電子設計自動化技術 9787111242857 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張永生 著

圖書標籤:

• 電子設計自動化
• EDA
• 集成電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• CAD

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111242857

商品編碼：29425010985

包裝：平裝

齣版時間：2008-08-01

基本信息

書名：電子設計自動化技術

定價：21.00元

作者：張永生

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2008-08-01

ISBN：9787111242857

字數：307000

頁碼：193

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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內容提要

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電子設計自動化（EDA）應用技術，是提高我國電子産品及工程設計質量的一項重要手段，具有自動化程度高、功能強大、運行速度快、數據開發性好和使用方便等特點，目前已在電子工程設計領域得到瞭廣泛應用。
　　本書較係統地介紹瞭常用EDA開發工具的使用方法、應用設計和分析實例以及性能仿真等相關內容，取材廣泛、翔實新穎，重點突齣，實例豐富，且充分考慮瞭便於鞏固所學的知識和可方便進行實踐的操作性。本書既可作為高職高專院校電子信息類相關專業的教材，又可作為電路設計人員和電路製好者的參考書。
　　為方便教學，本書配有免費電子課件，凡選用本書作為授課教材的學校，均可來電索取，谘詢電話：010-88379375。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《集成電路製造工藝深度解析：從矽晶圓到芯片封裝》 內容簡介： 本書並非關於“電子設計自動化技術”的任何內容。 本書是一本深入探討集成電路（IC）製造核心工藝的專業技術書籍，旨在為讀者提供從最基礎的矽晶圓製備到最終芯片封裝的全麵、詳盡的解析。它不涉及任何電子設計自動化（EDA）軟件、工具或流程，而是將焦點完全集中於物理層麵的製造技術，以及支撐這些技術實現的關鍵材料、設備和原理。 第一部分：矽晶圓的誕生與淨化 在集成電路製造的宏大畫捲中，矽晶圓是畫布，是承載一切微觀世界的基石。本部分將帶領讀者深入瞭解矽晶圓從地殼中提取到最終成為高純度、完美晶體結構的半導體基底的整個曆程。 矽的提取與精煉： 我們將追溯矽的來源，從石英砂（二氧化矽）開始，介紹冶金級矽的生産過程，包括碳熱還原法等，並強調其相對較低的純度。隨後，重點闡述化學提純過程，如西門子法（Siemens process）或流化床反應器法（Fluid bed reactor），以獲得電子級多晶矽（EGS），其純度高達99.9999999%（9N）甚至更高。詳細介紹這些化學反應的原理、所需的反應物、催化劑以及工藝參數控製的重要性。 單晶矽的生長： 理論知識在這裏將轉化為實踐。我們將詳細解析兩種主要的單晶矽生長技術：直拉法（Czochralski, CZ）和區熔法（Float-Zone, FZ）。對於直拉法，重點介紹籽晶的選擇、提拉速度、坩堝鏇轉、溫度梯度控製以及摻雜劑（如硼或磷）的均勻加入，以形成特定電阻率的矽棒。對於區熔法，則著重說明其如何通過移動熔融區域來避免坩堝汙染，從而獲得更高純度的矽，並分析兩種方法的優缺點及其適用場景。 矽棒的加工與晶圓的成型： 剖析矽棒在切割成晶圓前的關鍵加工步驟。這包括矽棒的研磨（以獲得精確的直徑）、晶嚮標記（如扁槽或小平麵的形成，用於後續定位）、以及最終的切割過程，通常采用內圓切割刀（ID saw）或綫切割技術。強調切割過程中對錶麵缺陷的控製，以及初步的錶麵粗糙度要求。 晶圓的錶麵處理： 晶圓的平整度和潔淨度是後續工藝成功的關鍵。本部分將詳細介紹晶圓的研磨（grinding）、拋光（polishing）和清洗（cleaning）過程。