國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Vasilis F.Pavlidis，Eby G.Friedman 著，繆旻，於民，金玉豐 等 譯

圖書標籤:

• 三維集成電路
• 集成電路設計
• 先進技術
• 機械工程
• 電子工程
• 微電子學
• 半導體
• 譯叢
• 技術創新
• 電路設計

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111433514

版次：1

商品編碼：11323853

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國際機械工程先進技術譯叢

開本：16開

齣版時間：2013-09-01

頁數：224

內容簡介

　　在21世紀的前十年結束時，具備多個有源器件平麵的三維集成電路（3DIC），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。《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》是世界上三維集成電路設計方麵的一本專著，既有一定的理論深度，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�睤IC係統的工藝、互連建模、設計與優化、熱管理、3D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。
　　《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》是一本優秀的技術參考書，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。《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》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

譯叢序
譯者序
原書序
緻謝

第1章 導言
1.1 從集成電路到計算機
1.2 互連，一位老朋友
1.3 三維或垂直集成
1.3.1 三維集成的機遇
1.3.2 三維集成麵臨的挑戰
1.4 全書概要

第2章 3D封裝係統的製造
2.1 三維集成
2.1.1 係統級封裝
2.1.2 三維集成電路
2.2 單封裝係統
2.3 係統級封裝技術
2.3.1 引綫鍵閤式係統級封裝
2.3.2 外圍垂直互連
2.3.3 麵陣列垂直互連
2.3.4 SiP的壁麵金屬化
2.4 3D集成係統的成本問題
2.5 小結

第3章 3D集成電路製造技術
3.1 單片3DIC
3.1.1 堆疊3DIC
3.1.2 3D鰭形場效應晶體管
3.2 帶矽通孔（TSV）或平麵間過孔的3DIC
3.3 非接觸3DIC
3.3.1 電容耦閤3DIC
3.3.2 電感耦閤3DIC
3.4 3D集成電路垂直互連
3.5 小結

第4章 互連預測模型
4.1 2D電路的互連預測模型
4.2 3DIC的互連預測模型
4.3 3DIC特性的推算
4.4 小結

第5章 3DIC物理設計技術
5.1 布圖規劃技術
5.1.1 3DIC的單步和多步布圖規劃方法比較
5.1.2 3DIC的多目標布圖規劃技術
5.2 布局技術
5.3 布綫技術
5.4 版圖工具
5.5 小結

第6章 熱管理技術
6.1 3DIC熱分析
6.1.1 閉閤式溫度錶達式
6.1.2 緊湊熱模型
6.1.3 基於網格的熱模型
6.2 無熱通孔的熱管理技術
6.2.1 熱驅動布圖規劃
6.2.2 熱驅動布局
6.3 使用熱通孔的熱管理技術
6.3.1 區域受限製的熱通孔插入
6.3.2 熱通孔布局技術
6.3.3 熱導綫的插入
6.4 小結

第7章 雙端互連的時序優化
7.1 平麵間互連模型
7.2 由單一通孔連接的雙端平麵間互連網絡
7.2.1 平麵間互連的Elmore延遲模型
7.2.2 平麵間互連延遲
7.2.3 最優通孔定位
7.2.4 對互連綫延遲的改善
7.3 帶有多個平麵間通孔的雙端口互連
7.3.1 雙端口網絡通孔布局問題的試探式求解
7.3.2 雙端口通孔布局算法
7.3.3 通孔布局技術的應用
7.4 小結

第8章 多端互連的時序優化
8.1 平麵間互連樹的時序驅動通孔布局
8.2 多端互連的通孔放置試探法
8.2.1 互連樹
8.2.2 包含單一關鍵電流沉的互連樹
8.3 互連樹的通孔布局算法
8.3.1 互連樹通孔布局算法（ITVPA）
8.3.2 具有單一關鍵電流沉互連樹的通孔布局算法（SCSVPA）
8.4 通孔布局的結果及討論
8.5 小結

第9章 三維電路架構
9.1 連綫受限三維電路的分類
9.2 三維微處理器以及存儲器
9.2.1 三維微處理器的邏輯模塊
9.2.2 高速緩存的三維設計
9.2.3 3D微處理器的架構設計——存儲器係統
9.3 三維片上網絡（NoC）
9.3.1 3DNoC的拓撲結構
9.3.2 3DNoC的零負載等待時間
9.3.3 3DNoC的功耗
9.3.4 3DNoC的性能和功耗分析
9.3.5 3DNoC設計輔助
9.4 三維FPGA
9.5 小結

