硅通孔与三维集成电路 9787030471642 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

朱樟明，杨银堂 著

图书标签:

• 集成电路
• 三维集成
• 硅通孔
• TSV
• 微电子
• 封装
• 半导体
• 电子工程
• 材料科学
• 器件

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030471642

商品编码：29871744600

包装：平装

出版时间：2017-12-01

图书基本信息
图书名称	硅通孔与三维集成电路	作者	朱樟明,杨银堂
定价	68.00元	出版社	科学出版社有限责任公司
ISBN	9787030471642	出版日期	2017-12-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本		商品重量	0.4Kg

内容简介

本书系统讨论了基于硅通孔的三维集成电路设计所涉及的一些关键科学问题，包括硅通孔寄生参数提取、硅通孔电磁模型、新型硅通孔结构、三维集成互连线、三维集成电路热管理、硅通孔微波/毫米波特性、碳纳米硅通孔及集成互连线等，对想深入了解硅通孔和三维集成电路的工程人员和科研人员具有很强的指导意义和实用性。本书所提出的硅通孔结构、硅通孔解析模型、硅通孔电磁模型、三维集成电路热管理、三维集成互连线建模和设计等关键技术，已经在IEEETED、IEEEMWCL等国外期刊上发表，可以直接供读者参考。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

硅通孔与三维集成电路：开启微电子新纪元 在日新月异的电子技术领域，微型化、高性能化、多功能化已成为永恒的追求。作为现代电子设备核心的集成电路（IC），正以前所未有的速度发展，而实现这些飞跃的关键技术之一，便是硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）与三维集成电路（3D IC）。本书《硅通孔与三维集成电路》深入剖析了这一颠覆性技术，为读者揭示了其背后的科学原理、工程挑战与未来前景，力求勾勒出微电子产业迈向新高度的宏伟蓝图。 一、 硅通孔：连接三维世界的基石 硅通孔，顾名思义，是指直接穿过硅衬底的垂直导电通道。它如同穿梭于摩天大楼不同楼层之间的电梯，实现了在垂直方向上芯片之间的电气连接。这一看似简单的结构，却在根本上改变了传统二维集成电路的设计与制造范式。 1. TSV的起源与演进： 追溯TSV的起源，我们可以看到半导体技术在摩尔定律驱动下不断突破尺寸极限的艰辛历程。当二维平面空间逐渐逼近物理极限时，科学家们开始将目光投向第三个维度——高度。TSV作为实现三维堆叠的关键技术，其发展并非一蹴而就，而是经历了材料、工艺、设备等多个层面的长期探索与改进。早期，TSV的研究主要集中在高性能计算和通信领域，用于解决高密度互连问题。随着技术的成熟，TSV的应用范围逐渐扩展到消费电子、汽车电子、医疗电子等各个领域。 2. TSV的结构与制造工艺： TSV的制造是一个复杂而精密的工程过程，涉及多道关键工序。其基本结构通常包括导电填充物（如铜、钨、多晶硅等）、绝缘层（如二氧化硅、氮化硅等）以及通孔的开口。典型的TSV制造流程包括： 刻蚀（Etching）： 在硅衬底上精确地刻蚀出垂直的通孔。这一过程对刻蚀深度、精度、侧壁形貌都有极高的要求，以保证后续填充的质量。 绝缘（Dielectric Deposition）： 在通孔内壁沉积一层绝缘介质，以防止通孔与芯片内部电路发生短路。 填充（Conductor Filling）： 将导电材料填充到绝缘层内的通孔中，形成导电通路。常用的填充技术包括电化学沉积（ECD）、化学气相沉积（CVD）等。 平坦化（Planarization）： 通过化学机械抛光（CMP）等工艺，将填充后的TSV表面处理平整，为后续芯片堆叠做好准备。 此外，TSV的制造还存在不同的类型，如底部电极TSV（BEOL TSV）、顶部电极TSV（FEOL TSV）以及中间TSV等，它们在制造位置和功能上有所区别，也对工艺流程提出了不同的挑战。 3. TSV的优势与挑战： TSV带来的优势是显而易见的。首先，它极大地缩短了芯片之间的互连距离，从而降低了信号延迟，提高了数据传输速率，显著提升了芯片的性能。其次，TSV使得芯片可以垂直堆叠，极大地提高了集成密度， miniaturizes 电子设备，为更复杂的功能集成提供了可能。再者，TSV可以实现不同工艺、不同材料的芯片异质集成，如将逻辑芯片与存储芯片、传感器芯片等堆叠在一起，从而实现更强大的系统级功能。 然而，TSV的广泛应用也伴随着一系列挑战。制造工艺的复杂性导致成本较高；TSV的引入可能带来应力集中问题，影响芯片的可靠性；漏电、短路等失效模式需要严格的质量控制；同时，TSV的设计规则和EDA工具也需要不断发展以适应三维集成的新需求。 二、 三维集成电路：超越二维的未来 三维集成电路（3D IC）是利用TSV等技术，将多个功能芯片在垂直方向上堆叠并进行互连而形成的高密度、高性能的集成电路。它代表了集成电路设计的下一个重要演进方向。 1. 3D IC的结构与分类： 3D IC的结构多种多样，根据堆叠方式和互连方式的不同，可以大致分为以下几种： 芯片堆叠（Chip Stacking）： 这是最常见的3D IC形式，将多个独立的芯片（或晶圆）通过TSV进行垂直堆叠和互连。根据芯片的制造工艺是否相同，又可分为同质集成（Homogeneous Integration）和异质集成（Heterogeneous Integration）。异质集成是3D IC的重要优势，可以整合不同特性的芯片，实现更全面的功能。 