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

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• 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： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111433514

商品编码：29867382693

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：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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译丛序

译者序

原书序

致谢

章导言

1.1从集成电路到计算机

1.2互连，一位老朋友

1.3三维或垂直集成

　1.3.1三维集成的机遇

　1.3.2三维集成面临的挑战

1.4全书概要

第2章3一D封装系统的制造

2.1三维集成

2.1.1系统级封装

2.1.2三维集成电路

2.2单封装系统

2.3系统级封装技术

2.3.1引线键合式系统级封装

2.3.2外围垂直互连

2.3.3面阵列垂直互连

2.3.4 SiP的壁面金属化

2.4 3一D集成系统的成本问题

2.5小结

第3章3-D集成电路制造技术

3.1单片3一D IC

3.1.1堆叠3-D IC

3.1.2 3-D鳍形场效应晶体管

3.2带硅通孔(TsV)或平面间过孔的3一D Ic

3.3非接触3一DIc

　……

第4章　互连预测模型

第5章　3一D　Ic物理设计技术

第6章　热管理技术

第7章　双端互连的时序优化

第8章　多端互连的时序优化

第9章　三维电路架构

0章　案例分析：3一DIc的时钟分配网络

1章　结论

附录

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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芯片制造的无限可能：从纳米尺度到系统级的高效突破 本书将带您深入探索当今电子产业最前沿的芯片制造技术，揭示如何超越传统的平面二维设计范式，迈向三维集成电路（3D IC）的全新纪元。这不是一本关于三维建模或CAD软件操作的书籍，而是聚焦于驱动现代高性能计算、人工智能、物联网和5G通信等领域飞跃式发展的核心技术与设计理念。我们将一同剖析三维集成电路的设计、制造、封装以及测试等关键环节，理解它们如何突破物理限制，实现前所未有的性能提升、能效优化和小型化。 第一章：从二维局限到三维曙光——颠覆式创新的必要性 在信息爆炸和智能化浪潮的推动下，对计算能力、数据处理速度和能源效率的需求正以前所未有的速度增长。然而，传统的二维集成电路（2D IC）在摩尔定律逐渐触及物理极限的背景下，面临着功耗墙、互连瓶颈和信号延迟等严峻挑战。本章将深入分析这些二维设计的固有局限，阐述为何三维集成电路的设计与制造成为了必然的趋势和亟待突破的关键。我们将回顾集成电路技术发展的历史演进，对比二维与三维结构的根本差异，并描绘三维集成电路在解决当前技术难题中的巨大潜力。您将了解到，三维集成电路并非简单的堆叠，而是涉及材料科学、微电子工艺、器件物理以及系统架构的全面革新，它为实现更高密度的功能集成、更短的互连路径以及更低的功耗提供了革命性的解决方案。 第二章：三维集成电路的设计挑战与策略 设计三维集成电路是一项复杂而精密的工程，它需要全新的设计方法论、工具链和验证技术。本章将聚焦于三维集成电路的设计层面，探讨其独特的设计挑战，并介绍当前业界主流的设计策略和流程。我们将深入剖析异构集成（Heterogeneous Integration）的概念，即在同一封装中集成不同类型、不同工艺节点、甚至不同功能的芯片（如CPU、GPU、内存、ASIC等），以实现最佳的性能与成本平衡。您将了解到如何通过硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）和微凸点（Micro-Bump）等先进互连技术，实现芯片之间垂直方向上的高效连接。此外，本章还将详细介绍多芯片模块（Multi-Chip Module, MCM）、晶圆堆叠（Wafer Stacking）以及2.5D/3D封装等不同的三维集成实现方式，并分析它们各自的优缺点和适用场景。同时，我们也需要关注设计流程中的关键问题，例如热管理（Thermal Management）、功耗分配（Power Delivery）、信号完整性（Signal Integrity）以及可靠性（Reliability）等，这些都是在三维结构下需要特别重视和解决的设计考量。 第三章：尖端制造工艺与材料创新 三维集成电路的实现离不开前沿的制造工艺和创新的材料。本章将带您走进芯片制造的最前沿，详细介绍实现三维集成所需的关键制造技术和材料。