重點講解化學機械拋光（CMP）的原理，包括研磨液的成分（如納米顆粒、氧化劑、絡閤劑）、拋光墊的材質與結構、以及壓力和速度的控製，以達到納米級的錶麵粗糙度和納米量級的平麵度。介紹不同類型的清洗方法（如SC-1, SC-2, RCA cleaning）及其去除汙染物（如金屬離子、有機物、顆粒）的機理。 第二部分：光刻——芯片圖案的“雕刻師” 光刻是集成電路製造中最核心、最復雜的工藝之一，它決定瞭芯片的集成度和性能。本部分將剝離EDA工具的視角，聚焦於光學原理、化學反應和物理過程在微納尺度上的精密執行。 光刻原理與光源： 詳細闡述光刻的基本原理，即將掩模版上的電路圖形通過光綫投影到塗覆有光刻膠的矽晶圓錶麵。深入分析不同波長光源的應用，從早期的g綫、i綫，到深紫外（DUV）光源（如KrF, ArF），再到目前主流的極紫外（EUV）光刻。講解不同波長光源在衍射極限、分辨率和景深方麵的優勢與挑戰。 掩模版（Mask/Reticle）的製作： 介紹掩模版的構成材料（如石英基闆、鉻層），以及如何通過電子束光刻（EBL）或激光光刻技術，在高精度基闆上“繪製”齣極小的電路圖案。強調掩模版製造的精度要求以及其作為“母版”的重要性。 光刻膠（Photoresist）的化學： 深入剖析光刻膠的化學成分，包括感光劑（photoactive compound, PAC）和聚閤物基體。詳細講解正性光刻膠（positive resist）和負性光刻膠（negative resist）的工作原理，即通過光照引起的化學變化，使其在顯影液中的溶解度發生改變。討論光刻膠的鏇塗、預烘、曝光、曝光後烘烤（PEB）和顯影等關鍵步驟，以及這些步驟對圖形質量的影響。 曝光過程與光學係統： 詳細解析投影光刻機的光學係統，包括光源、聚光鏡、掩模版對準係統、投影物鏡（由多組精密透鏡構成）以及晶圓颱。重點解釋數值孔徑（NA）和相乾因子（σ）在決定分辨率中的作用。介紹縮小投影（reduction projection）的光刻技術。 先進光刻技術： 探討當前及未來先進光刻技術的發展。這包括： 浸沒式光刻（Immersion Lithography）： 解釋在光刻膠和物鏡之間引入高摺射率液體（如超純水）如何通過增加有效數值孔徑來提高分辨率。 多重曝光（Multi-patterning）： 介紹在無法通過單次曝光實現所需分辨率時，如何通過多次曝光和刻蝕的組閤來定義更小的圖形。討論其流程復雜性和對套刻精度的高要求。 極紫外（EUV）光刻： 重點介紹EUV光刻的原理、光源（通常是激光等離子體光源 LPP）、反射式光學係統（因EUV光被材料強烈吸收，無法使用透鏡）、以及掩模版（反射式）。分析EUV光刻在剋服衍射極限方麵的突破性優勢，以及其麵臨的挑戰（如光源效率、光學器件反射率、掩模版缺陷等）。 顯影與圖形轉移： 詳細介紹顯影過程，分析不同顯影液的作用機製。強調顯影後圖形的綫寬粗糙度（LWR）、側壁形貌以及是否存在“橋連”（bridging）或“斷綫”（fencing）等缺陷。 第三部分：刻蝕——精細結構的“雕刻” 光刻完成瞭圖形的“繪製”，刻蝕則負責將這些圖形“雕刻”到矽片上，形成實際的導電通路、絕緣層或溝槽等結構。本部分將深入解析刻蝕的物理和化學過程。 乾法刻蝕（Dry Etching）： 核心內容。詳細介紹等離子體刻蝕（Plasma Etching）和反應離子刻蝕（Reactive Ion Etching, RIE）的原理。 等離子體生成： 講解 RF 功率、氣體種類（如氟化物、氯化物、氧氣）、腔體壓力和溫度如何影響等離子體的密度、電子能量和反應性物種的産生。 化學刻蝕： 分析反應性氣體如何與矽錶麵發生化學反應，生成易揮發的産物並被泵齣。 物理濺射： 闡述在高能量離子轟擊下，矽原子被物理移除的過程。 RIE的優勢： 重點解釋RIE如何結閤化學和物理效應，實現高方嚮性（anisotropic）刻蝕，形成垂直的側壁，這對製作高密度集成電路至關重要。 關鍵工藝參數： 深入分析氣體流量、射頻功率、偏壓、溫度、壓力等參數對刻蝕速率、選擇比（target material vs. mask material, or different target layers）、各嚮異性、側壁形貌以及底部粗糙度的影響。 刻蝕麵的控製： 討論如何通過優化工藝參數來避免“底部攻擊”（undercutting）、“側壁沾汙”（sidewall contamination）和“刻蝕停止”（etch stop）等問題。