三维集成电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美华斯里斯 等 著

图书标签:

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

店铺： 妙语书言图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111433514

商品编码：29411167731

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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《芯片的未来：超越摩尔定律的边界》 在信息技术飞速发展的浪潮中，我们正迎来一个前所未有的时代。计算能力的需求如海啸般涌来，从人工智能的深度学习模型，到高性能计算的科学模拟，再到沉浸式虚拟现实的实时渲染，每一个进步都对半导体器件提出了更高的要求。然而，我们熟悉的“摩尔定律”，即集成电路上可容纳的晶体管数目约每十八个月便会增加一倍，其指数增长的步伐正面临物理极限的严峻挑战。传统的二维平面芯片制造工艺，在缩小晶体管尺寸、提升密度方面已渐显疲态。 正是在这样的背景下，一种全新的、颠覆性的技术范式——三维集成电路（3D IC）——正以前所未有的力量，成为突破摩尔定律瓶颈、开启下一代计算革命的关键。本书《芯片的未来：超越摩尔定律的边界》并非一本艰涩的技术手册，而是一次关于未来计算蓝图的深度探索。我们将一同揭开三维集成电路的神秘面纱，深入剖析它如何通过堆叠、连接、封装等创新技术，在垂直维度上实现前所未有的集成度、性能提升以及能效优化。 想象一下，不再是平铺在硅片上的二维电路，而是将多个功能层垂直堆叠起来，如同建造一座多层摩天大楼，每一层都承载着不同的功能单元，而它们之间则通过密集的垂直互连（Through-Silicon Vias, TSVs）或局部堆叠技术（如Chiplets）紧密相连。这种三维的构建方式，彻底改变了我们对芯片设计的认知。它允许我们将不同工艺、不同功能的芯片（如处理器、内存、射频模块、传感器等）集成在同一个封装内，实现前所未有的系统级性能。 本书将带领读者从宏观视角出发，理解三维集成电路产生的必然性。我们将回顾半导体产业发展的关键节点，探讨传统二维技术面临的瓶颈，例如互连延迟的增加、功耗的急剧攀升、以及设计复杂度的指数增长。正是这些挑战，催生了对超越传统思维的三维解决方案的迫切需求。 随后，我们将深入探讨三维集成电路的核心技术和关键创新。这包括： 垂直互连技术（TSVs）： 作为三维集成电路的“血管”，TSVs是实现垂直层之间高速、低延迟通信的关键。我们将解析TSVs的制造工艺、电学特性、以及它们对芯片性能的影响。 硅穿孔（Through-Silicon Via, TSV）以外的垂直互连方案： 除了TSVs，研究人员还在探索其他更具成本效益或更高密度的连接方式，例如局部堆叠、2.5D集成（如硅中介层）以及更先进的混合键合技术（Hybrid Bonding）。 多层堆叠设计与验证： 如何在三维空间中高效地进行电路布局、布线、热管理以及信号完整性分析？本书将讨论三维设计自动化工具的演进，以及在垂直维度上进行设计和验证所面临的独特挑战。 散热与功耗管理： 随着器件密度的增加，散热成为一个极其严峻的问题。三维堆叠的特性使得热量更难散发。我们将探讨创新的散热技术，如微通道散热、热界面材料（TIMs）的应用，以及如何在三维架构中优化功耗。 异构集成与Chiplets： 三维集成电路并非仅仅是将相同的芯片堆叠起来，更重要的是实现不同功能、不同工艺的“异构集成”。Chiplets（小芯片）的理念应运而生，它允许将一个大型复杂SoC（System-on-Chip）分解成多个功能独立的、可重用的小芯片，再通过先进封装技术进行集成。这将极大地提高设计灵活性、降低成本、并加速产品上市。 本书还将深入分析三维集成电路在各个应用领域的颠覆性潜力： 高性能计算（HPC）与人工智能（AI）： AI模型的训练和推理需要巨大的计算资源和内存带宽。三维集成电路能够提供更高的内存带宽，更快的通信速度，从而显著提升AI芯片的性能和能效。例如，将GPU和高带宽内存（HBM）进行三维集成，可以极大地缩短数据传输延迟。 移动设备与消费电子： 更小的尺寸、更低的功耗、更强的性能，这将为智能手机、可穿戴设备以及各类物联网设备带来革命性的体验提升。想象一下，一款集成度极高的智能手机芯片，能够同时拥有强大的计算能力、超长的续航以及丰富的功能。 汽车电子与自动驾驶： 自动驾驶需要处理海量传感器数据，并进行实时的复杂决策。三维集成电路可以实现更高性能的计算单元和存储单元的集成，以及更可靠的通信，从而为自动驾驶系统的发展提供坚实的基础。 通信与网络： 5G、6G等下一代通信技术对芯片的带宽和速度提出了更高要求。三维集成电路能够实现更高频率的信号处理和更高效的射频前端集成。 《芯片的未来：超越摩尔定律的边界》不仅仅局限于技术层面，更将目光投向了三维集成电路带来的产业变革。我们将探讨其对芯片设计流程、制造工艺、供应链以及人才培养带来的深远影响。例如，Chiplets的生态系统正在快速形成，它将改变传统的SoC设计模式，并可能孕育出新的商业模式。 本书旨在为所有对半导体技术未来发展感兴趣的读者提供一个清晰、全面的视野。无论您是行业内的技术专家、高校的研究人员、还是对前沿科技充满好奇的爱好者，都能从中获得启发。我们将用通俗易懂的语言，结合丰富的案例和前沿的研究成果，共同描绘三维集成电路如何成为驱动未来计算发展的核心引擎。 让我们一同踏上这场探索芯片“高度”文明的旅程，去理解和把握这个正在重塑我们数字世界的技术革命。三维集成电路，正是连接当下与未来的关键桥梁，它将引领我们进入一个更强大、更智能、更高效的计算新纪元。

