矽通孔與三維集成電路 9787030471642 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃樟明，楊銀堂 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 三維集成
• 矽通孔
• TSV
• 微電子
• 封裝
• 半導體
• 電子工程
• 材料科學
• 器件

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030471642

商品編碼：29871744600

包裝：平裝

齣版時間：2017-12-01

圖書基本信息
圖書名稱	矽通孔與三維集成電路	作者	硃樟明,楊銀堂
定價	68.00元	齣版社	科學齣版社有限責任公司
ISBN	9787030471642	齣版日期	2017-12-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書係統討論瞭基於矽通孔的三維集成電路設計所涉及的一些關鍵科學問題，包括矽通孔寄生參數提取、矽通孔電磁模型、新型矽通孔結構、三維集成互連綫、三維集成電路熱管理、矽通孔微波/毫米波特性、碳納米矽通孔及集成互連綫等，對想深入瞭解矽通孔和三維集成電路的工程人員和科研人員具有很強的指導意義和實用性。本書所提齣的矽通孔結構、矽通孔解析模型、矽通孔電磁模型、三維集成電路熱管理、三維集成互連綫建模和設計等關鍵技術，已經在IEEETED、IEEEMWCL等國外期刊上發錶，可以直接供讀者參考。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

矽通孔與三維集成電路：開啓微電子新紀元 在日新月異的電子技術領域，微型化、高性能化、多功能化已成為永恒的追求。作為現代電子設備核心的集成電路（IC），正以前所未有的速度發展，而實現這些飛躍的關鍵技術之一，便是矽通孔（Through-Silicon Via, TSV）與三維集成電路（3D IC）。本書《矽通孔與三維集成電路》深入剖析瞭這一顛覆性技術，為讀者揭示瞭其背後的科學原理、工程挑戰與未來前景，力求勾勒齣微電子産業邁嚮新高度的宏偉藍圖。 一、 矽通孔：連接三維世界的基石 矽通孔，顧名思義，是指直接穿過矽襯底的垂直導電通道。它如同穿梭於摩天大樓不同樓層之間的電梯，實現瞭在垂直方嚮上芯片之間的電氣連接。這一看似簡單的結構，卻在根本上改變瞭傳統二維集成電路的設計與製造範式。 1. TSV的起源與演進： 追溯TSV的起源，我們可以看到半導體技術在摩爾定律驅動下不斷突破尺寸極限的艱辛曆程。當二維平麵空間逐漸逼近物理極限時，科學傢們開始將目光投嚮第三個維度——高度。TSV作為實現三維堆疊的關鍵技術，其發展並非一蹴而就，而是經曆瞭材料、工藝、設備等多個層麵的長期探索與改進。早期，TSV的研究主要集中在高性能計算和通信領域，用於解決高密度互連問題。隨著技術的成熟，TSV的應用範圍逐漸擴展到消費電子、汽車電子、醫療電子等各個領域。 2. TSV的結構與製造工藝： TSV的製造是一個復雜而精密的工程過程，涉及多道關鍵工序。其基本結構通常包括導電填充物（如銅、鎢、多晶矽等）、絕緣層（如二氧化矽、氮化矽等）以及通孔的開口。典型的TSV製造流程包括： 刻蝕（Etching）： 在矽襯底上精確地刻蝕齣垂直的通孔。這一過程對刻蝕深度、精度、側壁形貌都有極高的要求，以保證後續填充的質量。 絕緣（Dielectric Deposition）： 在通孔內壁沉積一層絕緣介質，以防止通孔與芯片內部電路發生短路。 填充（Conductor Filling）： 將導電材料填充到絕緣層內的通孔中，形成導電通路。常用的填充技術包括電化學沉積（ECD）、化學氣相沉積（CVD）等。 平坦化（Planarization）： 通過化學機械拋光（CMP）等工藝，將填充後的TSV錶麵處理平整，為後續芯片堆疊做好準備。 此外，TSV的製造還存在不同的類型，如底部電極TSV（BEOL TSV）、頂部電極TSV（FEOL TSV）以及中間TSV等，它們在製造位置和功能上有所區彆，也對工藝流程提齣瞭不同的挑戰。 3. TSV的優勢與挑戰： TSV帶來的優勢是顯而易見的。首先，它極大地縮短瞭芯片之間的互連距離，從而降低瞭信號延遲，提高瞭數據傳輸速率，顯著提升瞭芯片的性能。其次，TSV使得芯片可以垂直堆疊，極大地提高瞭集成密度， miniaturizes 電子設備，為更復雜的功能集成提供瞭可能。再者，TSV可以實現不同工藝、不同材料的芯片異質集成，如將邏輯芯片與存儲芯片、傳感器芯片等堆疊在一起，從而實現更強大的係統級功能。 然而，TSV的廣泛應用也伴隨著一係列挑戰。製造工藝的復雜性導緻成本較高；TSV的引入可能帶來應力集中問題，影響芯片的可靠性；漏電、短路等失效模式需要嚴格的質量控製；同時，TSV的設計規則和EDA工具也需要不斷發展以適應三維集成的新需求。 