我们将重点关注硅通孔（TSV）的制造工艺，包括其形成过程、材料选择（如铜、钨等）以及关键的减薄和研磨技术。同时，本章还将深入探讨芯片键合（Die Bonding）与堆叠技术，如共晶键合（Eutectic Bonding）、阳极键合（Anodic Bonding）以及混合键合（Hybrid Bonding）等，这些技术直接关系到芯片之间连接的可靠性和密度。此外，对于二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）在先进封装和高性能互连中的潜在应用，以及先进光刻技术（如EUV光刻）在实现更小尺寸TSV和更精细互连中的作用，也将进行深入的介绍。我们还将探讨材料选择对电学性能、热学性能和机械性能的影响，以及如何通过材料创新来克服三维集成带来的新挑战。 第四章：先进封装技术——实现三维集成的桥梁 先进封装技术是实现三维集成电路的关键桥梁，它决定了多颗芯片如何被集成在一起，并与外部世界进行高效连接。本章将深入探讨各种先进封装技术，尤其是那些能够支持三维集成的创新方案。我们将重点介绍扇出型封装（Fan-Out Packaging），如扇出晶圆级封装（FOWLP）和扇出芯片级封装（FOCSP），以及它们在实现高密度、高性能封装方面的优势。此外，系统级封装（System-in-Package, SiP）作为一种集成多种功能芯片的策略，也将被详细解析，并探讨其与三维集成技术的融合。硅中介层（Silicon Interposer）和有机中介层（Organic Interposer）在2.5D集成中的作用，以及3D封装（如TSV堆叠）的实现方式和优势也将得到详细介绍。我们还会关注散热封装技术，因为三维堆叠带来的高密度对散热提出了更高要求。了解这些先进封装技术，将有助于理解如何将设计好的三维芯片有效地转化为实际可用的产品。 第五章：性能、功耗与可靠性——三维集成电路的核心考量 在三维集成电路的设计与制造过程中，性能、功耗和可靠性是相互关联且至关重要的考量因素。本章将围绕这三个核心主题展开，深入探讨三维结构对这些方面的影响，以及相应的优化策略。我们将详细分析短互连带来的性能优势，如减少信号延迟和提高带宽，以及如何通过优化TSV的布局和布线来进一步提升性能。在功耗方面，我们将探讨TSV的功耗特性，以及如何通过低功耗设计技术和先进的电源管理来优化整体能效。热管理作为影响性能和可靠性的关键因素，将受到重点关注，包括热建模与仿真、散热材料的应用以及散热封装设计。同时，本章还将深入分析三维集成电路的可靠性挑战，如TSV的失效模式、应力集中问题以及封装材料的热膨胀失配等，并介绍可靠性设计与测试方法，确保芯片在严苛的工作环境下能够稳定运行。 第六章：设计自动化工具与验证方法 随着三维集成电路设计的日益复杂，高效的设计自动化（EDA）工具和完备的验证方法变得尤为重要。本章将聚焦于支持三维集成电路设计和验证的EDA工具链和方法学。我们将介绍专门针对三维集成的布局布线（Place and Route）工具，以及如何处理TSV的建模和优化。功耗分析（Power Analysis）和热分析（Thermal Analysis）工具在三维结构下的特殊应用也将被深入探讨。此外，信号完整性（Signal Integrity）和电源完整性（Power Integrity）仿真在应对短互连和多层堆叠时的挑战也需要新的方法。本章还将重点介绍三维集成电路的验证策略，包括功能验证、性能验证以及可靠性验证。我们将探讨如何利用形式化验证（Formal Verification）和静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）等技术来确保设计的正确性和性能。理解这些EDA工具和验证方法，将为设计出高性能、高可靠性的三维集成电路提供强有力的支持。 第七章：应用领域与未来展望 三维集成电路正在深刻地改变着我们所处的科技世界，本章将展望其在各个关键应用领域的广阔前景，并探讨未来的发展趋势。我们将重点关注高性能计算（HPC），如超级计算机和数据中心的服务器芯片，三维集成如何实现更强大的计算能力和更低的能耗。人工智能（AI）和机器学习（ML）是另一大受益领域，大模型训练和推理对高带宽内存和高计算密度有着迫切需求，三维集成将为AI芯片带来革命性的突破。物联网（IoT）和边缘计算（Edge Computing）对低功耗、小型化和异构集成的需求，也将推动三维集成技术的广泛应用。5G/6G通信对高频、高速信号处理的需求，也依赖于三维集成提供的低延迟互连和高性能器件。此外，本章还将探讨三维集成电路的进一步发展方向，如三维存储器（如3D NAND和3D DRAM）、三维处理器、新型三维器件（如碳纳米管和二维材料器件）的集成，以及人工智能辅助的设计与制造等前沿课题。最后，我们将对三维集成电路的未来进行展望，描绘它在推动技术进步和塑造未来社会方面的重要作用。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解三维集成电路的设计、制造、封装和应用，从而把握这项颠覆性技术带来的巨大机遇，共同推动电子产业迈向更加高效、智能和可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

