3D集成手冊：3D集成電路技術與應用 [Handbook of 3D integration： technology and applications of 3D integrated circuits] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 菲利普·加羅，剋裏斯多夫·鮑爾，[德] 彼得·蘭姆 著，趙元富，姚全斌，白丁 等 譯

圖書標籤:

• 3D集成電路
• 3D IC
• 先進封裝
• 異構集成
• TSV
• 矽通孔
• 2
• 5D集成
• 微電子
• 集成電路設計
• 電子工程

齣版社： 中國宇航齣版社

ISBN：9787515913001

版次：1

商品編碼：12285308

包裝：平裝

外文名稱：Handbook of 3D integration： technology and applications of 3D integrated circuits

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙###

內容簡介

　　三維（3D）集成是一種新興的係統級集成封裝技術，通過垂直互連將不同芯片或模塊進行立體集成。《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》對國內外研究所和公司的不同3D集成技術進行瞭詳細介紹，係統闡述瞭不同工藝的設計原理和製作流程。《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》旨在及時、客觀地嚮工程師和學者們提供該領域的前沿信息，供相關科研人員及高等院校相關專業的研究生學習、參考與使用。

目錄

第1章 3D集成概述
1．1 引言
1．2 晶圓堆疊技術的發展
1．3 3D封裝與3D集成
1．4 非TSV的3D疊層技術
1．4．1 Irvine傳感器
1．4．2 超薄芯片疊層（UTCS）（IMEC，CNRS，U．Barcelona）
1．4．3 富士通公司
1．4．4 Fraunhofer/IZM研究所
1．4．5 3D Plus公司與Leti公司
1．4．6 東芝公司係統封裝模塊
參考文獻
第2章 3D集成的驅動力
2．1 引言
2．2 電性能
2．2．1 信號傳輸速度
2．2．2 存儲器的延遲
2．3 功耗與噪聲
2．3．1 噪聲
2．4 外形尺寸
2．4．1 非易失性存儲器技術：閃存
2．4．2 易失性存儲器技術：靜態隨機存取存儲器（SRAM）與動態隨機存取存儲器（DRAM）
2．4．3 CMOS圖形傳感器
2．5 低成本
2．6 應用驅動
2．6．1 微處理器
2．6．2 存儲器
2．6．3 傳感器
2．6．4 現場可編程邏輯門陣列（FPGA）
參考文獻
第3章 3D集成工藝技術概述
3．1 3D集成技術概述
3．1．1 矽通孔技術（TSVs）
3．1．2 晶圓減薄
3．1．3 晶圓／IC對準鍵閤
3．2 工藝流程
3．3 3D集成技術
3．3．1 TSV製作
3．3．2 載體晶圓的臨時鍵閤
3．3．3 減薄工藝
3．3．4 對準與鍵閤
參考文獻

第一篇 矽通孔製作
第4章 矽通孔的深反應離子刻蝕（DRIE）
4．1 引言
4．1．1 實現矽片貫穿互連技術的深反應離子刻蝕
4．1．2 DRIE的技術狀態與基本原理
4．1．3 Bosch工藝
4．1．4 通孔製備方法的選擇
4．2 DRIE設備及特徵
4．2．1 高密度等離子體反應器
4．2．2 等離子體化學
4．2．3 等離子體診斷和錶麵分析
4．3 DRIE工藝
第二篇 晶圓減薄與鍵閤技術
第三篇 集成過程
第四篇 設計、性能和熱管理
第五篇 應用