二、 三維集成電路：超越二維的未來 三維集成電路（3D IC）是利用TSV等技術，將多個功能芯片在垂直方嚮上堆疊並進行互連而形成的高密度、高性能的集成電路。它代錶瞭集成電路設計的下一個重要演進方嚮。 1. 3D IC的結構與分類： 3D IC的結構多種多樣，根據堆疊方式和互連方式的不同，可以大緻分為以下幾種： 芯片堆疊（Chip Stacking）： 這是最常見的3D IC形式，將多個獨立的芯片（或晶圓）通過TSV進行垂直堆疊和互連。根據芯片的製造工藝是否相同，又可分為同質集成（Homogeneous Integration）和異質集成（Heterogeneous Integration）。異質集成是3D IC的重要優勢，可以整閤不同特性的芯片，實現更全麵的功能。 晶圓堆疊（Wafer Stacking）： 在晶圓製造後期，通過TSV在整個晶圓層麵進行連接，然後再將多個晶圓堆疊。這種方式通常用於製造大規模的存儲器。 單芯片三維集成（Monolithic 3D IC）： 在同一塊矽襯底上，通過層層生長和製造，實現多個功能電路的垂直集成。這種方式技術難度最高，但有望實現更高的集成密度和更低的成本。 2. 3D IC的設計與建模： 3D IC的設計與傳統2D IC有著本質的區彆。除瞭考慮電路本身的性能外，還需要對堆疊結構、TSV布局、散熱、電源分配等進行綜閤優化。 熱管理（Thermal Management）： 芯片堆疊會使得熱量纍積，嚴重影響芯片的可靠性和性能。因此，高效的熱管理成為3D IC設計中的關鍵問題，需要通過優化堆疊結構、引入散熱材料、設計有效的散熱通道等來解決。 電源分配（Power Delivery Network, PDN）： 隨著芯片集成度的提高，電源供應的穩定性變得尤為重要。3D IC的PDN設計需要考慮垂直方嚮的電流傳輸，以及如何為不同層級的芯片提供穩定、低噪聲的電源。 信號完整性（Signal Integrity）： TSV的引入會改變信號的傳輸路徑，可能引起串擾、反射等信號完整性問題。需要采用先進的電磁場仿真工具和設計技術來保證信號的質量。 EDA工具的支持： 傳統的EDA工具難以直接支持3D IC的設計流程，因此，針對3D IC的專用EDA工具和流程正在不斷發展，涵蓋布局布綫、仿真驗證、物理設計等各個環節。 3. 3D IC的應用領域與發展趨勢： 3D IC憑藉其高性能、高密度、低功耗等優勢，在眾多領域展現齣巨大的應用潛力。 高性能計算（HPC）： 通過堆疊多個計算核心或異構計算單元，大幅提升處理器性能，滿足大數據處理、人工智能等應用的需求。 存儲器（Memory）： 將DRAM、NAND Flash等存儲器與邏輯芯片堆疊，實現更高的存儲密度和更快的存取速度，如3D NAND、HBM（High Bandwidth Memory）。 通信與網絡設備： 提高數據處理速率，降低功耗，滿足5G、6G通信等對高帶寬、低延遲的需求。 人工智能（AI）與機器學習（ML）： 集成AI加速器、傳感器等，實現更強大的AI推理和學習能力，應用於自動駕駛、智能製造等領域。 消費電子： miniaturizes 智能手機、可穿戴設備等，集成更多功能，提升用戶體驗。 醫療電子： 開發更小型化、高性能的醫療檢測、治療設備。 未來的發展趨勢將聚焦於提高TSV的集成密度和可靠性，降低製造成本，實現更復雜的異質集成，以及發展更先進的3D IC設計與驗證技術。 三、 挑戰與展望 《矽通孔與三維集成電路》一書的編寫，旨在全麵梳理TSV與3D IC技術的發展脈絡，深入剖析其核心技術、麵臨的挑戰以及未來的發展方嚮。從材料科學、微電子工藝到係統集成設計，本書力求為相關領域的科研人員、工程師和學生提供一個係統、深入的學習平颱。 技術的進步總是伴隨著艱辛的探索與不懈的努力。TSV與3D IC作為下一代集成電路的重要技術，其發展仍麵臨諸多挑戰，包括但不限於： 成本控製： TSV與3D IC的製造工藝復雜，成本較高，如何通過技術創新和規模化生産來降低成本是普及的關鍵。 可靠性與壽命： 堆疊結構帶來的應力、散熱問題以及TSV本身的潛在失效模式，都對芯片的長期可靠性提齣瞭更高要求。 設計與驗證的復雜性： 3D IC的設計和驗證流程比2D IC更為復雜，需要強大的EDA工具支持和更先進的設計方法學。 異質集成的挑戰： 不同工藝、不同材料的芯片集成時，可能會齣現工藝兼容性、界麵連接、熱膨脹係數不匹配等問題。 新材料與新工藝的探索： 為瞭剋服現有技術的局限，需要不斷探索新的導電材料、絕緣材料、封裝材料以及更高效的製造工藝。 盡管挑戰重重，但TSV與3D IC技術所展現齣的巨大潛力和不可替代的戰略意義，使其成為當前微電子領域最活躍的研究方嚮之一。隨著技術的不斷成熟和應用場景的持續拓展，我們有理由相信，矽通孔與三維集成電路將深刻地改變未來的電子世界，開啓一個更高集成度、更高性能、更低功耗的微電子新紀元。本書的齣版，恰逢其時，必將為推動這一變革貢獻重要力量，為讀者呈現一場關於微電子未來圖景的深度解讀。

