纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计 (美)Sandip Kundu等著 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Sandip Kundu等著 著

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• CMOS集成电路
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• 超大规模集成电路
• VLSI
• 半导体
• 工艺集成
• 设计优化
• 科学出版社
• Sandip Kundu

店铺： 河北省新华书店图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030400345

商品编码：29730123303

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计

定价：58.00元

作者：(美)Sandip Kundu等著

出版社：科学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787030400345

字数：260000

页码：280

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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　　《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》的目的是将读者引入可制造性和可靠性设计的世界，其定位是作为高年级本科生或低年级研究生的教材，也可以作为设计人员的参考书。由于这一领域有大量的会议和期刊，无法保证本书的内容完全涵盖**的行业进展。因此，我们将重点更多地放在原理和概念上，而非每个主题的细节。每章的*后都有参考文献，供读者进行更深入的学习。本书是基于两个合作者Sandip Kundu、Aswin Sreedhar共同的研究兴趣而著成的，两位作者都在可制造性设计领域发表过诸多成果。

内容提要

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《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》的内容包括：CMOSVLSI电路设计的技术趋势；半导体制造技术；光刻技术；工艺和器件的扰动和缺陷分析与建模；面向可制造性的物理设计技术；测量、制造缺陷和缺陷提取；缺陷影响的建模和合格率提高技术；物

