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

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[日] 电子信息通信学会 组编，岩田 穆，角南英 著

图书标签:

• 超大规模集成电路
• 集成电路
• VLSI
• 芯片设计
• 半导体
• 制造工艺
• 电子工程
• 微电子学
• 数字电路
• 模拟电路

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030202789

商品编码：29621845025

包装：平装

出版时间：2008-01-01

基本信息

书名：超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺

定价：42.00元

作者：(日)电子信息通信学会 组编,岩田 穆,角南英

出版社：科学出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787030202789

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

---

内容提要

---

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。

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

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《芯片的奇迹：从硅晶到智能世界的脉动》 我们生活在一个被看不见的电子脉冲驱动的时代。智能手机在我们手中轻盈地滑动，全球网络信息瞬息万变，无人驾驶汽车在道路上悄然穿行，而那些曾经只能在科幻小说中出现的强大计算能力，如今已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。这一切的背后，是人类智慧与工程技术一次又一次的飞跃，而最核心的驱动力，便是那微小却蕴含无限能量的集成电路。 本书《芯片的奇迹：从硅晶到智能世界的脉动》将带领您踏上一场深入探究现代电子设备心脏——集成电路（IC）——的旅程。它不仅仅是一本关于技术实现的指南，更是一部关于人类如何将沙子炼成智慧的史诗。我们将从最基础的物质层面出发，揭示构成一切电子奇迹的基石，一步步理解那些微型电路是如何被设计、制造出来，并最终赋能我们这个高度互联、智能化飞速发展的世界。 第一章：起源与演进——从真空管到集成电路的革命 在探究集成电路的宏伟图景之前，我们有必要回溯历史的脉络。在集成电路诞生之前，电子设备依赖的是笨重、易损且功耗巨大的真空管。每一台早期的计算机都像一座小型建筑，充斥着成千上万的真空管，而任何一个微小的故障都可能导致整个系统的瘫痪。这种技术的局限性，激发了科学家们寻找更小型、更可靠、更节能的替代方案的强烈愿望。 本书将详细介绍晶体管的发明，这一革命性的突破如何以半导体材料替代了真空管，开启了电子器件小型化的序幕。我们还将探讨早期集成电路的发展历程，从简单的逻辑门到功能日益复杂的芯片，每一次的进步都凝聚着无数工程师和科学家的心血。您将了解到，集成电路的发展并非一蹴而就，而是经历了无数次理论的革新、材料的探索和工艺的优化，最终才有了今天我们所熟知的微处理器、内存等核心部件。 第二章：硅的魔力——半导体材料的奥秘 集成电路的核心载体是半导体材料，其中最核心的便是“硅”。硅，作为地壳中含量丰富的元素，为何能成为制造如此精密电子器件的基石？本章将深入剖析硅的原子结构和电子特性。我们将揭示“掺杂”这一关键工艺，如何通过引入微量的杂质，改变硅的导电性能，从而制造出P型和N型半导体材料，为构建各种电子元件提供了可能性。 您将理解，正是半导体材料独特的电学特性，使得电流可以在特定的控制下流动，从而实现逻辑运算、信号放大等基本功能。本书将以通俗易懂的方式，解释PN结的形成原理，这是构成二极管、三极管等基本半导体器件的基石，也是所有集成电路的“细胞”。 第三章：设计的智慧——芯片的蓝图绘制 在拥有了优良的半导体材料后，如何将其塑造成承载复杂功能的电路，是集成电路设计的核心挑战。本章将带领您走进芯片设计的奇妙世界。我们将详细介绍集成电路设计的不同层次，从最底层的晶体管级电路，到逻辑门，再到功能模块，直至最终的整个芯片系统。 您将了解到，现代芯片的设计是一项高度复杂且系统化的工程。我们会探讨逻辑综合、布局布线等关键设计流程，理解如何将抽象的逻辑功能转化为物理上可实现的电路结构。此外，我们还将介绍设计自动化（EDA）工具在芯片设计中的关键作用，这些强大的工具能够极大地提高设计效率和准确性，使我们能够设计出功能强大的复杂芯片。 本书还将重点介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，它们是如何作为一种“编程语言”，用来描述硬件的结构和行为，并最终转化为可制造的电路图。您将看到，芯片设计师就像一位精密的建筑师，用代码和图纸，构建出微观世界的精密王国。 第四章：制造的精湛——从晶圆到闪耀芯片的蜕变 芯片的制造是整个集成电路产业链中最具技术挑战性和成本投入的部分。本章将带领您亲临神秘而精密的芯片制造工厂，揭示那些肉眼几乎无法分辨的微小结构是如何被层层叠加、精密蚀刻而成。 我们将详细介绍芯片制造的几个关键工艺步骤，包括： 晶圆制备： 从高纯度的硅棒生长出巨大的单晶硅圆柱体，然后将其切磨成薄而光滑的硅片（晶圆）。 光刻（Photolithography）： 这是芯片制造中最核心、最精密的工艺之一。我们将解释如何利用紫外光，通过掩模版将电路图案转移到涂覆有光刻胶的晶圆表面，从而定义出电路的结构。您将了解到，光刻技术的进步直接决定了芯片上电路密度的提升。 蚀刻（Etching）： 在光刻完成后，利用化学或物理方法，选择性地去除未被光刻胶覆盖的区域，将光刻图案精确地“蚀刻”到硅片上。 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）等技术，在晶圆表面生长出各种导电、绝缘或半导体薄膜，为电路的构建提供材料。 离子注入（Ion Implantation）： 通过高能离子束，将特定杂质原子注入到硅的特定区域，以改变其导电特性，形成P-N结等关键结构。 金属化（Metallization）： 在晶圆表面形成多层金属互连线，将各个晶体管和逻辑门连接起来，构成完整的电路。 我们将深入探讨这些工艺的复杂性和对精度的要求，了解为何芯片制造被誉为“21世纪的精密工业”。