第10章 案例分析：3DIC的時鍾分配網絡
10.1 美國麻省理工學院林肯實驗室（MITLL）3D集成電路製造技術
10.2 3D電路架構
10.3 3D電路中的時鍾信號分配
10.3.1 同步電路中的時序特性
10.3.2 測試電路中的時鍾分配網絡結構
10.4 實驗結果
10.5 小結

第11章 結論
附錄
附錄A 三維集成電路中門對數目的計算
附錄B 單通孔布局優化方法的嚴格證明
附錄C 兩端通孔布局試探法的證明
附錄D 多端網絡的通孔放置條件的證明

前言/序言

《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》—— 探索微納世界的構建藍圖 在這個信息爆炸、技術日新月異的時代，集成電路（IC）作為現代電子設備的核心，其性能的提升和功能的擴展，在很大程度上依賴於芯片的微型化和集成度的提升。傳統二維（2D）集成電路的發展已趨於物理極限，而三維（3D）集成電路（3D IC）的齣現，則為突破這一瓶頸提供瞭全新的視角和無限可能。本書《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》正是聚焦於這一前沿領域，深入剖析瞭3D IC的設計、製造、封裝以及相關先進技術，旨在為機械工程領域的專業人士提供一份詳實而富有洞察力的參考。 第一章：三維集成電路的時代背景與技術驅動 本章將帶領讀者迴顧集成電路技術的發展曆程，從最早的真空管到龐大的計算機，再到如今我們手中輕巧而強大的智能設備。我們將深入探討摩爾定律的演進及其所麵臨的挑戰，詳細闡述為何二維平麵結構的設計已難以滿足日益增長的性能需求。同時，本章還將詳細介紹驅動3D IC發展的關鍵技術因素，包括但不限於： 數據傳輸速率的瓶頸： 隨著芯片集成度的提高，芯片內部和芯片之間的互聯綫數量急劇增加，數據傳輸的延遲和功耗成為製約性能的關鍵瓶頸。 散熱難題的加劇： 高度集成的芯片會産生巨大的熱量，傳統的散熱方式難以有效解決，導緻芯片性能下降甚至損壞。 功耗管理的挑戰： 芯片功能的復雜化和集成度的提升，使得功耗管理成為一個日益嚴峻的問題，直接影響設備的續航能力和使用體驗。 設計復雜度的指數級增長： 傳統的二維設計工具和流程難以應對大規模、多層級的三維結構的設計挑戰。 通過對這些背景和驅動因素的深入分析，讀者將清晰地認識到3D IC技術産生的必然性，以及它為何代錶著集成電路發展的下一個重要方嚮。 第二章：三維集成電路的基本結構與設計原理 本章將深入剖析3D IC的核心概念，包括其與傳統2D IC的根本區彆。我們將詳細介紹3D IC的幾種主流結構，例如： 堆疊式（Stacked ICs）： 將多個獨立的芯片垂直堆疊在一起，通過垂直互連（Through-Silicon Vias, TSVs）進行連接。我們將詳細講解TSVs的製造工藝、電學特性以及其在堆疊式3D IC設計中的作用。 晶圓堆疊（Wafer-level Bonding）： 將多個晶圓在製造過程中進行鍵閤，然後再進行切割和封裝。本章將探討不同晶圓鍵閤技術（如直接鍵閤、瞬態液相鍵閤等）的原理、優缺點以及在3D IC中的應用。 集成器件製造（Monolithic 3D ICs）： 在同一塊矽片上，通過多層工藝製造齣垂直集成的器件。我們將討論這種方法的優勢，例如極低的互連延遲和極高的集成度，以及其麵臨的工藝挑戰。 此外，本章還將詳細闡述3D IC的設計原理，包括： 互連網絡設計： 重點介紹TSVs的布局、布綫優化、信號完整性分析以及其對性能的影響。 熱管理設計： 探討如何通過三維結構優化散熱路徑，減少熱點，並介紹相關的熱仿真與分析方法。 功耗優化策略： 分析3D IC的功耗分布特點，並介紹低功耗設計技術在三維環境下的應用。 設計流程與工具： 介紹針對3D IC設計的EDA（Electronic Design Automation）工具和方法論，包括布局布綫、時序分析、功耗分析等。 第三章：關鍵製造工藝與先進技術 製造是實現3D IC的關鍵環節。本章將詳細介紹支撐3D IC發展的各項先進製造工藝，並重點關注機械工程在其中的作用： TSV（Through-Silicon Via）的製造： 詳細講解TSV的形成過程，包括鑽孔（如乾法刻蝕、濕法刻蝕）、絕緣填充、導電填充等關鍵步驟。我們將重點討論鑽孔過程中對矽材料的機械應力、刻蝕精度以及對後續工藝的影響。 晶圓鍵閤技術： 深入探討不同鍵閤技術的原理，包括錶麵處理、機械接觸、加熱固化等。機械工程在錶麵平整度控製、壓力均勻施加、對齊精度等方麵起著至關重要的作用。 薄晶圓減薄技術： 介紹實現薄晶圓製造的各種方法，如研磨、化學機械拋光（CMP）、等離子體減薄等。本章將重點分析研磨過程中對晶圓的應力、錶麵損傷以及機械精度控製。 TSV與器件的集成： 探討TSVs與芯片內部器件的良好集成，如何避免TSV引入的寄生效應和電學乾擾。 先進封裝技術： 介紹3D IC所需的先進封裝技術，如扇齣型晶圓級封裝（Fan-out Wafer Level Packaging, FOWLP）、2.5D封裝（Interposer-based 3D ICs）以及全3D封裝。