超大规模集成电路-基础.设计.制造工艺 9787030202789 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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日电子信息通信学会 组编，岩田 穆，角南英 著

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• VLSI
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• 半导体制造
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030202789

商品编码：29596251795

包装：平装

出版时间：2008-01-01

图书基本信息
图书名称	超大规模集成电路-基础.设计.制造工艺	作者	(日)电子信息通信学会 组编,岩田 穆,角南英
定价	42.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030202789	出版日期	2008-01-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.422Kg

内容简介

本书共分为上下两篇，上篇为基础设计篇，主要介绍VLSI的特征及作用、VLSI的设计、逻辑电路、逻辑VLSI、半导体存储器、模拟VLSI、VLSI的设计法与构成法、VLSI的实验等；下篇为制造工艺篇，主要介绍集成工艺、平板印刷、刻蚀、氧化、不纯物导入、绝缘膜堆积、电极与配线等。 本书内容丰富，条理清晰，实用性强，既可供超大规模集成电路研发和设计人员及半导体生产单位管理人员使用，也可作为各院校集成电路相关专业的本科生、研究生及教师的参考书。

作者简介

目录

上篇　基础与设计 　章　VLSl的特征及任务 1.1　VLSl的概念与基本技术 　1.1.1　VLSl的基本技术与发明 　1.1.2 学科体系 1.2　VLSl的种类 　1.2.1　按功能分类 　1.2.2　按器件分类 1.3　半导体技术路线图 1.4　对系统的影响 　1.4.1 计算机系统 　　　1.4.2 通信网络系统 　1.4.3 数字家电系统 　第2章　VLSl的器件 2.1　VLSl的构成要素 2.2　MOS晶体管 　2.2.1　MOS的基本构造 　 2.2.2 MOS的工作原理与工作区域 　 2.2.3 MOS的电流电压特性 　 2.2.4　MOS的器件模型 　 2.2.5　MOS的等效电路模型 2.3　二极管 2.4　电阻 2.5 电容 2.6　电感 2.7　器件隔离 2.8　布线 　 2.8.1 多层布线 　 2.8.2 布线电容 2.9　VLSl技术的比例缩小法则 　第3章　逻辑电路 3.1　CMOS逻辑电路 　 3.1.1 倒相器 　 3.1.2　NAND门 　 3.1.3　NOR门 　 3.1.4　传输门 　 3.1.5　选择器 　 3.1.6 异或门 　 3.1.7　CMOS复合门 　 3.1.8　时钟CMOS逻辑电路 　 3.1.9 动态CMOS逻辑电路 　 3.1.10 电流型逻辑电路 3.2　CMOS逻辑电路的工作速度 　 3.2.1 门延迟时间 　 3.2.2 布线的延迟时间 3.3　CMOS逻辑电路的功率消耗 　 3.3.1　CMOS逻辑电路消耗功率的因素 　 3.3.2　CMOS-VLSl的功率消耗 3.4　控制电路 　 3.4.1 寄存器 　 3.4.2 同步系统 　 3.4.3　计数器 　第4章　逻辑VLSl 4.1　数字运算电路 　4.1.1　加法运算 　4.1.2　减法电路 　4.1.3　乘法运算 4.2　时钟的发生与分配 　　…… 　第5章　半导体存储器 　第6章　模拟VLSI 　第7章　无线通信电路 　第8章　VLSI的设计方法及构成方法 　第9章　VLSI的测试 下篇　制造工艺 　0章　LSI的制造工艺及其课题 　1章　集成化工艺 　2章　平版印刷术 　3章　腐蚀 　4章　氧化 　5章　掺杂 　6章　淀积绝缘膜 　7章　电极和布线 　8章　后工序——封装 引用参考文献