本书还将简要介绍制造过程中所面临的挑战，例如工艺窗口的控制、良率的提升以及纳米级工艺的实现。 第五章：测试与封装——确保芯片的品质与可靠性 即使是最精密的制造工艺，也无法保证每一颗芯片都完美无瑕。因此，严格的测试和可靠的封装是确保芯片质量和最终产品性能的关键环节。本章将聚焦于芯片的“生命终点”前的关键步骤。 我们将详细介绍芯片制造完成后，如何在晶圆阶段进行电学测试，以筛选出功能不正常的芯片。这包括参数测试、功能测试等，以确保每一颗芯片都能满足设计规格。 随后，我们将探讨芯片的封装过程。为什么芯片需要封装？封装不仅是为了保护脆弱的芯片免受物理损伤和环境污染，更重要的是提供电气连接，使芯片能够方便地集成到电路板上。您将了解到不同类型的封装技术，例如DIP、SOP、QFP、BGA等，它们各自的特点以及在不同应用场景下的选择。 此外，本书还将强调芯片可靠性测试的重要性。在封装完成后，芯片还需要经过各种严苛的环境测试，例如高温、低温、高湿、高加速寿命测试等，以验证其在各种实际工作条件下的稳定性和耐用性，确保最终产品能够长时间可靠地运行。 第六章：集成电路的应用——赋能现代生活 从掌上的智能手机，到庞大的数据中心，再到汽车的智能驾驶系统，集成电路的身影无处不在。本章将展示集成电路如何以前所未有的方式，深刻地改变着我们的生活和社会。 我们将列举并分析不同类型的集成电路在各个领域的广泛应用： 微处理器（MPU）： 计算机、智能手机、游戏机等核心大脑，执行各种复杂的计算和控制任务。 存储器（Memory）： RAM、ROM、Flash等，存储和读取数据，是电子设备信息处理的基础。 专用集成电路（ASIC）： 为特定应用场景而设计的芯片，例如图形处理器（GPU）、网络处理器、通信芯片等，它们通常在性能和效率上远超通用处理器。 模拟集成电路（Analog IC）： 用于处理连续变化的模拟信号，例如音频放大器、传感器接口、电源管理芯片等。 传感器与执行器： 将物理世界的信号转化为电信号，或将电信号转化为物理动作，是实现智能感知和控制的关键。 本书将通过生动的案例，展示这些集成电路是如何协同工作，构建起我们今天所熟悉的数字世界。您将深刻理解，集成电路的进步，是驱动人工智能、大数据、物联网等前沿技术发展的根本动力。 结语：展望未来——集成电路的无限可能 集成电路的发展永无止境。随着摩尔定律的不断推进，芯片上的晶体管数量持续增长，性能不断提升，功耗不断降低。本书的最后，我们将展望集成电路未来的发展趋势，例如： 更先进的制程技术： 纳米级工艺的不断突破，将使芯片更加强大和高效。 新材料的应用： 探索硅以外的新型半导体材料，以应对传统材料的物理极限。 异构集成与三维堆叠： 将不同功能、不同技术的芯片在封装层面进行集成，实现更强大的系统级性能。 人工智能芯片的崛起： 专门为人工智能算法优化的芯片，将加速AI技术的落地和普及。 量子计算的潜力： 虽然尚处于早期阶段，但量子计算的出现，预示着下一代计算革命的可能性。 《芯片的奇迹：从硅晶到智能世界的脉动》旨在为读者勾勒出一幅清晰而全面的集成电路图景。我们希望通过本书，让您不仅了解这项改变世界的技术的“是什么”，更能理解其“为什么”和“如何”，以及它在我们未来的生活中将扮演何等重要的角色。这是一场关于人类创造力、科学精神和工程智慧的伟大探索，而您，也将成为这场探索的同行者。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的启发，在于它让我看到了集成电路设计的宏大图景。在阅读之前，我总觉得集成电路就是一些小的芯片，但读完这本书，我才意识到，这背后是一个庞大而精密的系统工程。它涵盖了从材料选择、器件设计，到电路布局、制造工艺，再到测试验证等一系列复杂而精细的环节。我尤其被书中关于“摩尔定律”的探讨所吸引，它让我看到了技术进步的惊人速度，以及背后无数科学家和工程师的辛勤付出。书中对不同工艺技术的介绍，比如CMOS、FinFET等等，让我对集成电路的演进有了更清晰的认识。虽然有些技术细节我一时半会儿还无法完全理解，但它已经在我脑海中勾勒出了一个清晰的脉络。这本书不仅仅是传授知识，它更是一种思维方式的引导，让我学会了从宏观到微观，从整体到局部地去分析和理解事物。我感觉自己仿佛站在了一个巨人的肩膀上，看到了一个更加广阔的科学世界。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的整体感受，可以用“厚积薄发”来形容。它不像那种速成类的读物，上来就告诉你“秘籍”，而是需要你沉下心来，一点一点地啃。一开始，那些基础的概念，像是打开新世界的大门，让我看到了很多之前从未接触过的领域。特别是关于材料科学和物理特性的讲解，虽然有些地方需要反复阅读才能理解，但一旦理解了，就会觉得豁然开朗。书中的一些章节，会涉及一些复杂的数学推导，对于我这种数学功底不是很扎实的人来说，确实是个不小的挑战。但我发现，作者在讲解这些数学公式的时候，都会尽量结合实际的物理意义，让我知道这些公式到底代表着什么，而不是仅仅停留在抽象的计算上。我尝试着去理解一些工艺流程的细节，比如光刻、蚀刻等，作者通过图文并茂的方式，将这些原本非常抽象的过程具象化，让我能够更好地理解它们是如何一步步实现微观世界的构建的。这本书给我带来的，不仅仅是知识的增长，更是一种解决问题能力的提升，让我学会了如何分析问题，如何寻找解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计，可以说是我读过的技术类书籍中非常出彩的一个。作者似乎非常清楚读者可能遇到的困惑，所以在内容编排上循序渐进，逻辑性极强。它不像某些书籍那样，上来就抛出一堆高难度概念，而是从最基础的物理原理讲起，一步步深入到复杂的集成电路设计和制造工艺。我特别欣赏它对每一个概念的阐述都非常到位，往往会先给出清晰的定义，然后通过生动的例子进行解释，最后再给出相关的数学模型。这让我感觉学习过程非常顺畅，每一个知识点都能牢牢地掌握。而且，书中还穿插了许多历史发展的小故事，讲述了那些伟大的科学家和工程师是如何一步步推动集成电路技术前进的，这不仅仅增加了阅读的趣味性，更让我体会到了科学研究的艰辛与伟大。我尝试着去复现书中的一些简单例子，虽然过程有些曲折，但每一次成功都让我获得了巨大的成就感。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位引路人，它点燃了我对这个领域的兴趣，让我愿意投入更多的时间和精力去钻研。我期待着能够通过这本书，逐渐建立起对集成电路更全面、更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

