三維集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 華斯裏斯 等 著

圖書標籤:

• 三維集成電路
• 3D IC
• 集成電路設計
• 半導體
• 電子工程
• 微電子學
• 封裝技術
• TSV
• 異構集成
• 先進封裝

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111433514

商品編碼：29624817173

包裝：平裝

齣版時間：2013-09-01

基本信息

書名：三維集成電路設計

定價：58.00元

作者：(美)華斯裏斯 等

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2013-09-01

ISBN：9787111433514

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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內容提要

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在21世紀的前十年結束時，基於三維集成技術的“摩爾定律”時代就悄然來臨瞭。具備多個有源器件平麵的三維集成電路(3一DIc)，有望提供結構緊湊、布綫靈活、傳輸高速化且通道數多的互連結構，從而為Ic設計者們提供突破“互連瓶頸”的有效手段，而且還能夠有效集成各種異質材料、器件和信號處理形式，成為三維集成技術發展的主要方嚮之一。本書是世界上三維集成電路設計方麵的本專著，既有的理論深度，又有較高的可讀性。它係統、嚴謹地闡釋瞭集成電路三維集成的設計技術基礎，包括3一DIC係統的工藝、互連建模、設計與優化、熱管理、3一D電路架構以及相應的案例研究，提齣瞭可以高效率解決特定設計問題的解決方案，並給齣瞭設計方麵的指南。

本書是一本的技術參考書，適用的讀者範圍包括：超大規模集成電路(VLSI)設計工程師，微處理器和係統級芯片的設計者以及相關電子設計自動化(EDA)軟件的開發者，微機電及微係統集成方麵的設計開發者，以及微電子行業中對未來技術走嚮高度敏感的管理者和投資者。本書也可以作為相關專業研究生的教材和教師的教輔參考書籍。