编辑推荐

文摘

序言

探索微观世界的奥秘：超大规模集成电路的基石、设计之道与制造精粹 在信息爆炸的时代，我们赖以生存的数字世界，从智能手机、高性能计算机到复杂的通信系统，无不依赖于一颗颗微小却功能强大的“大脑”——超大规模集成电路（VLSI）。它们是现代科技的基石，是推动社会进步的核心驱动力。本书并非直接介绍某本特定书籍，而是旨在深入剖析超大规模集成电路这一宏大而迷人的领域，从其最根本的原理出发，循序渐进地展现其精妙的设计理念，以及如何将这些设计转化为现实的制造工艺。我们将一起揭开这层薄如蝉翼的金属和半导体之下，蕴藏的无穷智慧和工程奇迹。 第一章：基石 — 奠定数字世界的地基 要理解超大规模集成电路，我们必须回归其最基础的构成单元——晶体管。晶体管，这电子时代的“开关”，是所有现代电子设备的核心。我们将从半导体材料的性质谈起，了解硅为何成为构建集成电路的首选材料，以及掺杂技术如何改变其导电特性，从而孕育出N型和P型半导体。 接下来，我们将深入探讨各种基本晶体管的结构与工作原理，包括但不限于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。我们会详细解析其沟道形成、栅极电压控制、阈值电压等关键概念，理解它如何通过控制电流的通断来实现逻辑运算。这就像是在学习构建一座摩天大楼之前，首先要掌握砖块和水泥的性质，以及它们如何堆叠才能稳固。 在此基础上，我们将进一步探索如何将这些基本晶体管组合起来，构建更复杂的逻辑门，如AND、OR、NOT、NAND、NOR门。这些逻辑门是构建所有数字电路的基本积木，它们能够执行最简单的逻辑判断。我们将通过逻辑真值表和电路图，清晰地阐述它们的功能和实现方式。例如，一个AND门，只有当所有输入都为高电平时，输出才为高电平，这在硬件层面是如何通过晶体管的连接巧妙实现的，我们将逐一揭示。 更进一步，我们会学习如何将这些逻辑门进行组合，构建组合逻辑电路，例如多路选择器、译码器、加法器等。这些电路能够根据输入的组合产生特定的输出，是实现复杂数据处理和控制功能的基础。我们将深入分析这些电路的设计思路和实现方法，理解它们在数字系统中扮演的角色。 最后，我们将触及顺序逻辑电路的概念，包括触发器（Flip-Flop）和寄存器（Register）。与组合逻辑电路不同，顺序逻辑电路的状态会受到之前输入的影响，这使得它们能够存储信息，并构建出具有时序特性的系统，例如计数器、移位寄存器等。理解存储单元的工作原理，是理解任何数字系统中信息处理和传递机制的关键。 第二章：设计 — 智慧的蓝图与逻辑的艺术 一旦掌握了集成电路的基本原理，我们便能进入其设计领域。集成电路的设计是一个高度复杂且精细的过程，它需要将庞大的逻辑功能转化为可在微观世界中实现的电路结构。这个过程如同建筑师在绘制宏伟的建筑蓝图，需要严谨的规划、精准的计算和对材料特性的深刻理解。 首先，我们将介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL。这些语言是现代集成电路设计不可或缺的工具，它们允许工程师以文本的方式描述电路的功能和结构，而无需直接绘制每一个晶体管。我们将深入了解HDL的语法和语义，学习如何用它们来描述组合逻辑和顺序逻辑电路，以及如何将复杂的系统分解为可管理的模块。这是一种将抽象的逻辑概念转化为可执行代码的强大能力。 接着，我们将探讨逻辑综合（Logic Synthesis）这一关键步骤。逻辑综合工具能够将HDL代码自动转换为由基本逻辑门组成的网表（Netlist），为后续的物理设计奠定基础。我们将了解逻辑综合的算法和优化技术，以及如何通过约束和属性来指导综合过程，以达到性能、面积和功耗的最优平衡。这就像是工程师在将建筑设计图纸传递给施工队之前，需要进行详细的施工方案优化，确保建造过程的高效和经济。 然后，我们将深入物理设计（Physical Design）阶段。这个阶段的核心是将逻辑网表转化为实际的版图（Layout），即在硅片上布置和连接每一个晶体管和导线。我们将详细介绍布局（Placement）和布线（Routing）这两个关键任务。布局是将逻辑门分配到芯片上的物理位置，而布线则是连接这些逻辑门之间的信号线。这两个过程的效率和质量直接影响到芯片的性能、功耗和可靠性。 我们还将探讨时序分析（Timing Analysis）的重要性。在高速运行的集成电路中，信号的传播延迟是至关重要的。