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 介紹濕法刻蝕在某些特定場景下的應用，如大麵積的去除薄膜或粗加工。分析濕法刻蝕的各嚮同性（isotropic）特點，以及其優缺點。 選擇比（Selectivity）： 強調刻蝕過程中不同材料之間的選擇性要求，例如，在刻蝕二氧化矽時，要求刻蝕劑不能過度損傷下方的矽或金屬層。 第四部分：薄膜沉積——構建芯片的“層層疊加” 芯片的復雜結構是由一層層不同功能的薄膜堆疊而成，這些薄膜的沉積是芯片製造的關鍵環節。本部分將聚焦於各種薄膜沉積技術。 化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）： 等離子體增強CVD (PECVD)： 詳細講解PECVD的原理，如何利用等離子體降低反應溫度，促進薄膜形成，以及其在沉積氮化矽、二氧化矽等材料中的應用。 低壓CVD (LPCVD)： 分析LPCVD的特點，在高真空和高溫下進行，通常能獲得厚度均勻、應力可控的薄膜，適用於多晶矽和氮化矽的沉積。 等離子體增強低壓CVD (PECVD)： 結閤瞭LPCVD和PECVD的優點。 高密度等離子體CVD (HDPCVD)： 討論如何通過提高等離子體密度來改善薄膜的緻密性和填充能力。 原子層沉積 (Atomic Layer Deposition, ALD)： 重點介紹ALD的自限製吸附機製，實現原子級彆的精確厚度控製和極高的均勻性，尤其適用於高深寬比結構的填充。 物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）： 濺射（Sputtering）： 詳細介紹磁控濺射（Magnetron Sputtering）的原理，包括靶材、等離子體、離子轟擊、濺射産物的傳輸和沉積。重點講解其在金屬（如鋁、銅、鎢）和介質膜（如氧化鋁）沉積中的應用。 蒸發（Evaporation）： 介紹熱蒸發和電子束蒸發，分析其在某些金屬薄膜（如金、銀）沉積中的應用，以及其填充能力和均勻性限製。 外延生長（Epitaxy）： 分子束外延 (MBE) 和化學氣相外延 (MOCVD/HVPE)： 介紹這些技術如何在外延基底上生長齣單晶薄膜，實現對晶體結構、成分和摻雜的精確控製，尤其是在功率器件、光電器件和先進邏輯器件中的應用。 薄膜的特性與檢測： 介紹薄膜的厚度、均勻性、摺射率、應力、附著力、化學成分和缺陷等關鍵特性的錶徵方法（如橢圓偏振儀、原子力顯微鏡、X射綫衍射、掃描電子顯微鏡等）。 第五部分：離子注入與擴散——改變半導體性能的“魔法” 為瞭賦予矽半導體特定的導電類型和電阻率，需要通過摻雜過程來引入雜質原子。本部分將深入探討離子注入和擴散這兩種主要摻雜技術。 離子注入（Ion Implantation）： 原理： 詳細介紹離子源産生、加速、質量分離（單色化）以及注入到矽片錶麵的過程。 關鍵參數： 深入分析注入能量（決定注入深度）、劑量（決定摻雜濃度）、掃描寬度和束流密度等參數對摻雜分布的影響。 摻雜輪廓： 介紹注入剖麵的數學模型（如高斯分布、雙高斯分布）以及如何通過改變參數來控製。 離子注入的優勢： 強調其精確的劑量控製、良好的方嚮性（避免晶格缺陷）以及在較低溫度下進行。 注入損傷與退火： 解釋離子注入會在晶格中産生損傷，必須通過高溫退火（annealing）來修復損傷並激活摻雜原子，使其進入晶格位置。介紹不同類型的退火（如爐式退火、快速熱退火 RTA）。 擴散（Diffusion）： 原理： 介紹在高溫下，雜質原子在高濃度區域嚮低濃度區域遷移的物理過程。 擴散源： 分析固態擴散源、氣態擴散源以及等離子體擴散源。 擴散方程： 簡要提及Fick定律在描述擴散過程中的應用。 擴散的特點： 討論其溫度依賴性強、易産生“擺動”（swing-by）效應（即在高溫過程中，先前注入的摻雜可能被再次擴散或移除）。 選擇性擴散： 介紹如何利用掩模層（如二氧化矽）來限製擴散區域。 摻雜激活與電學性能： 強調退火過程對實現摻雜激活、修復晶格損傷以及優化器件電學性能的重要性。 第六部分：互連與金屬化——連接芯片的“神經網絡” 芯片內部成韆上萬甚至上億個晶體管需要通過金屬導綫連接起來，形成復雜的電路。本部分將聚焦於實現這些連接的技術。 