評分☆☆☆☆☆

這是一本我一直期待已久的著作，從書名《矽通孔與三維集成電路》就足以點燃我作為一名電子工程領域研究者的好奇心。雖然我還沒有深入翻閱，但單是這個主題本身就足以讓我心潮澎湃。三維集成電路，這個概念在集成電路設計領域已經醞釀瞭多年，但其真正實現和規模化應用，卻始終麵臨著諸多技術瓶頸。其中，矽通孔（TSV）無疑是實現三維堆疊的關鍵技術之一。我曾參加過幾次關於三維集成電路的國際會議，聽過許多關於TSV製造工藝、可靠性以及與後端設計協同的報告，這些都讓我對這項技術的復雜性和重要性有瞭初步的認識。想象一下，將數以百計甚至韆計的芯片層層堆疊起來，通過微小的矽通孔進行互聯，這不僅僅是二維平麵上的延伸，而是一種革命性的跨越。這種跨越能帶來什麼？更小的尺寸、更低的功耗、更快的速度，以及更強大的功能集成。這對於當前摩爾定律放緩的趨勢來說，無疑是提供瞭新的突破口。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《矽通孔與三維集成電路》這個書名時，我的第一反應是，這一定是一本能為我帶來大量技術洞察的書籍。作為一名在集成電路封裝領域摸爬滾打多年的工程師，我深知TSV技術在實現高密度、高性能三維集成電路中的核心作用。從我的經驗來看，TSV的製造和可靠性是整個三維集成電路項目成功的關鍵。一旦TSV的製造齣現問題，比如短路、斷路、或者應力集中導緻可靠性下降，那麼整個堆疊的芯片就可能麵臨失效的風險。因此，我非常關注書中對TSV的材料選擇、刻蝕工藝、絕緣層形成、金屬填充以及相關的可靠性測試和分析的詳細介紹。我希望這本書能夠提供一些在實際生産中可能遇到的具體問題的解決方案，或者一些在設計和驗證階段需要注意的細節。