时序分析旨在确保电路的所有路径都能在规定的时钟周期内完成信号的传输和响应，避免出现时序违规（Timing Violations）。我们将了解建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等概念，以及如何通过设计和优化来满足时序要求。 此外，我们还会涉及版图规则检查（DRC）和物理验证（LVS）等设计后期验证环节。DRC确保设计的版图符合制造厂的工艺规则，而LVS则验证版图电路是否与原始的逻辑网表一致。这些步骤是确保芯片能够成功制造并正常工作的必要保障。 第三章：制造工艺 — 精雕细琢的微观奇迹 将精心设计的电路蓝图变为现实，需要一系列复杂而精密的制造工艺。集成电路的制造过程，堪称现代工业的奇迹，它在微观尺度上进行着原子级别的操作，将巨大的化学和物理过程转化为功能强大的芯片。 我们将从硅片制造（Wafer Fabrication）的起源谈起，了解如何从石英砂中提炼出高纯度的硅，并通过单晶生长技术获得巨大的硅锭，再将其切割成薄而圆的硅片。硅片是所有集成电路的载体，其质量直接影响到最终芯片的性能。 接着，我们将深入探讨光刻（Photolithography）这一核心工艺。光刻技术通过紫外光和掩模版（Mask），将设计好的电路图案精确地转移到硅片表面。我们将介绍光刻的各个环节，包括光刻胶的涂覆、曝光、显影等，以及不同波长光源（如深紫外光DUV、极紫外光EUV）的演进对提升分辨率和集成度的影响。这就像是用最精密的“照相机”和“底片”，将电路的每一个细节“拍摄”到硅片上。 然后，我们将详细介绍薄膜沉积（Thin Film Deposition）技术。这包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），用于在硅片表面生长各种功能的薄膜，如绝缘层（氧化硅）、导电层（金属）和半导体层。这些薄膜的厚度、成分和均匀性都必须达到纳米级的精度。 蚀刻（Etching）是另一个至关重要的工艺步骤。通过化学或物理的方法，选择性地去除不需要的薄膜材料，从而形成三维的电路结构。我们将了解干法蚀刻（如等离子蚀刻）和湿法蚀刻的原理和应用，以及它们在塑造晶体管和互连线中的作用。 在构建了基本的器件结构之后，需要通过离子注入（Ion Implantation）或扩散（Diffusion）技术来改变半导体材料的导电类型和载流子浓度，从而形成晶体管的源区、漏区和栅极。这些过程对掺杂离子的种类、能量和剂量有着极其严格的控制。 最后，我们将介绍互连（Interconnect）技术。在多层金属布线层中，通过电化学沉积（ECD）或溅射等方法，将铜或铝等导电材料沉积到沟槽或通孔中，形成连接各个晶体管的导线。这些细如发丝的金属导线，承载着芯片内部海量信息的流动。 除了上述核心工艺，我们还会提及化学机械抛光（CMP）用于平坦化表面，以及封装（Packaging）技术，将制造完成的晶圆切割成独立的芯片，并进行引脚连接和保护，使其能够与外部电路进行交互。 总而言之，本书旨在构建一个关于超大规模集成电路的全面认知框架。从最基本的半导体原理，到精巧的设计流程，再到令人惊叹的制造工艺，我们将一层层地揭示这个微观世界如何孕育出我们现代科技的辉煌。这不仅是一次工程技术的探索，更是一次对人类智慧和创造力的深刻致敬。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，给人一种既专业又充满科技感的印象。我拿到手的时候，首先吸引我的就是它的厚度，显然，这不仅仅是一本入门读物，更像是一本工具书级别的存在。我本来对手头的另一个项目有点迷茫，希望能找到一些关于系统架构优化的思路，翻开目录时，我对那些宏大的章节标题感到非常振奋，比如“先进工艺节点的物理限制与突破”这种描述，立刻让我意识到作者对整个领域的前沿动态有着深刻的洞察。虽然我目前的工作重心还不在制造工艺的底层细节上，但我相信，理解这些基础原理，对于未来设计出更具竞争力的芯片是至关重要的。这本书的排版也处理得非常到位，图文并茂，很多关键概念都有清晰的示意图辅助理解，这对于学习复杂技术非常有帮助。我尤其欣赏它在逻辑流程上的编排，似乎是从最基础的半导体物理开始，层层递进地构建起整个超大规模集成电路的知识体系，这让初学者也能找到清晰的学习路径，而无需被那些艰深的术语所吓倒。