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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《芯片的未來：摩爾定律之外的創新之路》 內容概要： 本書並非直接探討“三維集成電路設計”這一具體技術領域，而是將目光投嚮瞭半導體行業宏觀的、跨越式的創新浪潮，以及那些驅動芯片性能持續飛躍、突破傳統物理極限的根本性思路。我們將深入剖析支撐現代科技發展的半導體産業，從其曆史脈絡齣發，展望其未來走嚮，重點聚焦於那些正在重塑芯片設計與製造格局的新興理念、顛覆性技術以及前沿研究方嚮。本書旨在為讀者描繪一幅超越摩爾定律（More than Moore）時代芯片發展的全景圖，揭示下一代計算能力的誕生邏輯，以及可能引領科技革命的關鍵驅動力。 詳細內容： 第一章：摩爾定律的餘暉與挑戰 迴顧與反思： 詳細梳理摩爾定律近半個世紀以來對信息技術産業的深刻影響，從晶體管尺寸的不斷縮小到集成度的指數級增長，分析其如何推動瞭個人電腦、互聯網、移動通信等領域的飛速發展。 物理極限的逼近： 深入探討當前半導體製造所麵臨的物理瓶頸，包括量子隧穿效應、功耗牆（Power Wall）、散熱難題、原子級尺寸的挑戰，以及光刻技術的難度和成本不斷攀升的現實。 “More than Moore”的提齣與內涵： 闡述“超越摩爾定律”這一概念的緣起，解釋其並非否定摩爾定律的價值，而是強調在維持甚至提升計算性能的同時，集成更多非邏輯功能（如傳感器、射頻、MEMS、電源管理等）到同一芯片或封裝中，以實現更豐富、更強大的係統級應用。 新範式的需求： 論證在經典縮小尺寸麵臨睏境的背景下，尋找全新的設計理念、材料科學突破、異構計算架構以及係統級優化策略的緊迫性。 第二章：計算範式的革新：從通用到專用 通用計算的局限性： 分析傳統CPU（中央處理器）在處理特定任務時效率不高、功耗巨大的固有缺點，特彆是在人工智能、大數據分析、圖形渲染等新興應用領域。 專用處理器的崛起： 深入探討ASIC（專用集成電路）、FPGA（現場可編程門陣列）、GPU（圖形處理器）等專用計算架構的演進及其在各自領域的優勢。 ASIC的極緻性能： 剖析ASIC如何在特定算法和應用場景下實現最高性能和最低功耗，例如在深度學習推理、加密貨幣挖礦、高速通信等領域。 FPGA的靈活性與可重構性： 介紹FPGA如何通過硬件層麵的重構實現高度的靈活性，適應快速變化的應用需求，在通信、工業控製、科學計算等方麵的重要性。 GPU的並行計算威力： 闡述GPU從圖形渲染嚮通用計算（GPGPU）的轉型，分析其海量並行處理能力如何賦能科學模擬、大數據分析、機器學習訓練等。 異構計算架構： 探討將不同類型的處理器（CPU、GPU、DSP、NPU等）集成到同一係統中，實現任務協同處理，達到整體性能和效率最優化的設計思想。分析不同計算單元之間的互聯技術和通信協議。 新興計算模型： 簡要介紹類腦計算、神經形態計算等模仿生物大腦工作機製的新型計算模型，以及它們可能為未來計算帶來的顛覆性變革。 第三章：材料與結構的突破：突破矽的藩籬 超越矽基材料： III-V族化閤物半導體： 重點介紹砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）、磷化一個（InP）等材料在高性能射頻、功率電子、光通信領域的應用，以及它們相對於矽的優勢（如更高的電子遷移率、更寬的禁帶寬度）。 二維材料： 深入探討石墨烯、二硫化鉬（MoS2）、六方氮化硼（h-BN）等二維材料的獨特電子和光學特性，以及它們在超薄晶體管、高頻器件、透明電子學等方麵的巨大潛力。 其他新型半導體材料： 簡要介紹鈣鈦礦、量子點等新興材料在光電轉換、傳感器等領域的應用前景。 新型晶體管結構： FinFET及其演進： 迴顧FinFET（鰭式場效應晶體管）如何剋服平麵器件的短溝道效應，並展望其未來的發展趨勢，如GAA（Gate-All-Around，全環繞柵極）晶體管，分析其如何進一步提升柵極控製能力。 垂直納米綫/納米片晶體管： 介紹垂直結構的晶體管如何利用三維空間，提高集成密度和性能。 碳納米管和分子電子學： 探討利用碳納米管和單個分子作為導電通道的可能性，以及它們在實現極小型化、低功耗計算器件方麵的挑戰與機遇。 光子集成與電光互連： 介紹如何利用光信號替代電信號進行信息傳輸，以剋服電信號的傳輸損耗和速度限製，以及矽光子學（Silicon Photonics）等技術在實現高速、低功耗片上通信和數據中心互連中的關鍵作用。 第四章：封裝技術的飛躍：將世界裝進芯片 從SOP到先進封裝： 迴顧傳統封裝技術（如SOP、QFP、BGA）的局限性，並深入探討先進封裝（Advanced Packaging）的興起及其重要性。 2.5D封裝與3D封裝： 2.5D封裝： 詳細介紹矽中介層（Silicon Interposer）、扇齣型晶圓級封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging）等技術，分析其如何將多個裸片（Die）高密度、高帶寬地連接在一起，實現係統的集成。 3D封裝（垂直集成）： 重點介紹如何在垂直方嚮上堆疊裸片，實現更小的封裝尺寸、更短的互連距離，以及更高效的功耗管理。深入探討3D TSV（Through-Silicon Via，矽通孔）技術及其在實現多層堆疊中的關鍵作用。 Chiplet（小芯片）與小芯片化設計（Chipletization）： Chiplet的概念與優勢： 詳細闡述Chiplet（小芯片）的設計理念，即不再將整個復雜係統集成到一塊巨大的裸片上，而是將其分解為多個功能相對獨立的、可以獨立設計和製造的小芯片，再通過先進封裝技術將它們集成起來。分析Chiplet化設計帶來的設計靈活性、良率提升、成本降低以及異構集成等優勢。 Chiplet互連標準： 探討UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）等Chiplet互連標準的重要性，分析其如何實現不同廠商、不同工藝製造的Chiplet之間的互聯互通。 異構封裝： 介紹如何將不同類型、不同工藝製造的芯片（如CPU、GPU、FPGA、AI加速器、RF模塊、傳感器等）集成到同一個封裝中，以滿足日益復雜和多樣化的應用需求。 第五章：軟件定義硬件的趨勢與挑戰 硬件的可編程性與軟件的抽象層： 分析軟件與硬件之間的關係如何隨著技術發展而演變，從早期的硬件直接控製到現代軟件對硬件的抽象和定義。 AI硬件加速的軟件驅動： 探討AI算法的快速發展如何驅動瞭對專用AI硬件的需求，以及軟件框架（如TensorFlow, PyTorch）如何與硬件協同工作，優化AI模型的訓練和推理效率。 軟件定義器件（Software-Defined Devices）： 探討未來硬件設計是否能夠更加靈活地通過軟件進行配置和優化，以應對多變的計算任務和環境。 設計流程與工具鏈的演進： 分析軟件定義硬件趨勢對EDA（電子設計自動化）工具鏈提齣的新要求，包括更高級彆的抽象、更智能的設計優化算法、以及更高效的仿真和驗證方法。 第六章：麵嚮未來的應用場景與産業生態 人工智能與機器學習的深度融閤： 探討AI對算力需求爆炸式增長所帶來的挑戰，以及下一代AI芯片（如存內計算、光學計算、量子計算芯片）的發展方嚮。 萬物互聯（IoT）與邊緣計算： 分析低功耗、高集成度、安全可靠的芯片在連接海量設備、處理邊緣數據方麵的關鍵作用，以及邊緣AI芯片的需求。 高性能計算（HPC）與科學模擬： 展望未來HPC對更高性能、更大內存帶寬、更低功耗的需求，以及新一代CPU、GPU、加速器在其中的角色。 自動駕駛與智能交通： 介紹高性能計算、傳感器融閤、AI推理芯片在自動駕駛汽車中的核心地位，以及對低延遲、高可靠性芯片的要求。 虛擬現實（VR）、增強現實（AR）與元宇宙： 分析VR/AR對圖形處理、低功耗、高帶寬芯片的需求，以及在構建沉浸式數字世界中的關鍵技術。 半導體産業的生態重塑： 探討Chiplet化、IDM（集成器件製造商）與Foundry（代工廠）、Fabless（無廠半導體公司）等不同模式的演變，以及全球半導體供應鏈的重構與挑戰。 結論： 本書通過對半導體行業宏觀趨勢、計算範式革新、材料與結構突破、封裝技術飛躍、軟件定義硬件以及未來應用場景的深入剖析，旨在為讀者勾勒齣芯片産業在邁嚮全新發展階段時可能麵臨的機遇與挑戰。我們強調，未來的芯片創新將不再僅僅依賴於矽的縮小，而是需要跨學科的融閤、顛覆性的思維以及開放閤作的生態係統。這本書是獻給所有對未來科技充滿好奇，渴望理解驅動世界運轉的“智慧之芯”如何不斷演進的讀者。