晶圆堆叠（Wafer Stacking）： 在晶圆制造后期，通过TSV在整个晶圆层面进行连接，然后再将多个晶圆堆叠。这种方式通常用于制造大规模的存储器。 单芯片三维集成（Monolithic 3D IC）： 在同一块硅衬底上，通过层层生长和制造，实现多个功能电路的垂直集成。这种方式技术难度最高，但有望实现更高的集成密度和更低的成本。 2. 3D IC的设计与建模： 3D IC的设计与传统2D IC有着本质的区别。除了考虑电路本身的性能外，还需要对堆叠结构、TSV布局、散热、电源分配等进行综合优化。 热管理（Thermal Management）： 芯片堆叠会使得热量累积，严重影响芯片的可靠性和性能。因此，高效的热管理成为3D IC设计中的关键问题，需要通过优化堆叠结构、引入散热材料、设计有效的散热通道等来解决。 电源分配（Power Delivery Network, PDN）： 随着芯片集成度的提高，电源供应的稳定性变得尤为重要。3D IC的PDN设计需要考虑垂直方向的电流传输，以及如何为不同层级的芯片提供稳定、低噪声的电源。 信号完整性（Signal Integrity）： TSV的引入会改变信号的传输路径，可能引起串扰、反射等信号完整性问题。需要采用先进的电磁场仿真工具和设计技术来保证信号的质量。 EDA工具的支持： 传统的EDA工具难以直接支持3D IC的设计流程，因此，针对3D IC的专用EDA工具和流程正在不断发展，涵盖布局布线、仿真验证、物理设计等各个环节。 3. 3D IC的应用领域与发展趋势： 3D IC凭借其高性能、高密度、低功耗等优势，在众多领域展现出巨大的应用潜力。 高性能计算（HPC）： 通过堆叠多个计算核心或异构计算单元，大幅提升处理器性能，满足大数据处理、人工智能等应用的需求。 存储器（Memory）： 将DRAM、NAND Flash等存储器与逻辑芯片堆叠，实现更高的存储密度和更快的存取速度，如3D NAND、HBM（High Bandwidth Memory）。 通信与网络设备： 提高数据处理速率，降低功耗，满足5G、6G通信等对高带宽、低延迟的需求。 人工智能（AI）与机器学习（ML）： 集成AI加速器、传感器等，实现更强大的AI推理和学习能力，应用于自动驾驶、智能制造等领域。 消费电子： miniaturizes 智能手机、可穿戴设备等，集成更多功能，提升用户体验。 医疗电子： 开发更小型化、高性能的医疗检测、治疗设备。 未来的发展趋势将聚焦于提高TSV的集成密度和可靠性，降低制造成本，实现更复杂的异质集成，以及发展更先进的3D IC设计与验证技术。 三、 挑战与展望 《硅通孔与三维集成电路》一书的编写，旨在全面梳理TSV与3D IC技术的发展脉络，深入剖析其核心技术、面临的挑战以及未来的发展方向。从材料科学、微电子工艺到系统集成设计，本书力求为相关领域的科研人员、工程师和学生提供一个系统、深入的学习平台。 技术的进步总是伴随着艰辛的探索与不懈的努力。TSV与3D IC作为下一代集成电路的重要技术，其发展仍面临诸多挑战，包括但不限于： 成本控制： TSV与3D IC的制造工艺复杂，成本较高，如何通过技术创新和规模化生产来降低成本是普及的关键。 可靠性与寿命： 堆叠结构带来的应力、散热问题以及TSV本身的潜在失效模式，都对芯片的长期可靠性提出了更高要求。 设计与验证的复杂性： 3D IC的设计和验证流程比2D IC更为复杂，需要强大的EDA工具支持和更先进的设计方法学。 异质集成的挑战： 不同工艺、不同材料的芯片集成时，可能会出现工艺兼容性、界面连接、热膨胀系数不匹配等问题。 新材料与新工艺的探索： 为了克服现有技术的局限，需要不断探索新的导电材料、绝缘材料、封装材料以及更高效的制造工艺。 尽管挑战重重，但TSV与3D IC技术所展现出的巨大潜力和不可替代的战略意义，使其成为当前微电子领域最活跃的研究方向之一。随着技术的不断成熟和应用场景的持续拓展，我们有理由相信，硅通孔与三维集成电路将深刻地改变未来的电子世界，开启一个更高集成度、更高性能、更低功耗的微电子新纪元。本书的出版，恰逢其时，必将为推动这一变革贡献重要力量，为读者呈现一场关于微电子未来图景的深度解读。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《硅通孔与三维集成电路》这个书名时，我的第一反应是，这一定是一本能为我带来大量技术洞察的书籍。作为一名在集成电路封装领域摸爬滚打多年的工程师，我深知TSV技术在实现高密度、高性能三维集成电路中的核心作用。从我的经验来看，TSV的制造和可靠性是整个三维集成电路项目成功的关键。一旦TSV的制造出现问题，比如短路、断路、或者应力集中导致可靠性下降，那么整个堆叠的芯片就可能面临失效的风险。因此，我非常关注书中对TSV的材料选择、刻蚀工艺、绝缘层形成、金属填充以及相关的可靠性测试和分析的详细介绍。我希望这本书能够提供一些在实际生产中可能遇到的具体问题的解决方案，或者一些在设计和验证阶段需要注意的细节。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在半导体行业工作的从业者，《硅通孔与三维集成电路》这本书的出现，无疑是我近期工作中的一个亮点。我深知TSV技术在实现高密度、高性能三维集成电路中的重要性，它已经从一个实验室里的概念，逐渐走向了工业界的实际应用。我曾经参与过一些与先进封装相关的讨论，其中TSV的应用和挑战是绕不开的话题。我希望这本书能够为我提供一个更系统、更全面的视角，深入剖析TSV的各种制造方法，例如基于深硅刻蚀（DRIE）的技术、铜电镀工艺的细节，以及在TSV形成过程中可能遇到的各种良率问题和可靠性隐患。我特别关注书中是否能够提供一些关于TSV在不同应用场景下（例如异质集成、高性能计算等）的具体案例分析，以及相关的设计和测试方法。