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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硅晶片的精妙舞步：探寻现代电子器件的物理极限与设计之道 在信息爆炸、技术飞速迭代的时代，我们手中的智能手机、高性能计算机，乃至卫星和深空探测器，其核心都离不开那微小却蕴含无限可能的世界——集成电路。而集成电路的微缩化进程，更是现代科技进步的最直接驱动力之一。本书并非专注于某一特定技术手册，而是将目光投向更宏观、更基础的层面，深入剖析集成电路从概念走向实际产品的过程中，所面临的物理极限、工艺挑战以及与之相伴的设计哲学。我们将一同踏上一段探索之旅，揭示构成今日数字世界的那些微观奇迹背后的深层原理与前沿思考。 第一章：超越摩尔定律的曙光——物理极限的审视 集成电路的演进史，很大程度上是一部不断挑战物理极限的历史。自晶体管发明以来，遵循“摩尔定律”的指数级增长，让我们得以在指甲盖大小的芯片上集成数十亿甚至数千亿个晶体管。然而，当器件尺寸逼近原子尺度，经典物理学的宏观描述已不再完全适用。量子隧穿效应、载流子散射、热噪声的显著性增强，都在挑战着传统半导体器件的可靠性和性能。 本章将从物理学的基本原理出发，审视在纳米尺度下，半导体材料的独特性质如何展现。我们会探讨量子力学效应如何影响器件的开关特性，例如势垒高度的下降和漏电流的增加。同时，高密度集成带来的散热问题也将被深入剖析，局部高温会显著影响器件性能，甚至导致永久性损伤。我们还将讨论表面效应的重要性，当器件尺寸缩小，表面原子与体积原子的比例急剧上升，表面缺陷和化学吸附的影响不可忽视。 此外，本章还会展望突破传统硅基CMOS技术的可能性，例如三维堆叠技术（3D IC）、新型半导体材料（如III-V族化合物、二维材料石墨烯、二硫化钼等）的应用前景，以及后CMOS时代可能出现的计算范式，如量子计算、忆阻器计算等。这些探索旨在理解，在物理定律的约束下，集成电路的未来发展将走向何方。 第二章：从原子到电路——先进制造工艺的博弈 电子器件的制造，是一场在原子尺度上进行的精密“雕刻”。从硅晶圆的提纯，到光刻、刻蚀、薄膜沉积等一系列复杂的工艺步骤，每一步的精度都直接关系到最终芯片的性能和良率。纳米级CMOS器件的制造，尤其需要突破前所未有的技术瓶颈。 本章将详细阐述当前最先进的半导体制造技术。我们将聚焦于光刻技术，特别是极紫外光刻（EUV）的原理、挑战及其对超大规模集成电路制造的革命性影响。EUV光刻技术能够实现更小的特征尺寸，但其光源、光学系统、掩模版以及反射式光学设计都极其复杂且昂贵。 接着，我们将深入探讨刻蚀技术，包括干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀。在纳米尺度下，刻蚀的均一性、选择性以及对侧壁的控制成为关键。我们将讨论等离子体化学、离子轰击以及表面反应动力学在精密刻蚀中的作用。 薄膜沉积技术，如化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD），同样至关重要。如何精确控制薄膜的厚度、均匀性、成分以及晶体结构，对于构建高性能的栅介质、导电层和绝缘层至关重要。我们将探讨原子层沉积（ALD）等超薄、超均匀薄膜的制备技术。 此外，本章还将触及芯片封装技术的重要性。随着芯片集成度的不断提高，传统的封装方式已无法满足需求。三维封装、硅中介层（Silicon Interposer）、扇出晶圆级封装（Fan-out Wafer Level Packaging）等先进封装技术，对于提升互联密度、减小封装体积、改善散热和提高信号完整性具有至关重要的作用。 第三章：设计的智慧——可制造性理念的升华 在纳米尺度下，设计与制造之间的界限变得日益模糊。一个在理论上性能优越的设计，如果无法在实际制造过程中实现，或者良率极低，那么它将毫无价值。因此，“可制造性设计”（Design for Manufacturability, DFM）的理念在现代集成电路设计中占据核心地位。 本章将深入探讨DFM在纳米级CMOS设计中的具体体现。我们将从版图设计规则（Design Rules）入手，解释这些规则如何约束设计以避免制造缺陷。例如，线宽和间距的限制、拐角圆角的要求、金属层的连接规则等，都是为了确保在光刻和刻蚀过程中能够准确复制设计意图。 我们将重点讨论“关键尺寸”（Critical Dimension, CD）的控制。在纳米尺度下，CD的微小偏差都可能导致器件性能的巨大差异。DFM技术，如光刻工艺的图案偏移（OPC）和反光罩修正（RET），旨在补偿光刻过程中发生的衍射和干涉效应，从而提高图案复制的精度。 此外，本章还将探讨“设计规则检查”（Design Rule Check, DRC）和“版图对掩模文件生成”（Layout Versus Schematic, LVS）等EDA（Electronic Design Automation）工具在DFM中的应用。这些工具能够自动检查设计的版图是否符合所有制造规则，确保设计的可制造性。 我们还将讨论“可测试性设计”（Design for Testability, DFT）的重要性。随着芯片规模的急剧膨胀，如何有效地检测芯片中的缺陷成为一个巨大的挑战。DFT技术通过在设计中嵌入测试电路，使得芯片能够更容易、更全面地被测试，从而提高测试效率和准确性。 第四章：信号的低语与能量的律动——性能的挑战与优化 纳米级CMOS器件的性能，不仅仅体现在开关速度上，更关乎信号的完整性、功耗以及可靠性。在如此微小的空间内，电磁干扰、串扰、时序偏差等问题变得尤为突出。 本章将深入分析影响纳米级CMOS器件性能的关键因素。我们将探讨信号完整性问题，包括互连线的电阻、电容和电感对信号传播的影响。在高速信号传输中，信号的反射、振铃和衰减会严重影响数据的正确性。 功耗管理是另一大挑战。随着晶体管数量的增加和工作频率的提高，芯片的整体功耗也在不断攀升。我们将讨论漏电流、动态功耗和静态功耗的来源，以及各种低功耗设计技术，如时钟门控、电源门控、动态电压频率调整（DVFS）等。 可靠性是集成电路设计中不可忽视的方面。在纳米尺度下，各种可靠性问题，如电迁移（Electromigration）、栅氧化层击穿（Gate Oxide Breakdown）和热陷井（Hot Carrier Injection, HCI）等，更容易发生。本章将分析这些可靠性问题的物理机制，并介绍相应的DFM和电路设计策略来缓解和避免这些问题。 第五章：跨越界限的融合——新材料、新结构与新范式 集成电路的未来，将不再仅仅局限于硅基CMOS的微缩。为了克服当前技术的瓶颈，研究人员正在积极探索新材料、新结构以及全新的计算范式。 本章将展望集成电路发展的未来趋势。我们将介绍各种新兴半导体材料，如碳纳米管、二维材料（如石墨烯、MoS2）等，以及它们在构建高性能、低功耗晶体管方面的潜力。 同时，三维集成技术（3D IC）将是未来提升芯片性能和集成密度的重要方向。本章将探讨三维堆叠的挑战，包括垂直互连、散热以及制造工艺的协同。 最后，我们将把目光投向“后CMOS时代”的可能性。例如，基于量子力学原理的量子计算，它在解决某些特定问题上拥有超越经典计算机的潜力。还有忆阻器等新型非易失性存储器件，它们可能催生新的计算架构，如存内计算。 本书旨在为读者提供一个关于纳米级CMOS超大规模集成电路设计的宏观视角，它不仅仅是一份技术手册，更是一场关于物理极限、制造工艺、设计智慧与未来科技趋势的深度思考。通过对这些核心问题的探讨，读者将能更深刻地理解构成现代数字世界基石的那些微小而强大的电子器件，并为未来的科技创新提供更广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很有质感，封面的设计简洁大气，给人一种专业而又不失深度的感觉。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，即便是那些复杂的电路图和技术图表也能够看得一清二楚，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。我个人非常看重一本技术书籍的物理呈现，毕竟这是我们与知识互动的载体。这本书的排版也做得很好，章节之间的过渡自然流畅，虽然内容本身涉及到非常尖端的技术领域，但作者似乎花了不少心思在如何让读者更容易“消化”这些信息上。比如，重要的公式和概念都会被特意用粗体或者不同的颜色标示出来，这种细节处理体现了编辑团队的专业素养。拿到书的瞬间，我就能感受到它沉甸甸的分量，这不仅仅是纸张的重量，更是知识含量的体现。初次翻阅时，那种扑面而来的学术气息和严谨性，让人忍不住想要沉下心来，一步一步攻克其中的技术难关。希望后续的阅读体验能和这精美的外壳一样令人满意。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在集成电路领域摸爬滚打了多年的工程师，我深知理论与实践之间的鸿沟有多么巨大。很多文献往往停留在美好的理论推导层面，真正落地到晶圆厂的实际生产线上，就会遇到各种意想不到的“坑”。这本书的厉害之处就在于，它似乎拥有一种“预知危险”的能力。它不仅仅告诉我们“应该怎么做”，更深入地剖析了“为什么不能那样做”，并且详尽地阐述了在纳米尺度下，材料特性、光刻限制以及良率控制是如何反过来约束设计本身的。书中的案例分析极其接地气，引用了很多业界最新的工艺节点所面临的真实挑战，这使得书中的每一个设计原则都仿佛带着一股“实战”的硝烟味。这种将前沿理论与残酷的制造现实紧密结合的叙事风格，是当前市面上许多理论书籍所缺乏的，它让这本书的实用价值瞬间飙升，真正做到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的理论指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事逻辑和知识的组织结构，简直称得上是教科书级别的典范。作者并没有一股脑地将所有高深的概念堆砌在一起，而是采取了一种循序渐进的教学方法。从宏观的背景介绍开始，逐步深入到具体的纳米级工艺挑战，再到设计规则的细节考量，每一步的推进都建立在前一步扎实的基础之上。特别是对于那些跨学科背景的读者而言，这种清晰的脉络至关重要。我特别欣赏它在处理复杂技术体系时的分层策略，它让你清楚地知道，你现在正在理解的是整个系统中的哪一个模块，以及这个模块与其他部分是如何相互联系、相互制约的。这种结构化的呈现，极大地降低了初学者面对前沿技术时的畏难情绪。读完某一章节后，你会感觉自己不仅学到了知识点，更重要的是，掌握了一种分析和解决相关问题的思维框架，这对于工程实践来说，比单纯的知识记忆要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