我感觉这本书带给我的，不仅仅是知识，更多的是一种潜移默化的影响。在阅读的过程中，我开始更加关注日常生活中的电子产品，思考它们内部是如何工作的，是如何实现各种功能的。这种好奇心，让我对科技产生了更深的敬畏。书中对EDA工具的介绍，虽然没有深入到具体的操作层面，但已经让我对现代集成电路设计流程有了一个初步的了解，知道那些复杂的芯片是如何被设计出来的。而且，作者在讲解过程中，并没有过分地强调某个单一的技术点，而是将其置于整个集成电路发展的宏观背景下进行阐述，这让我能够更好地理解不同技术之间的联系和演变。我尤其喜欢书中对未来发展趋势的展望，那些关于人工智能、物联网等领域的讨论，让我看到了集成电路技术无限的可能性。这本书让我意识到，学习一项技术，不仅仅是掌握技能，更重要的是理解其背后的原理和发展脉络，以及它如何影响我们的生活。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到手上沉甸甸的，厚实的书页散发出油墨的清香，就好像一位饱经风霜的智者，静静地等待着我去揭开它的神秘面纱。说实话，刚翻开的时候，扑面而来的专业术语让我有些眩晕，那些密密麻麻的电路图和公式，仿佛一道道高深的符咒，考验着我这个初学者。但我并没有被吓退，反而激起了我内心深处的好奇心。我开始尝试着去理解那些图示的含义，去推敲公式背后的逻辑。虽然很多地方 still 让我一头雾水，但时不时冒出来的“ aha！”时刻，那种豁然开朗的感觉，真的让人无比欣喜。我尤其喜欢书中的一些插图，它们用很形象的方式展示了那些抽象的概念，比如把复杂的晶体管比作水龙头，把电流比作水流，一下子就让我理解了许多之前难以 grasp 的知识点。这本书的语言风格，有时候像一位循循善诱的老师，耐心细致地讲解每一个概念；有时候又像一位激情四溢的工程师，用充满活力的语言描绘着集成电路的魅力。虽然它更多的是在探讨理论，但字里行间却充满了对实际应用的憧憬，让我感受到了科技的魔力，也让我对接下来的学习充满了期待。我希望在接下来的阅读中，能够逐渐掌握这些知识，为将来在相关领域的发展打下坚实的基础。