評分☆☆☆☆☆

《三維集成電路設計》這本書，對於我這樣一個在光刻和蝕刻領域深耕多年的工藝工程師來說，無疑是一扇通往全新技術疆域的窗戶。我一直關注著半導體製造工藝的每一個微小進步，而3D IC所帶來的工藝革新和挑戰，是我近來思考的焦點。我希望這本書能夠深入剖析3D IC製造過程中所麵臨的獨特工藝難題，以及相應的解決方案。 我尤其希望能看到書中關於TSV（矽通孔）製造工藝的詳細介紹。TSV的精度、良率以及其對芯片性能的影響，都是我們工藝工程師需要重點關注的問題。書中是否會介紹不同TSV製作方法，如深矽刻蝕（DRIE）、激光鑽孔等，以及它們在成本、效率和可靠性方麵的權衡？同時，我也想瞭解TSV填充金屬的選擇、均勻性和集成度對整體良率的影響。 此外，對於堆疊工藝，如晶圓鍵閤（Wafer Bonding）或芯片鍵閤（Die Bonding）技術，書中是否有深入的探討？無論是直接鍵閤（Direct Bonding）還是介質層輔助鍵閤，其溫度、壓力、潔淨度等工藝參數的控製都至關重要。我希望能夠從中學習到不同鍵閤技術的優缺點，以及它們在實現高密度堆疊和可靠互連方麵的考量。 我也期待書中能介紹3D IC中的重布綫層（RDL）和微凸點（Micro-bumps）等關鍵互連技術。這些技術的精度要求極高，尤其是在多層堆疊時，如何保證信號的完整性和功耗的有效管理，是工藝設計的重要課題。書中是否會提供相關的設計指南和工藝窗口分析？ 最後，我希望《三維集成電路設計》這本書能為我們工藝工程師提供一些關於3D IC的良率提升和失效分析方麵的參考。例如，如何通過工藝優化來降低TSV缺陷，如何進行可靠性測試和評估，以及如何對失效模式進行溯源和改進。這本書若能為我們帶來一些實用的工藝改進思路和方法，將非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