機械工程在封裝材料選擇、應力管理、散熱設計以及可靠性方麵發揮著關鍵作用。 第四章：三維集成電路的熱力學與散熱挑戰 在三維集成電路的設計與製造中，熱量管理是至關重要的一個環節。本章將深入探討3D IC中的熱力學原理與散熱挑戰： 熱産生機製： 詳細分析在三維結構中，由於高密度集成、密集互連以及TSVs等結構産生的熱量來源，並建立相應的熱模型。 熱傳導與散熱路徑： 深入研究熱量在三維結構中的傳導方式，以及如何設計有效的散熱路徑，例如通過TSVs、封裝材料以及外部散熱器。 熱應力與可靠性： 討論由於溫度梯度引起的應力分布，以及這些應力對芯片可靠性的影響，包括開裂、翹麯等問題。本章將結閤材料力學原理，分析熱應力的産生機理和預測方法。 先進散熱技術： 介紹針對3D IC的各種先進散熱技術，例如微通道散熱器、熱管、相變材料以及主動散熱技術。機械工程的設計與製造能力是實現這些先進散熱方案的關鍵。 熱仿真與優化： 講解如何利用CFD（Computational Fluid Dynamics）等仿真工具對3D IC進行熱力學分析，並根據仿真結果進行設計優化，以達到最佳的散熱效果。 第五章：三維集成電路的機械可靠性與封裝 集成電路的可靠性是其廣泛應用的基礎。本章將聚焦於3D IC在機械層麵的可靠性問題，以及與之相關的封裝技術： 機械應力分析： 深入分析3D IC在製造、測試、以及實際應用過程中所承受的各種機械應力，包括熱應力、裝配應力、外加載荷等。本章將結閤有限元分析（FEA）等方法，進行詳細的應力仿真與評估。 材料選擇與失效機理： 探討在3D IC設計中，不同材料（如矽、金屬、絕緣材料、封裝材料）的機械性能、熱膨脹係數等對整體可靠性的影響，以及常見的機械失效模式，如開裂、分層、焊點疲勞等。 封裝設計與製造： 詳細介紹3D IC所需的先進封裝結構，包括TSVs的應力緩和設計、鍵閤界麵的可靠性、以及外部封裝材料的選擇。我們將分析不同封裝形式（如PoP, WLP, 2.5D, 3D）在機械可靠性方麵的考量。 可靠性測試與評估： 介紹3D IC在機械方麵的可靠性測試方法，如高低溫循環測試、濕度溫度循環測試、振動測試、衝擊測試等，以及如何對測試結果進行分析和解讀。 高可靠性設計策略： 總結在3D IC設計中，如何通過結構優化、材料選擇、工藝控製等手段，提高其在各種惡劣工作環境下的機械可靠性。 第六章：三維集成電路的應用領域與未來展望 本章將展示3D IC技術在各個領域的實際應用，並對未來的發展趨勢進行展望。 高性能計算與數據中心： 3D IC可以顯著提升數據處理能力和內存帶寬，在高性能計算、人工智能加速器、服務器等領域具有巨大的應用潛力。 移動通信與物聯網（IoT）： 3D IC有助於實現更小巧、更省電、性能更強的移動設備和物聯網節點，為5G、AIoT等技術的發展提供強有力的支撐。 汽車電子與自動駕駛： 隨著汽車電子功能的日益復雜化，3D IC可以提供更高的集成度、更強的處理能力和更好的散熱性能，滿足自動駕駛、高級輔助駕駛等需求。 醫療電子與生物傳感器： 3D IC可以集成更多功能，實現更微型化的醫療設備和更靈敏的生物傳感器，為精準醫療和健康監測提供新的可能。 新興的3D IC技術： 展望未來，我們將探討垂直互連的新技術（如納米綫互連、碳納米管互連）、新型的3D集成架構（如異構集成）、以及與新材料（如柔性材料）的結閤等前沿研究方嚮。 本書的寫作旨在為機械工程領域的讀者提供一個全麵而深入的視角，幫助他們理解3D IC的復雜性，掌握相關的設計、製造和封裝技術，並能夠在此基礎上進行創新性的研究與開發。通過本書的學習，讀者將能更好地把握集成電路産業的發展脈搏，並在這一充滿挑戰與機遇的領域做齣貢獻。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對前沿技術充滿好奇的機械工程研究者，偶然間得知瞭這本《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》。從書名來看，它似乎聚焦於一個相當專業和細分的領域，並且將其與機械工程聯係起來，這讓我感到非常好奇和期待。通常我們理解的機械工程更多的是關於結構、材料、動力學等，而集成電路設計則屬於電子工程的範疇。我非常想知道，這本書是如何將這兩個看似獨立的領域巧妙地結閤在一起的。我推測書中可能會探討如何通過三維集成電路的設計，來突破現有機械係統的性能瓶頸，比如在微型機器人、高精度測量儀器、或者先進的航空航天部件等領域。我特彆關注其中的“異構集成”和“係統級優化”概念，這可能意味著將不同功能的芯片（如處理器、傳感器、通信模塊）以三維的方式緊密結閤，從而實現更高的集成度和更優化的整體性能。我希望書中能夠提供一些實際的案例，展示這種三維集成電路是如何在機械工程的應用中帶來創新和突破的。例如，通過更高效的芯片設計來實現更智能的運動軌跡規劃，或者通過集成先進的傳感器和處理單元來提升機械係統的環境感知能力。這本書的譯叢係列本身就代錶著一定的學術水準和國際視野，我期待它能為我帶來一些全新的視角和深刻的啓發，幫助我理解未來機械工程的發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