金屬化技術： 鋁互連（Aluminum Interconnect）： 介紹傳統的鋁互連技術，包括濺射沉積和圖案化。討論鋁的蠕變（electromigration）問題及其對可靠性的影響。 銅互連（Copper Interconnect）： 重點介紹銅互連技術，包括“阻擋/擴散阻擋層”（barrier/adhesion layer，如TaN/Ta）的沉積、銅的電化學沉積（ECD，Electro-Chemical Deposition）以及化學機械拋光（CMP）來去除多餘的銅，實現“流形”（Damascene）或“反流形”（Dual Damascene）工藝。分析銅作為導電材料的優勢（低電阻率）以及其易擴散的挑戰。 鎢互連（Tungsten Interconnect）： 介紹鎢在通孔（via）填充中的應用，通常采用CVD方法。 通孔（Via）與接觸孔（Contact Hole）： 詳細介紹如何通過光刻和刻蝕技術在介質層中製作通孔和接觸孔，以及如何用金屬填充它們，實現不同層之間的電氣連接。 阻擋層與擴散阻擋層： 解釋為什麼需要這些層來防止金屬與其他材料（如矽、介質）發生不希望的化學反應或擴散，以及常用的材料（如Ti, TiN, Ta, TaN）。 金屬導綫的可靠性： 討論金屬互連的可靠性問題，如電遷移（electromigration）、應力遷移（stress migration）和集成電路的可靠性。 第七部分：芯片後段封裝——從裸片到成品 製造齣的裸芯片（die）還需要經過封裝纔能成為最終的産品，能夠與外界連接並受到保護。本部分將探討芯片封裝的基本工藝。 晶圓測試（Wafer Sort/Probe）： 在封裝前對每顆裸芯片進行電學性能測試，篩選齣不閤格的芯片。 晶圓切割（Dicing）： 將連接在同一片晶圓上的成百上韆個裸芯片分離的技術，通常采用金剛石鋸片（diamond saw）或激光切割。 引綫鍵閤（Wire Bonding）： 將裸芯片上的焊盤（pad）通過細小的金屬綫（如金綫、銅綫、鋁綫）連接到封裝外殼的引腳（lead frame）上的技術。 倒裝芯片（Flip-Chip）： 一種更先進的封裝技術，將芯片上的焊球（solder bump）直接與基闆上的焊盤連接，無需引綫鍵閤，可以實現更高的連接密度和更好的電氣性能。 塑封（Plastic Encapsulation）： 使用環氧樹脂（epoxy）等材料將裸芯片和內部連接完全包裹起來，起到保護作用。 陶瓷封裝（Ceramic Packaging）： 在某些高性能或惡劣環境下使用的封裝形式。 基闆（Substrate）與封裝基闆（Package Substrate）： 介紹封裝過程中使用的基闆材料和結構，它們提供瞭芯片的支撐和與外部電路的連接。 測試（Final Test）： 封裝完成後，對成品芯片進行最終的電學和功能測試。 本書特點： 理論與實踐並重： 深入淺齣地講解每種工藝背後的物理、化學原理，並結閤實際生産中的關鍵參數和工藝流程進行分析。 圖文並茂： 大量使用原理圖、流程圖和顯微照片，直觀展示工藝過程和結構形貌。 專注於核心製造： 嚴格排除EDA工具和設計方法的介紹，聚焦於半導體製造的物理實現。 係統性強： 從矽片製備到最終封裝，構成一個完整的芯片製造技術鏈條。 本書適閤從事半導體製造、集成電路設計、材料科學、微電子學等領域的工程師、研究人員以及相關專業的學生閱讀。它將幫助讀者建立起對集成電路製造過程的深刻理解，為進一步深入研究和解決實際問題奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本《電子設計自動化技術》，最先吸引我的是它對於EDA發展曆程的梳理。在信息爆炸的時代，瞭解一項技術是如何演變至今，往往能幫助我們更好地理解其當前的形態和未來的趨勢。我一直對電子工程的“前世今生”頗感興趣，尤其是EDA，它見證瞭半導體産業從最初的幾顆晶體管到現在動輒數十億晶體管的集成電路的飛躍。這本書如果能細緻地描繪齣EDA技術從最初的手工繪製電路圖，到利用計算機輔助設計（CAD），再到如今高度自動化的EDA工具鏈的完整過程，那將是一次非常有意義的迴顧。我希望作者能在書中穿插一些早期EDA發展的關鍵人物和裏程碑事件，例如第一個EDA軟件的誕生，或者某項革命性EDA算法的提齣，這些故事往往比乾巴巴的技術論述更能激發讀者的興趣。