这是一本极其厚重的著作，光是拿在手里就感受到一种沉甸甸的专业分量。我是一名在半导体行业工作多年的工程师，一直关注着业界的技术动向。近年来，“三维集成电路”无疑是热点中的热点，其带来的性能提升、功耗降低和体积减小等优势，让它成为了下一代计算平台的重要基石。我拿到这本书，是想看看它能否在现有成熟知识体系的基础上，提供更前沿、更深入的见解。我尤其关注其中关于“设计自动化工具”和“仿真验证流程”的内容，因为在复杂的三维结构下，传统的EDA工具和方法可能面临严峻的挑战。如果这本书能够探讨如何应对这些挑战，介绍新的设计流程和算法，那将是对我非常有价值的补充。同时，我也想了解作者对于“热管理”和“可靠性”等实际工程问题的分析，毕竟在多层堆叠的结构中，这些问题变得尤为突出。

评分☆☆☆☆☆

这本书的纸张质感相当不错，印刷清晰，拿在手里有一种踏实的感觉。我是一名硬件工程师，主要负责产品开发中的芯片选型和初步设计。随着产品对性能和集成度的要求越来越高，我发现传统二维芯片已经逐渐难以满足需求。因此，我开始关注“三维集成电路”这个新兴领域。我希望这本书能够为我提供一些实用的指导，帮助我理解三维集成电路的基本原理、设计流程以及在实际应用中的优势和劣势。我尤其对书中关于“不同堆叠架构的比较”和“异构集成的设计考量”感兴趣，我想知道在不同的应用场景下，选择哪种三维集成方案更为合适，以及如何将不同工艺制造的芯片有效地集成在一起。如果书中能有一些案例分析，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，就被它沉甸甸的份量和精美的封面设计所吸引。我一直对半导体行业充满好奇，特别是芯片制造这个高科技领域，而“三维集成电路设计”这个书名，光听起来就充满了未来感和技术深度。拿到手后，我迫不及待地翻阅起来，希望能够从中一窥究竟。虽然我对这个领域的了解还比较初步，但从目录和章节的标题来看，这本书似乎涵盖了从基础概念到前沿技术的方方面面。我尤其对其中关于“先进封装技术”的部分感到兴趣，因为我知道这是未来芯片性能提升的关键瓶颈之一，如果这本书能够深入浅出地讲解其中的原理和挑战，那将非常有价值。另外，我也期待它能对“异构集成”这样的概念做详细的阐述，毕竟未来的芯片很可能不再是单一功能的整合，而是多种不同工艺、不同类型的芯片被巧妙地组合在一起，这其中涉及到的设计难度和协同工作机制，都是我想要了解的。