最近入手瞭這本《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》，雖然我本人並非直接從事集成電路設計，但作為一名對技術發展趨勢保持高度敏感的機械工程師，我一直關注著那些能夠為我們行業帶來顛覆性變革的新技術。這本書的名字一開始讓我覺得它可能更偏嚮於硬件層麵，是關於芯片的結構、製造工藝等。然而，當我開始瀏覽其中的一些章節時，我發現它的視角更加宏大，將三維集成電路作為一種核心技術，來探討它如何重塑機械工程的設計理念和實現方式。我特彆注意到書中似乎在討論如何利用先進的芯片技術來提升機械係統的智能化水平，比如通過集成更強大、更小巧的處理單元，來實現更精準的運動控製、更復雜的傳感數據處理，以及更高級的故障診斷和預測。這讓我聯想到當下熱門的工業4.0和智能製造，其中很多關鍵技術的實現都離不開高性能的嵌入式計算和通信能力。我猜想書中可能會介紹一些將多個芯片堆疊或並排集成在一起，從而實現更高計算密度、更短信號通路的技術，這對於提升機械設備的性能、減小體積、降低功耗都具有革命性的意義。對於我們這些需要將電子元件集成到機械産品中的工程師來說，瞭解這些先進的集成電路設計理念，以及它們在機械應用中的潛力，無疑是非常寶貴的。這本書在我看來，更像是一本“連接”的橋梁，連接瞭微觀的電子世界與宏觀的機械工程世界。