评分☆☆☆☆☆

这本书我是一口气读完的，虽然我不是半导体行业的专业人士，但凭借着一点点背景知识和对技术的好奇心，我还是被深深地吸引了。这本书的优点在于它并没有一开始就抛出枯燥的公式和晦涩的术语，而是循序渐进地引导读者进入三维集成电路设计的奇妙世界。作者用非常生动的比喻和清晰的逻辑，解释了为什么传统的二维设计会遇到瓶颈，以及三维设计如何巧妙地突破这些限制。我尤其喜欢其中关于“垂直堆叠”和“跨层连接”的章节，作者用了很多实际的案例来展示这些技术的挑战和解决方案，比如如何解决散热问题、如何优化信号传输路径等等。读到这里，我感觉自己仿佛置身于一个巨大的工厂，看着工程师们如何巧妙地利用空间，创造出更小巧、更强大、更节能的芯片。即使是一些复杂的技术概念，作者也通过图文并茂的方式呈现，让我这个非专业人士也能大致理解其中的原理。总的来说，这本书让我对集成电路设计有了全新的认识，也让我对未来科技的发展充满了期待。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次充满智慧和创新的探索之旅，非常值得推荐给所有对科技感兴趣的人。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是在探索一个前沿的科技领域。作者的叙事风格非常引人入胜，他能够将复杂的概念分解成易于理解的部分，并用生动的语言将其呈现出来。我特别喜欢书中关于“工艺协同设计”的章节，作者详细介绍了如何通过优化材料、结构和制造工艺来最大化三维集成电路的性能。书中还提供了一些关于“性能优化”和“可靠性保障”的实践建议，这些对于实际的设计工作非常有指导意义。让我印象深刻的是，作者还探讨了三维集成电路设计在应对当今日益增长的数据处理需求和能量效率挑战中的关键作用，这让我更加认识到这项技术的重要性。这本书的内容非常扎实，信息量大，并且更新及时，它能够帮助读者快速掌握三维集成电路设计领域的核心知识和最新进展。对于任何想要深入了解这一领域的人来说，这本书都是一个绝佳的选择。

评分☆☆☆☆☆

这是一本真正能够激发思考的书。作者在阐述三维集成电路设计概念时，并没有止步于技术本身，而是将其置于整个半导体产业发展的宏观背景下进行考量。书中的一些讨论，例如三维设计对摩尔定律的延续作用、其在降低能耗方面的优势以及对环境的影响，都极具启发性。我特别欣赏作者在书中对“跨学科合作”的强调，三维集成电路的设计需要集成电路工程师、材料科学家、封装专家以及软件开发者等多方面的紧密协作，这本书很好地展现了这种跨领域的协同效应。此外，书中还对三维集成电路设计中的伦理和安全问题进行了一定的探讨，这在技术书籍中是比较少见的，也体现了作者的远见卓识。总的来说，这本书不仅仅是关于技术的“如何做”，更是关于技术的“为什么”和“将走向何方”。它提供了一个全面的视角，让我能够更深入地理解三维集成电路设计的重要意义和深远影响。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，它成功地将一个看似极其专业和高深的主题，以一种非常接地气的方式呈现出来。作者的写作风格非常流畅，没有那种教条式的说教，而是更像一位经验丰富的导师，娓娓道来。书中的例子选择得非常恰当，既有理论基础的支撑，又不乏实际应用的指导意义。我尤其欣赏书中关于“设计流程”的详细描述，从概念提出到最终的芯片制造，每一个环节都清晰可见。作者还特别强调了EDA工具在三维集成电路设计中的作用，并给出了一些关于工具选择和使用的建议，这对于初学者来说无疑是非常宝贵的资源。让我印象深刻的是，书中还探讨了三维集成电路在不同应用领域的前景，比如人工智能、高性能计算以及物联网等，这让我看到了这项技术巨大的潜力和广阔的应用前景。这本书的结构安排也非常合理，逻辑清晰，章节之间的过渡自然，整体阅读体验非常顺畅。即使是对三维集成电路设计完全没有概念的读者，也能通过这本书建立起一个初步的认知框架，并对相关技术产生浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都让我感到惊叹。作者在深入探讨三维集成电路设计原理的同时，也没有忽略其在实际应用中可能遇到的挑战和解决方案。我非常喜欢书中对“设计挑战”的细致分析，例如寄生效应的放大、功耗的分布不均以及测试的复杂性等等，这些都是在三维设计中必须面对的难题。作者并没有回避这些问题，而是积极地提出了各种创新的解决方案，比如新型的互连技术、先进的封装工艺以及智能的测试策略。此外，书中还对三维集成电路的未来发展趋势进行了预测，包括更高级的堆叠技术、新型材料的应用以及与新兴计算范式的结合，这让我对这项技术未来的发展方向有了更清晰的认识。这本书的优点还在于它的专业性和前瞻性，它既能满足现有工程师的深造需求，也能为有志于从事相关领域的学生提供一个很好的学习平台。虽然书中包含了很多专业术语，但作者都给出了清晰的解释，并配以大量的图示，使得理解起来并不困难。