评分☆☆☆☆☆

收到这本书时，我惊喜于它比预期的要厚实不少，这预示着内容一定非常充实。作为一名从事了多年数字逻辑设计的工程师，我对任何能够提升芯片性能、降低功耗的技术都抱有极大的兴趣。“三维集成电路设计”这个主题，在我看来，是当前半导体行业最具革命性的方向之一。我迫切地想了解，这本书是否能够深入探讨“高密度互连技术”的实现细节，例如如何克服信号串扰和电阻电容效应带来的影响。我还希望它能对“热管理问题”在三维结构下的特殊性进行详细阐述，毕竟堆叠越多的层数，散热挑战也越发严峻。如果书中能提供一些关于“先进封装技术”的最新进展，比如2.5D和3D封装的区别和应用，以及它们在设计时需要考虑的关键因素，那将对我个人的知识更新非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面插图非常有吸引力，色彩鲜明，构图巧妙，瞬间就吸引了我的目光。作为一名对科技前沿充满热情的普通读者，我一直对芯片制造这个神奇的领域充满好奇。“三维集成电路设计”听起来就像是科幻小说里的技术，能够将更多的功能集成到更小的空间里。我希望这本书能够用一种比较易懂的方式，来介绍三维集成电路的基本概念，比如它和我们现在使用的普通芯片有什么不同，为什么需要这样做。我对书中可能涉及的“堆叠技术”非常感兴趣，想知道不同材料的芯片是如何一层层叠起来的，以及它们之间是如何连接的。如果还能了解到一些关于“未来芯片”的发展趋势，以及三维集成电路在其中扮演的角色，那将是非常棒的学习体验。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的书脊设计非常简洁大气，正文排版也相当舒适，即使是需要长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。我是一名热爱科技的业余爱好者，虽然没有专业的背景，但对芯片技术的发展一直保持着浓厚的兴趣。我了解到“三维集成电路”是突破摩尔定律瓶颈的关键技术之一，能够将更多的晶体管集成到更小的空间里，从而实现更强大的计算能力。因此，我希望能通过这本书，更直观地了解三维集成电路是如何制造出来的，它和我们现在使用的普通芯片有什么本质区别。我对书中可能包含的“材料科学”和“制造工艺”的介绍特别感兴趣，比如如何实现精确的层层堆叠，如何在不同的芯片层之间建立高效的连接等等。如果这本书能够用通俗易懂的语言，配合生动的插图，来解释这些复杂的工艺流程，那我将非常欣喜。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装非常考究，看得出出版社在细节上花了不少心思。我是一名刚刚接触电子工程领域的学生，对于“三维集成电路设计”这个概念，我之前只在一些科普文章中略有耳闻，知道它代表着芯片设计的新方向，能够突破传统二维结构的物理极限。因此，我抱着极大的学习热情来阅读这本书。当我浏览到关于“堆叠技术”和“互连方法”的章节时，我感觉自己就像进入了一个全新的世界。书中的插图和图表非常丰富，将复杂的概念可视化，这对于我这样初学者来说至关重要。我尤其欣赏作者在解释“TSV”（硅通孔）等关键技术时，所采用的类比和循序渐进的讲解方式，让我能够更容易地理解其工作原理和在三维结构中的作用。这本书为我打开了通往更深层次半导体设计知识的大门，让我对未来集成电路的发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本图书的装帧设计相当有艺术感，书页边缘的处理也十分精细，给人一种高端品质的感受。我是一名在校的电子工程专业研究生，近期正在着手撰写与先进集成电路设计相关的毕业论文。在查找相关文献的过程中，我发现“三维集成电路”是当下研究的热点领域，其潜力巨大，但也面临着设计复杂性、验证难度以及成本控制等诸多挑战。我希望这本书能够为我提供一个全面而深入的视角，让我更好地理解三维集成电路设计的整个流程，以及其中涉及到的关键技术和理论知识。我特别关注书中关于“设计自动化工具（EDA）”在三维集成电路设计中的应用和演进，以及“信号完整性分析”和“功耗优化”在三维结构下的新方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面色彩搭配十分和谐，给人一种专业而不失活力的感觉。我是一名在读的博士生，研究方向与集成电路设计相关，最近正在关注三维集成电路的前沿技术。我了解到，当前三维集成电路设计面临着诸多挑战，例如信号完整性、功耗分配、热效应以及设计验证的复杂性等等。我希望这本书能够提供一些关于这些问题的深入分析和创新的解决方案。我特别期待看到书中关于“先进互连技术”的讨论，例如如何设计高密度、低延迟的垂直互连，以及如何优化三维结构下的信号传输路径。另外，我也对书中关于“设计空间探索”和“性能建模”的内容抱有很高期望，因为在三维集成电路的设计过程中，需要在巨大的设计空间中找到最优解，这需要强大的工具和有效的算法支持。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，是想找到一本能够全面系统地介绍“三维集成电路设计”这一复杂领域的专业书籍。我了解，随着芯片制造技术的不断进步，传统的二维平面设计已经逐渐触及物理极限，而三维集成则为突破这些限制提供了新的可能。我非常期待书中能够详细解释“硅通孔（TSV）”技术的工作原理、制造工艺以及其在实现三维互连中的作用。同时，我也想了解“堆叠式芯片”的设计方法，包括如何进行层级的划分、如何进行模块的布局以及如何优化层间的通信。这本书的重量和厚度都让我觉得内容应该非常丰富，希望能从中学习到关于“先进互连材料”和“三维封装技术”的前沿知识。