評分☆☆☆☆☆

我一直對集成電路設計的底層技術非常著迷，尤其是那些能夠帶來顛覆性創新的技術。《矽通孔與三維集成電路》這本書的書名，立刻就吸引瞭我的目光。在我看來，矽通孔（TSV）是實現三維集成電路（3D IC）的“血管”，它負責將堆疊起來的芯片層進行高效的互聯。我之前閱讀過一些關於3D IC的概覽性文章，瞭解到其在縮小芯片尺寸、降低功耗、提升性能方麵的巨大潛力。但是，對於TSV這項關鍵技術，我瞭解的還比較膚淺。我希望這本書能夠深入地探討TSV的製造工藝，包括其關鍵步驟、所涉及的材料以及相關的技術挑戰。我特彆想知道，如何纔能在保證高良率的前提下，實現精確的TSV製作，並且如何保證TSV在芯片運行過程中具有足夠的可靠性。

評分☆☆☆☆☆

最近我正在探索利用新型半導體技術來解決某些特定應用場景下的性能瓶頸問題，而《矽通孔與三維集成電路》這本書的主題，正好與我的研究方嚮不謀而閤。在我看來，矽通孔（TSV）是實現三維集成電路（3D IC）的關鍵技術，它提供瞭一種全新的芯片互聯方式，能夠顯著提高集成度和性能。我曾閱讀過一些關於TSV在高性能計算領域應用的初步資料，瞭解到其在降低延遲、提升帶寬方麵具有巨大的潛力。然而，我對於TSV的製造工藝、材料選擇以及相關的可靠性分析等方麵知之甚少。我非常期待這本書能夠提供一個關於TSV技術全麵而深入的介紹，包括其在不同製造技術下的具體實現，以及在實際應用中可能遇到的挑戰和解決方案。

評分☆☆☆☆☆

我最近在考慮進行一項關於下一代計算架構的研究，而《矽通孔與三維集成電路》這本書的齣現，可以說是恰逢其時。我一直對如何打破現有計算能力的瓶頸感到睏擾，傳統二維集成電路的物理極限似乎越來越近。三維集成電路，特彆是通過TSV實現的垂直堆疊，提供瞭一條非常有潛力的發展路徑。書中提到的“矽通孔”這個詞，在我看來，不僅僅是一個技術術語，它更像是一種橋梁，連接著芯片設計、製造工藝、封裝技術以及係統集成等多個領域。沒有高效、可靠的TSV，三維集成電路就如同空中樓閣。我之前閱讀過一些零散的技術報告，對TSV的各種製造方法，例如濕法刻蝕、乾法刻蝕、銅電鍍填充等，略知一二，但這些信息往往碎片化，難以形成完整的技術圖景。我期待在這本書中，能夠看到對TSV技術更為係統、深入的闡述，包括其在不同應用場景下的優劣勢分析，以及最新的工藝進展和挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在半導體行業工作的從業者，《矽通孔與三維集成電路》這本書的齣現，無疑是我近期工作中的一個亮點。我深知TSV技術在實現高密度、高性能三維集成電路中的重要性，它已經從一個實驗室裏的概念，逐漸走嚮瞭工業界的實際應用。我曾經參與過一些與先進封裝相關的討論，其中TSV的應用和挑戰是繞不開的話題。我希望這本書能夠為我提供一個更係統、更全麵的視角，深入剖析TSV的各種製造方法，例如基於深矽刻蝕（DRIE）的技術、銅電鍍工藝的細節，以及在TSV形成過程中可能遇到的各種良率問題和可靠性隱患。我特彆關注書中是否能夠提供一些關於TSV在不同應用場景下（例如異質集成、高性能計算等）的具體案例分析，以及相關的設計和測試方法。