从一个学习者的角度来看，这本书对自学能力的友好度非常高，但同时它也设置了足够的深度来挑战那些已经有一定基础的研究生或资深工程师。它不像某些入门书籍那样过度简化问题，而是坦然地将复杂性摆在你的面前，然后提供工具箱，引导你去拆解它。特别是对于那些正在进行涉及先进节点的项目开发人员来说，这本书提供的设计验证和故障分析的思路，简直就是一盏明灯。它不仅关注了设计（Design）本身，更强调了可制造性（Manufacturability）这个决定成败的关键环节，这一点在当今竞争激烈的半导体行业中，其重要性不言而喻。总结来说，这本书不是那种读完后合上就能遗忘的工具手册，它更像是一部需要反复研磨、时常翻阅的案头参考书，每次重温，都会有新的领悟和更深的理解，无疑是该领域极具分量的贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，用“精准有力”来形容最为恰当，几乎找不到任何冗余的、用来填充篇幅的“水话”。每一个句子都像经过了严格的编译过程，信息密度极高。对于我们这种需要精确理解每一个技术术语的读者来说，这种写作方式是莫大的福音。作者在阐述那些高度抽象的物理和电学原理时，所采用的数学描述和物理模型的构建，体现了深厚的学术功底。我尤其喜欢它在引入新概念时，经常会回顾一下经典理论的局限性，从而引出当前技术（如SOI、FinFET等）的必要性。这种“承前启后”的论证方式，让读者能够更好地理解技术演进的历史脉络和必然性，避免了将当前技术视为“凭空出现”的错觉。阅读过程中，我常常需要停下来，反复咀嚼那些关键的定义和公式，这说明这本书的思考强度是足够的，它要求读者拿出全部的专注力。