初拿到《三維集成電路設計》這本書，我心中是帶著一份期待與好奇的。作為一名在模擬IC設計領域摸爬滾打多年的工程師，我深知技術更新迭代的速度，而三維集成電路（3D IC）的概念，在我看來，更是未來半導體領域一股不可忽視的力量。我期待這本書能夠為我揭示3D IC設計的全貌，不僅僅是概念的介紹，更能觸及到實際的設計流程、關鍵技術挑戰，以及可能的解決方案。 我特彆想瞭解書中關於不同3D IC堆疊技術的詳細對比。例如，TSV（矽通孔）技術在不同應用場景下的優劣勢，以及其在功耗、信號完整性和散熱方麵帶來的影響。此外，對於近幾年興起的其他堆疊方式，如混閤鍵閤（Hybrid Bonding）等，書中是否有深入的探討？我希望能夠看到相關的案例分析，瞭解這些先進技術在實際産品中的應用情況，比如在高性能計算、移動通信或AI芯片等領域。 更重要的是，我希望能從這本書中學習到3D IC設計的係統化方法論。這包括從架構設計、邏輯綜閤、物理實現，到驗證和測試等各個環節，與傳統2D IC設計相比，3D IC有哪些獨特的考量點和優化策略。例如，如何在多層芯片之間進行高效的通信和電源分配？如何處理不同工藝節點和器件在同一封裝中的集成問題？書中能否提供一些具體的指導和工具鏈的建議？ 另外，我對3D IC的可靠性和封裝技術也充滿瞭興趣。將多層芯片堆疊在一起，必然會帶來新的可靠性挑戰，例如熱應力、機械應力以及TSV的缺陷等。書中是否會詳細分析這些潛在的失效模式，並提齣相應的預防和緩解措施？在封裝方麵，我也想瞭解適用於3D IC的先進封裝技術，以及它們如何協同工作，實現高性能、高密度和高可靠性的目標。 最後，作為一個在行業一綫工作的工程師，我更關心的是《三維集成電路設計》這本書的實用性和前瞻性。它是否能為我提供一些切實可行的設計技巧，幫助我應對未來工作中可能遇到的3D IC相關問題？同時，我也希望這本書能展望3D IC技術的未來發展趨勢，例如在材料、製造工藝、設計自動化工具等方麵的突破，從而為我未來的技術規劃和學習方嚮提供一些啓示。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注半導體産業發展動態的科技愛好者，《三維集成電路設計》這本書的名字立刻吸引瞭我。我一直對摩爾定律的延續和芯片性能的提升感到好奇，而3D IC無疑是實現這一目標的重要途徑之一。我希望能通過這本書，深入理解3D IC技術的核心原理，以及它將如何改變我們對集成電路設計的認知。 我尤其對書中關於提升芯片性能和降低功耗的策略感興趣。3D IC通過垂直堆疊，極大地縮短瞭芯片內部的互連距離，這對於提高信號傳輸速度和降低功耗具有顯著意義。書中是否會詳細闡述不同堆疊架構在性能和功耗方麵的權衡，以及如何通過精細化的設計來最大化收益？比如，關於電源完整性和信號完整性在3D IC設計中的挑戰，以及相應的解決方案，我對此非常期待。 此外，我希望這本書能對3D IC的設計流程和 EDA 工具鏈進行深入的介紹。從前端的邏輯設計到後端的物理實現，3D IC的設計流程與傳統2D IC存在顯著差異。書中能否提供一些關於3D IC特定設計規則、約束以及驗證方法的指導？對於市麵上主流的EDA工具，它們在支持3D IC設計方麵有哪些特點和發展方嚮，我也希望能有所瞭解。 封裝技術在3D IC中扮演著至關重要的角色，我希望書中能詳細探討這一點。例如，TSV的製造工藝、良率控製以及其對信號完整性的影響。同時，我也對先進的封裝技術，如扇齣型封裝（Fan-out Packaging）和2.5D/3D封裝等，在3D IC集成中的應用以及它們所帶來的優勢和挑戰感興趣。 最後，我關注3D IC技術對整個半導體産業鏈的影響。這本書能否分析3D IC技術在不同應用領域，如數據中心、人工智能、5G通信和消費電子等方麵的潛在應用前景？以及它將如何推動半導體製造、設備和材料等相關産業的發展，我期待書中能有相關的市場分析和發展預測。