同時，我也希望這本書能探討EDA技術在不同應用領域，如通信、消費電子、汽車電子、人工智能等領域的發展和影響，以及不同應用場景對EDA技術提齣的特殊需求。這有助於我們從更宏觀的視角理解EDA的價值和重要性。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的技術書籍，不應該僅僅停留在理論的闡述，更應該關注實際應用和工程實踐。這本《電子設計自動化技術》如果能深入探討EDA在解決實際工程問題中的應用，那將非常有價值。我希望作者能在書中分享一些典型的EDA應用場景，例如在高速數字信號設計中，如何利用EDA工具進行信號完整性分析和電磁兼容性（EMC）設計，以避免信號失真和乾擾。又或者，在低功耗設計領域，EDA工具是如何幫助工程師們找到功耗瓶頸，並實施相應的電源管理策略。我特彆期待看到書中關於驗證方麵的介紹，因為驗證是確保芯片功能正確性的關鍵環節，而EDA工具在其中扮演著至關重要的角色。比如，如何利用形式驗證、仿真驗證等方法來提高驗證的效率和覆蓋率。如果書中能提供一些與實際芯片設計項目相關的案例分析，展示EDA工具是如何在整個設計生命周期中發揮作用，那將是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《電子設計自動化技術》的時候，我抱著極大的興趣，畢竟EDA是現代電子工程領域不可或缺的一環。從書的裝幀和齣版社來看，它應該是一本比較紮實的技術專著。我一直對如何將復雜的電路設計理念轉化為實際可操作的EDA工具流程感到好奇，尤其是在芯片製造日益精密、集成度越來越高的當下，沒有強大的EDA支撐，幾乎寸步難行。這本書的齣現，就像是一扇窗，讓我得以窺探到這個神秘而強大的技術領域。我特彆期待它能深入淺齣地解釋一些核心的EDA概念，比如邏輯綜閤、布局布綫、時序分析等，以及它們在實際設計中的應用。我希望作者能通過案例分析，展示不同EDA工具（比如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics等）是如何協同工作的，以及在實際項目開發中，工程師們是如何運用這些工具來解決問題的。比如，在遇到設計瓶頸時，如何通過EDA工具進行優化，又如何在復雜的驗證環境中確保設計的正確性。這本書如果能提供一些關於高級EDA技術，例如物理驗證、功耗分析、信號完整性分析等方麵的介紹，那就更完美瞭。總而言之，我希望這本書能幫助我建立起對EDA技術的全麵認知，為我未來的學習和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從更高級的層麵來看，我對EDA技術在人工智能和機器學習領域的應用非常感興趣。隨著AI技術的飛速發展，對計算能力的需求也日益增長，這直接推動瞭專門用於AI計算的芯片（如AI加速器、TPU等）的研發。我希望這本《電子設計自動化技術》能對EDA技術在這些前沿領域的應用有所著墨。例如，在設計高性能AI芯片時，EDA工具如何應對海量的並行計算需求？在優化AI模型的硬件實現時，EDA技術又扮演著怎樣的角色？我希望書中能探討一些新興的EDA技術，比如基於AI的EDA工具，它們如何通過機器學習來提升設計效率和優化設計結果。此外，對於高級集成電路設計中的一些挑戰，比如功耗、性能、可靠性等方麵的權衡，EDA工具是如何提供解決方案的。這本書如果能引導讀者思考EDA技術未來的發展方嚮，例如與量子計算、新型半導體材料等技術的結閤，那將具有更深遠的意義。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個初涉電子設計領域的學生來說，一本關於EDA的書籍，首先要具備的是清晰的入門指引。我期待這本書能從最基礎的概念講起，比如什麼是EDA，它包含哪些主要的環節，以及為什麼要使用EDA工具。如果能提供一些簡單的圖示或者流程圖來解釋EDA設計的整個流程，那就再好不過瞭。我希望作者能避免使用過於晦澀的專業術語，或者在首次齣現時提供必要的解釋。比如，在介紹邏輯綜閤時，我希望能理解它到底是如何將抽象的邏輯功能轉化為具體的門電路網錶，又如何在布局布綫階段將網錶映射到實際的物理版圖。此外，這本書如果能包含一些實用的EDA工具的使用入門教程，比如如何在一個簡單的FPGA設計流程中，從編寫HDL代碼到生成最終的比特流文件，那將極大地提高我的學習效率。我希望這本書能提供一些清晰的步驟指導，讓我能夠親手操作，從而加深對EDA概念的理解。