3D集成電路：邁嚮微電子的垂直新紀元 在信息時代飛速發展的今天，電子設備的性能提升和小型化需求從未停歇。傳統的二維集成電路（IC）設計正麵臨物理極限的嚴峻挑戰，而一種革命性的技術——三維集成電路（3D IC），正以前所未有的姿態，為微電子産業開啓一個全新的垂直時代。本書《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》深入剖析瞭這一前沿技術，旨在為廣大研究者、工程師和技術愛好者提供一本詳實、全麵的參考指南。 從二維到三維：顛覆性的飛躍 長期以來，集成電路的發展主要依靠“摩爾定律”的推動，通過不斷縮小晶體管的尺寸，在同一芯片上集成更多的電子元件。然而，當器件尺寸逼近原子尺度時，量子效應、功耗增加、散熱睏難等一係列物理和工程難題開始顯現，使得二維（2D）技術的發展進入瓶頸。 三維集成電路（3D IC）的齣現，為突破這一瓶頸提供瞭全新的思路。它不再局限於在平麵上擴展，而是將多個芯片層堆疊起來，通過垂直互連的方式實現芯片間的通信。這種垂直堆疊的方式，極大地改變瞭我們對芯片設計的認知，帶來瞭諸多顛覆性的優勢： 性能提升： 垂直互連大大縮短瞭信號傳輸路徑，顯著降低瞭信號延遲，從而提高瞭芯片的運行速度和整體性能。例如，在高性能計算（HPC）領域，3D IC能夠顯著縮短處理器與內存之間的數據傳輸時間，大幅提升計算效率。 功耗降低： 更短的互連距離意味著更低的電容和電阻，從而減少瞭信號傳輸過程中的功耗。這對於移動設備、物聯網（IoT）設備等對能源效率要求極高的應用場景至關重要。 尺寸小型化： 通過將多個功能模塊垂直集成，3D IC能夠以更小的三維體積實現更強大的功能，滿足消費電子産品、可穿戴設備等對極緻小型化的需求。 功能集成度提升： 3D IC使得不同類型的芯片（如邏輯芯片、存儲芯片、射頻芯片等）能夠被集成在同一封裝內，實現更高級彆的係統集成（System-in-Package, SiP）。這不僅能夠簡化係統設計，還能有效降低成本。 異構集成： 3D IC技術特彆適閤實現異構集成，即將不同工藝、不同功能、甚至不同供應商的芯片堆疊在一起，形成一個高度定製化的、性能優越的整體。這為應對日益復雜和多樣化的應用需求提供瞭強大的支持。 核心技術解析：構建三維世界的基石 《3D集成手冊》的精髓在於對構成3D IC的各項核心技術進行深入細緻的闡述。這些技術共同構建瞭實現三維集成世界的基石： 垂直互連技術（Through-Silicon Via, TSV）： TSV是3D IC實現垂直通信的關鍵。它是在矽片內部通過特定工藝蝕刻齣細小的垂直導通孔，並在孔內填充金屬，從而實現跨越不同芯片層的電信號連接。本書詳細介紹瞭TSV的製造工藝、關鍵參數（如孔徑、深度、密度）、材料選擇（如銅、鎢）、以及與之相關的可靠性問題。讀者將瞭解到如何優化TSV的參數以平衡性能、成本和良率，以及不同的TSV布局策略對整體性能的影響。 晶圓鍵閤（Wafer Bonding）與堆疊（Stacking）： 將多個芯片層精確地對準並可靠地連接在一起是3D IC製造中的另一大挑戰。本書涵蓋瞭各種晶圓鍵閤技術，包括共晶鍵閤、金屬局部熔融鍵閤、玻璃鍵閤等，並分析瞭它們的適用範圍、優缺點以及對器件性能的影響。同時，也對不同的堆疊方式，如2.5D（Chiplets + Interposer）和3D（Full 3D Stacking）進行瞭詳細的比較和闡述。 芯片減薄與切割（Wafer Thinning and Dicing）： 為瞭實現高密度的垂直堆疊，單片芯片的厚度需要被大幅減薄。本書介紹瞭化學機械拋光（CMP）、等離子刻蝕、激光切割等先進的減薄和切割技術，並討論瞭這些工藝對芯片完整性、良率以及後續鍵閤過程的影響。 散熱與可靠性： 隨著集成度的提高，散熱問題成為3D IC麵臨的嚴峻挑戰。功率密度的提升和器件的緊密堆疊，使得熱量難以有效散發，可能導緻性能下降甚至器件損壞。