评分☆☆☆☆☆

我最近在考虑进行一项关于下一代计算架构的研究，而《硅通孔与三维集成电路》这本书的出现，可以说是恰逢其时。我一直对如何打破现有计算能力的瓶颈感到困扰，传统二维集成电路的物理极限似乎越来越近。三维集成电路，特别是通过TSV实现的垂直堆叠，提供了一条非常有潜力的发展路径。书中提到的“硅通孔”这个词，在我看来，不仅仅是一个技术术语，它更像是一种桥梁，连接着芯片设计、制造工艺、封装技术以及系统集成等多个领域。没有高效、可靠的TSV，三维集成电路就如同空中楼阁。我之前阅读过一些零散的技术报告，对TSV的各种制造方法，例如湿法刻蚀、干法刻蚀、铜电镀填充等，略知一二，但这些信息往往碎片化，难以形成完整的技术图景。我期待在这本书中，能够看到对TSV技术更为系统、深入的阐述，包括其在不同应用场景下的优劣势分析，以及最新的工艺进展和挑战。

评分☆☆☆☆☆

这是一本我一直期待已久的著作，从书名《硅通孔与三维集成电路》就足以点燃我作为一名电子工程领域研究者的好奇心。虽然我还没有深入翻阅，但单是这个主题本身就足以让我心潮澎湃。三维集成电路，这个概念在集成电路设计领域已经酝酿了多年，但其真正实现和规模化应用，却始终面临着诸多技术瓶颈。其中，硅通孔（TSV）无疑是实现三维堆叠的关键技术之一。我曾参加过几次关于三维集成电路的国际会议，听过许多关于TSV制造工艺、可靠性以及与后端设计协同的报告，这些都让我对这项技术的复杂性和重要性有了初步的认识。想象一下，将数以百计甚至千计的芯片层层堆叠起来，通过微小的硅通孔进行互联，这不仅仅是二维平面上的延伸，而是一种革命性的跨越。这种跨越能带来什么？更小的尺寸、更低的功耗、更快的速度，以及更强大的功能集成。这对于当前摩尔定律放缓的趋势来说，无疑是提供了新的突破口。