我期待着深入研读其中关于设计流程标准化的部分，希望能从中汲取一些改进我当前工作流程的灵感，让我的设计验证效率能再上一个台阶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和纸张质量给我留下了深刻的印象，它拿在手里沉甸甸的，透着一股可靠感。我主要关注的是与下一代存储技术相关的章节，因为我们团队正在探索非易失性存储器在AI加速器中的应用。我希望书中能对新型晶体管结构，比如FinFET之后的Gate-All-Around (GAA) 结构在集成电路中的具体应用和设计挑战有详尽的描述。我对那些理论性太强、脱离实际工艺限制的讨论不感兴趣，我更需要的是那些能在实际流片中被验证和参考的经验。这本书的理论深度与工程实践的平衡性是决定我是否会长期保留它的关键。我注意到其中提到了几位在半导体领域享有盛誉的专家参与了编撰，这极大地增强了我对内容权威性的信任。我希望能从中找到关于如何在新工艺节点下进行低功耗、高性能设计的系统性指导方针，毕竟，每一个微小的设计决策在超大规模芯片上都会被放大。如果书中能加入一些现代EDA工具的使用心得或者流程自动化的讨论，那就更完美了，毕竟手动处理万亿级晶体管的设计已不再现实。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个研讨会上被推荐这本书的，当时的主题是关于芯片设计的可靠性问题。我是一个负责系统级验证的工程师，对我而言，理解底层器件的缺陷和制造过程中的随机变化，对于构建健壮的验证环境至关重要。这本书中关于制造工艺容错性和统计性设计（Statistical Design）的部分，我非常期待能有深入的解读。我尤其关注它如何讲解变异性（Variability）是如何影响时序和功耗的，以及设计人员应该如何通过设计手段来补偿这些来自制造端的不可控因素。我倾向于那种能够提供清晰的“如果A发生，那么我们应该这样做以保持B”的逻辑推导的书籍。这本书的结构似乎非常严谨，从材料科学的角度审视芯片的物理实现，这有助于我跳出纯粹的数字逻辑层面，从更本质的角度去理解系统行为的潜在风险。如果书中能提供一些实际的故障注入和敏感度分析的案例，那将是对我日常工作效率的巨大提升，让我能够更早地发现那些潜伏在物理层面的“定时炸弹”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，选择这本书是因为我需要一本能够横跨“基础理论”到“先进制造”的桥梁书。我的背景更偏向于软件和系统架构，但现在被要求参与到前端硬件选型和IP集成的决策中。我需要迅速建立起对现代半导体制造流程的整体认知，特别是不同工艺节点之间的代际差异及其对逻辑门延时和功耗的影响机制。这本书的章节划分似乎非常符合这种需求，它不像某些纯理论书籍那样陷入晦涩的量子力学，也不像某些纯工具手册那样缺乏原理支撑。我希望它能用一种清晰、结构化的方式，将复杂的半导体物理、光刻技术、薄膜沉积等工艺环节，与最终电路的性能指标（如频率、面积、功耗）清晰地关联起来。如果书中包含了对先进封装技术（如2.5D/3D集成）的初步探讨，那就太棒了，因为这代表着未来芯片设计的关键方向。这本书的广度和深度，让我相信它是一个能帮助我快速建立起完整领域地图的优秀向导，而非仅仅是一本特定问题的解答手册。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我购买这本书是冲着它在业内的一些口碑去的，大家都说这是该领域的“圣经”之一。我最近在尝试将一个复杂的算法模型部署到低功耗FPGA平台上，遇到的最大瓶颈就是资源调度和功耗控制。这本书的第三部分——“设计流程与工具链集成”——的描述非常吸引我。我迫切想知道，书中是如何系统地阐述从RTL级代码到最终版图实现的每一步工艺约束和优化策略的。尤其是对于良率分析和测试性设计（DFT）的探讨，这对我当前的项目至关重要，因为我们正面临批次间性能波动较大的问题。我希望书中能提供一些扎实的数学模型或案例分析，而不是仅仅停留在概念层面。我翻阅了其中关于版图布局与布线算法的章节简介，感觉内容非常详实，涉及到了时序收敛和热点分析的专业知识。如果能找到关于如何在高密度集成下有效管理信号串扰和电磁干扰的深入论述，那对我来说绝对是物超所值。这本书的深度似乎能够满足我这种有一定经验的设计师向更高阶设计挑战的需求，它更像是一个知识库，随时可以检索和查阅疑难点。