評分☆☆☆☆☆

我最近在為一項關於新興計算技術的項目尋找資料，而《矽通孔與三維集成電路》這本書的書名立刻吸引瞭我的注意。在我看來，TSV（矽通孔）是構建三維集成電路（3D IC）的基石，它允許芯片之間實現垂直連接，從而帶來前所未有的集成密度和性能提升。我之前閱讀過一些關於TSV的初步介紹，對其製造過程中涉及的高深技術，例如微細加工、精密電鍍以及材料科學等方麵感到非常好奇。我希望這本書能夠為我提供一個關於TSV技術更全麵的視角，包括其發展曆程、不同的製造工藝及其優缺點，以及在3D IC設計和實現過程中所扮演的關鍵角色。我尤其關注TSV在不同應用場景下的錶現，例如在高性能計算、移動設備或者物聯網傳感器等領域，TSV技術是如何被應用的，又麵臨著哪些獨特的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都對“超越摩爾定律”的議題保持高度關注，而《矽通孔與三維集成電路》這本書，無疑觸及瞭這一核心議題。《矽通孔》作為實現三維集成電路（3D IC）的關鍵技術，在我看來，是當前半導體行業應對性能增長瓶頸的最有希望的解決方案之一。我曾接觸過一些關於3D IC的早期研究論文，瞭解到其能夠通過垂直堆疊芯片層，顯著縮短芯片內部的互連長度，從而降低延遲、功耗，並提高集成密度。然而，將這些理論轉化為實際應用，離不開像TSV這樣關鍵的“連接器”。我希望這本書能夠深入探討TSV的各種實現方式，包括不同的工藝流程、材料選擇，以及它們對最終3D IC性能的影響。同時，我也期待書中能夠提及TSV相關的可靠性問題，因為這是任何一項新技術走嚮大規模商業化應用必須剋服的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我對《矽通孔與三維集成電路》這本書的主題非常感興趣，盡管我並非直接從事TSV或3D IC的研發工作，但我一直在關注半導體行業的發展趨勢，以及前沿技術如何驅動電子産品性能的提升。三維集成電路，在我看來，是繼微處理器、內存分離以及多核技術之後的又一次重大飛躍。它將允許我們以前所未有的方式將不同的功能模塊，比如邏輯、內存、射頻甚至傳感器，緊密地集成在一起，從而實現更小的設備尺寸、更低的能耗和更快的通信速度。而TSV，就是實現這種“堆疊”的最核心技術之一。我希望這本書能夠以一種相對易於理解的方式，嚮我這樣的非專業讀者（或者說跨學科讀者）解釋TSV技術的基本原理，以及它如何為三維集成電路的實現鋪平道路。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《矽通孔與三維集成電路》這本書時，我腦海中立刻閃現齣許多與先進封裝技術相關的問題。作為一名對未來電子産品形態充滿好奇的科技愛好者，我一直關注著半導體産業的每一次重大變革。三維集成電路，通過將多個芯片堆疊起來，能夠極大地提升集成度，這無疑是未來電子産品小型化、高性能化的關鍵。而矽通孔（TSV），在我看來，就是實現這種“堆疊”的最核心技術之一。我設想，書中一定詳細介紹瞭TSV的製造過程，包括如何在高精度的矽片上形成微小的導電通路，如何進行填充，以及如何保證這些通孔的電氣性能和機械可靠性。我期待這本書能夠以一種深入淺齣的方式，解釋TSV技術是如何將原本孤立的芯片連接在一起，從而創造齣更加強大的三維係統。