评分☆☆☆☆☆

我对《硅通孔与三维集成电路》这本书的主题非常感兴趣，尽管我并非直接从事TSV或3D IC的研发工作，但我一直在关注半导体行业的发展趋势，以及前沿技术如何驱动电子产品性能的提升。三维集成电路，在我看来，是继微处理器、内存分离以及多核技术之后的又一次重大飞跃。它将允许我们以前所未有的方式将不同的功能模块，比如逻辑、内存、射频甚至传感器，紧密地集成在一起，从而实现更小的设备尺寸、更低的能耗和更快的通信速度。而TSV，就是实现这种“堆叠”的最核心技术之一。我希望这本书能够以一种相对易于理解的方式，向我这样的非专业读者（或者说跨学科读者）解释TSV技术的基本原理，以及它如何为三维集成电路的实现铺平道路。

评分☆☆☆☆☆

我最近在为一项关于新兴计算技术的项目寻找资料，而《硅通孔与三维集成电路》这本书的书名立刻吸引了我的注意。在我看来，TSV（硅通孔）是构建三维集成电路（3D IC）的基石，它允许芯片之间实现垂直连接，从而带来前所未有的集成密度和性能提升。我之前阅读过一些关于TSV的初步介绍，对其制造过程中涉及的高深技术，例如微细加工、精密电镀以及材料科学等方面感到非常好奇。我希望这本书能够为我提供一个关于TSV技术更全面的视角，包括其发展历程、不同的制造工艺及其优缺点，以及在3D IC设计和实现过程中所扮演的关键角色。我尤其关注TSV在不同应用场景下的表现，例如在高性能计算、移动设备或者物联网传感器等领域，TSV技术是如何被应用的，又面临着哪些独特的挑战。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都对“超越摩尔定律”的议题保持高度关注，而《硅通孔与三维集成电路》这本书，无疑触及了这一核心议题。《硅通孔》作为实现三维集成电路（3D IC）的关键技术，在我看来，是当前半导体行业应对性能增长瓶颈的最有希望的解决方案之一。我曾接触过一些关于3D IC的早期研究论文，了解到其能够通过垂直堆叠芯片层，显著缩短芯片内部的互连长度，从而降低延迟、功耗，并提高集成密度。然而，将这些理论转化为实际应用，离不开像TSV这样关键的“连接器”。我希望这本书能够深入探讨TSV的各种实现方式，包括不同的工艺流程、材料选择，以及它们对最终3D IC性能的影响。同时，我也期待书中能够提及TSV相关的可靠性问题，因为这是任何一项新技术走向大规模商业化应用必须克服的挑战。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《硅通孔与三维集成电路》这本书时，我脑海中立刻闪现出许多与先进封装技术相关的问题。作为一名对未来电子产品形态充满好奇的科技爱好者，我一直关注着半导体产业的每一次重大变革。三维集成电路，通过将多个芯片堆叠起来，能够极大地提升集成度，这无疑是未来电子产品小型化、高性能化的关键。而硅通孔（TSV），在我看来，就是实现这种“堆叠”的最核心技术之一。我设想，书中一定详细介绍了TSV的制造过程，包括如何在高精度的硅片上形成微小的导电通路，如何进行填充，以及如何保证这些通孔的电气性能和机械可靠性。我期待这本书能够以一种深入浅出的方式，解释TSV技术是如何将原本孤立的芯片连接在一起，从而创造出更加强大的三维系统。

评分☆☆☆☆☆

最近我正在探索利用新型半导体技术来解决某些特定应用场景下的性能瓶颈问题，而《硅通孔与三维集成电路》这本书的主题，正好与我的研究方向不谋而合。在我看来，硅通孔（TSV）是实现三维集成电路（3D IC）的关键技术，它提供了一种全新的芯片互联方式，能够显著提高集成度和性能。我曾阅读过一些关于TSV在高性能计算领域应用的初步资料，了解到其在降低延迟、提升带宽方面具有巨大的潜力。然而，我对于TSV的制造工艺、材料选择以及相关的可靠性分析等方面知之甚少。我非常期待这本书能够提供一个关于TSV技术全面而深入的介绍，包括其在不同制造技术下的具体实现，以及在实际应用中可能遇到的挑战和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

我一直对集成电路设计的底层技术非常着迷，尤其是那些能够带来颠覆性创新的技术。《硅通孔与三维集成电路》这本书的书名，立刻就吸引了我的目光。在我看来，硅通孔（TSV）是实现三维集成电路（3D IC）的“血管”，它负责将堆叠起来的芯片层进行高效的互联。我之前阅读过一些关于3D IC的概览性文章，了解到其在缩小芯片尺寸、降低功耗、提升性能方面的巨大潜力。但是，对于TSV这项关键技术，我了解的还比较肤浅。我希望这本书能够深入地探讨TSV的制造工艺，包括其关键步骤、所涉及的材料以及相关的技术挑战。我特别想知道，如何才能在保证高良率的前提下，实现精确的TSV制作，并且如何保证TSV在芯片运行过程中具有足够的可靠性。