽然不算惊艳，但胜在耐看，内页的纸张厚实，摸起来很有质感，不会有那种廉价的印刷品的感觉。印刷清晰度也很高，文字边缘锐利，图表线条流畅，长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。尤其是一些复杂的公式和图示，都印刷得非常到位，细节之处可见出版社的用心。翻阅过程中，纸张的摩擦声也恰到好处，不像某些薄纸那么沙沙作响，整体阅读体验相当舒适。这本书的装订也很牢固，每一页都夹得严丝合缝，不用担心随便翻翻就会散架。当然，如果能在色彩的运用上更加大胆一些，也许会更有吸引力，但考虑到专业书籍的定位，这种内敛的设计也未尝不可。总之，从物理层面的感受来说，这绝对是一本值得收藏的书籍，光是拿在手里就有一种踏实感，让人愿意花时间去深入钻研。

评分☆☆☆☆☆

这本书在知识的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。作者似乎对这个领域有着极其深厚的理解，能够从多个维度来剖析问题，并且能够将不同方向的知识融会贯通。在阅读过程中，我能够感受到作者对每一个细节的精益求精，他所提供的论据和分析都非常有说服力。同时，这本书的内容也非常全面，涵盖了从基础理论到前沿技术的方方面面，让我能够在一个地方就获得相当完整的知识体系。尤其是一些关于未来发展趋势的探讨，虽然我无法完全理解其深度，但也为我打开了新的视野，让我对这个领域有了更长远的认识。总的来说，这本书的内容充实而有分量，读完之后，我感觉自己在这个领域的知识储备又上了一个台阶，并且对未来的学习方向有了更清晰的规划。