評分☆☆☆☆☆

剛收到這本《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》，迫不及待地翻閱起來。封麵設計簡潔大氣，封麵的綠色和銀色搭配，給人一種科技感和專業感。書的裝幀也很精美，紙張的質感不錯，印刷清晰，這一點對於技術類書籍來說非常重要，畢竟很多細節和圖錶需要仔細辨認。我個人對機械工程一直抱有濃厚的興趣，尤其是在接觸到一些前沿的自動化和智能化應用後，更是覺得瞭解背後的技術原理至關重要。雖然這本書的標題是“三維集成電路設計”，我原本以為它會聚焦於更偏嚮電子硬件和半導體工藝的部分。但從目錄和初步瀏覽來看，它似乎更側重於將先進的集成電路技術如何賦能機械工程的各個領域，例如在精密儀器、機器人控製、新型動力係統等方麵，集成電路的微型化、高性能化以及異構集成帶來的可能性。我特彆關注其中關於“係統級設計”和“跨學科融閤”的部分，這正是我一直希望深入瞭解的。機械工程的發展正經曆著前所未有的變革，從傳統的宏觀結構設計到如今與微納技術、人工智能的深度融閤，這種跨界的技術交流和知識共享顯得尤為珍貴。我期待書中能提供一些具體的案例分析，讓我看到三維集成電路如何在實際的機械工程項目中發揮關鍵作用，例如如何通過更精密的芯片設計來提升設備的響應速度、降低能耗、甚至實現更復雜的功能。總的來說，這本書給我一種“視野開闊”的感覺，它不僅僅是一本關於電子技術的書，更像是一扇通往未來機械工程新方嚮的窗口。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》之後，我第一時間就被它所呈現的專業性和前瞻性所吸引。作為一個在機械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之快，尤其是那些看似與我們核心領域關聯不大的技術，往往是推動行業突破的關鍵。這本書的名字，雖然直接點明瞭“三維集成電路設計”，但讓我好奇的是它與“機械工程”如何産生深度聯結。我翻閱瞭目錄，看到瞭一些關於“熱管理”、“功耗優化”、“封裝技術”以及“可靠性設計”等章節，這些無疑是機械工程在電子係統集成中不可忽視的挑戰。例如，在設計高功率密度的機械設備時，如何通過先進的封裝技術將發熱量大的芯片有效地散熱，這直接影響到整個設備的穩定性和壽命。又或者，在要求極低功耗的便攜式設備或嵌入式係統中，如何通過優化電路設計來降低能耗，這對於機械設備的小型化和續航能力至關重要。我尤其期待書中能有一些關於“多物理場耦閤仿真”的內容，因為在集成電路與機械結構的結閤過程中，電、熱、力等因素的相互影響非常復雜，需要精確的仿真來預測和解決潛在問題。這本書的譯叢背景也讓我對其內容質量有瞭更高的期待，相信它能為我們提供一套係統性的、國際前沿的知識體係，幫助我們理解和應用最新的集成電路技術來解決機械工程中的實際問題，甚至激發新的設計理念和創新方嚮。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《國際機械工程先進技術譯叢：三維集成電路設計》這本書時，我立刻産生瞭濃厚的興趣。作為一個長期在機械零部件設計領域工作的技術人員，我一直關注著行業的發展趨勢，尤其是那些能夠提升産品性能、實現更復雜功能的技術。雖然我不是一名電子工程師，但我也清楚集成電路在現代工業中的核心地位，它們是驅動一切智能設備和自動化係統的“大腦”。這本書的名字暗示著它將探討一種先進的芯片設計方法，並且將其應用於機械工程領域，這讓我感到非常新穎。我猜測書中會介紹如何通過將多個集成電路以三維的形式進行構建和連接，來達到比傳統二維平麵設計更高的集成密度、更快的信號傳輸速度以及更低的功耗。這對於我們機械工程師來說，意味著我們可以在更小的空間內實現更強大的功能，或者在保持原有性能的同時，顯著降低設備的尺寸和能耗。我尤其期待書中能夠包含一些關於“先進封裝技術”和“芯片與機械結構的協同設計”的內容。因為將高性能的電子器件可靠地集成到機械係統中，並確保它們在各種工作環境下都能穩定運行，是機械工程師麵臨的重要挑戰。這本書的齣版，或許能為我們提供一些前沿的設計思路和技術解決方案，幫助我們更好地理解和應用現代電子技術，從而推動機械産品的創新和升級。

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代同事買的！！！！！

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很好

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