評分☆☆☆☆☆

《三維集成電路設計》這本書，對我而言，不僅僅是一本技術手冊，更是一種對未來計算架構的探索。作為一名資深芯片架構師，我一直在思考如何突破現有2D芯片的瓶頸，而3D IC所帶來的顛覆性潛力，讓我倍感振奮。我希望這本書能夠從架構的層麵，深入解析3D IC的設計思想和帶來的機遇。 我尤其關注書中關於不同3D IC架構設計的權衡。例如，將邏輯、內存、I/O等不同功能模塊進行垂直集成，如何最優地分配資源，如何設計高效的片內網絡（NoC）來實現模塊間的通信，以及如何管理跨層級的時鍾和電源域。書中是否會提供具體的架構設計案例，分析不同架構在性能、功耗、麵積和成本方麵的取捨？ 此外，我希望書中能深入探討3D IC在異構集成方麵的優勢。通過將不同工藝、不同材料的芯片進行集成，可以實現傳統2D技術難以企肴的功能。例如，將高性能CPU與低功耗的NPU、高速DRAM以及RF模塊等集成在一起。書中是否會介紹實現這種異構集成的關鍵技術和設計方法？ 我也期待書中能對3D IC的設計驗證和測試流程進行詳細的論述。3D IC的設計復雜度遠高於2D IC，驗證的難度也隨之增加。書中是否會介紹針對3D IC特點的驗證方法學，如功能驗證、性能驗證、功耗驗證以及可靠性驗證？對於測試，如何有效地對多層堆疊的芯片進行功能和性能測試，降低測試成本，也是我非常關心的問題。 最後，我希望《三維集成電路設計》這本書能夠展望3D IC技術未來的發展方嚮。例如，在AI芯片、高性能計算、自動駕駛等前沿領域的應用前景，以及在材料、工藝、EDA工具等方麵的技術演進。這本書若能為我們提供前瞻性的洞察和戰略性的指導，將對我們未來的架構設計和技術路綫規劃具有重要的意義。

評分☆☆☆☆☆

從一個門外漢的角度，《三維集成電路設計》這本書帶給我的感受是既充滿挑戰又令人興奮。我一直聽說芯片製造在不斷突破物理極限，而3D IC似乎是將“堆疊”這個概念帶入瞭微觀世界，這本身就足夠吸引我。我希望這本書能用一種比較容易理解的方式，為我解釋清楚3D IC究竟是什麼，它和我們現在用的普通芯片有什麼本質區彆。 我特彆想知道，把芯片一層一層疊起來，究竟能帶來什麼好處？是不是就像蓋樓一樣，占地麵積小瞭，但層數多瞭，裏麵的空間就能利用得更充分？書中是否會用一些形象的比喻或者圖示，來解釋3D IC是如何實現更高集成度和更高性能的？比如，是不是可以把不同的功能模塊，比如CPU、GPU、內存等，都集成到同一個芯片裏，這樣它們之間的溝通就會變得非常快？ 關於3D IC的設計過程，我感覺肯定很復雜。書中會不會提到，在設計這種“立體”芯片的時候，需要用到哪些特殊的工具或者軟件？還有，當這麼多層芯片疊在一起的時候，它們之間是怎麼連接的呢？我聽說過“矽通孔”這個詞，不知道書中是否會詳細解釋它是什麼，以及它是如何工作的？以及這種連接方式會不會有什麼問題，比如會不會容易發熱，或者信號傳導會不會受到影響？ 我對於3D IC的未來發展也充滿好奇。這本書是否會預測，在不久的將來，我們會不會用到3D IC做的手機、電腦，甚至是其他電子産品？它會不會讓我們的設備變得更小巧、更強大？同時，我也關心這種技術會不會很昂貴，會不會影響到普通消費者的購買力？ 總而言之，我希望《三維集成電路設計》這本書能像一本入門指南，用清晰易懂的語言，為我打開3D IC這個新世界的大門。我不想被太多的專業術語嚇到，而是希望能獲得對這個前沿技術有一個整體的、宏觀的瞭解，並且能感受到它所蘊含的巨大潛力。