本書深入探討瞭3D IC的散熱設計，包括熱分析、散熱材料的選擇、熱管理策略（如微通道散熱、熱管等），以及如何通過結構設計和工藝優化來提高器件的可靠性，包括機械應力、熱應力、電遷移等方麵的分析。 測試與封裝： 3D IC的復雜結構給測試和封裝帶來瞭新的挑戰。傳統的測試方法可能無法有效地檢測到堆疊中的潛在缺陷。本書將詳細介紹3D IC的測試策略，包括晶圓級測試、芯片級測試、封裝級測試，以及如何利用先進的測試設備和技術來確保産品的質量。同時，也對3D IC的封裝技術進行瞭廣泛的介紹，包括TSV封裝、2.5D封裝、Fan-Out封裝等。 廣泛的應用領域：重塑産業格局 3D IC技術並非僅僅是理論上的突破，它已經開始在眾多關鍵領域展現齣巨大的應用潛力，深刻地影響著信息産業的未來： 高性能計算（HPC）： 在超級計算機、數據中心等領域，3D IC能夠顯著提升計算能力和效率，縮短AI訓練和模擬計算的時間。將高性能處理器與大容量、高速的內存（如HBM）進行3D集成，是HPC領域的重要發展方嚮。 人工智能（AI）與機器學習（ML）： AI和ML應用對計算能力和數據吞吐量有著極高的要求。3D IC可以實現AI加速器與內存的緊密集成，大幅提升神經網絡的推理和訓練速度，降低功耗，從而支持更復雜、更強大的AI模型。 移動通信（5G/6G）： 隨著通信速率的不斷提升，對射頻前端、基帶處理器等關鍵器件的性能要求也越來越高。3D IC能夠實現射頻、基帶、存儲等多個功能模塊的集成，減小設備體積，提高通信效率，並降低功耗，為下一代移動通信技術的發展奠定基礎。 物聯網（IoT）與邊緣計算： 物聯網設備需要低功耗、小尺寸、高性能的芯片。3D IC可以將傳感器、處理器、通信模塊等集成在一起，實現高度智能化的終端設備，並支持邊緣計算，減少對雲端的依賴，提高數據處理的實時性。 汽車電子： 汽車電子係統日益復雜，對集成度、可靠性和性能的要求極高。3D IC能夠將自動駕駛芯片、信息娛樂係統、車載傳感器等集成在一起，提高係統的集成度，減小體積，並提升整體性能和可靠性，為智能汽車的發展提供動力。 醫療電子： 在醫療影像設備、植入式醫療設備等領域，3D IC的小尺寸、高集成度、低功耗的優勢尤為突齣，能夠實現更精確、更安全、更便捷的醫療解決方案。 麵嚮未來：挑戰與機遇並存 盡管3D IC技術展現齣巨大的潛力，但其發展之路並非一帆風順。本書也對當前麵臨的挑戰進行瞭客觀的分析，包括： 高昂的製造成本： 3D IC的製造工藝復雜，良率控製難度大，導緻其製造成本相對較高。 工藝的成熟度： 許多3D IC相關的核心技術仍在發展和完善中，需要進一步的優化和標準化。 設計工具和EDA支持： 針對3D IC的EDA（電子設計自動化）工具和設計流程尚需改進，以更好地支持復雜的異構設計。 散熱與功耗管理： 盡管3D IC在功耗方麵有優勢，但隨著集成度的進一步提高，散熱問題依然是需要重點攻剋的難關。 測試與封裝的復雜性： 3D IC的測試和封裝技術需要與時俱進，以應對其復雜的結構和不斷增長的集成度。 然而，挑戰的背後往往蘊藏著巨大的機遇。《3D集成手冊》不僅指齣瞭這些挑戰，更提供瞭解決這些挑戰的思路和方法。隨著技術的不斷進步和成本的逐步降低，3D IC必將成為未來微電子産業發展的主流技術之一。 本書的價值與讀者群體 《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》是一本集理論深度、技術廣度和應用前瞻性於一體的權威著作。它適閤以下讀者群體： 微電子領域的科研人員和工程師： 為您提供深入的技術解析、前沿的研究動態和實用的設計參考。 高校學生和教師： 作為一本優秀的教材或參考書，幫助您係統地學習和理解3D IC的核心技術和應用。 半導體産業的決策者和技術管理者： 為您提供對3D IC技術發展趨勢的全麵瞭解，為戰略規劃提供決策支持。 對微電子技術感興趣的業餘愛好者： 帶領您走進3D IC的精彩世界，瞭解未來科技的無限可能。 通過閱讀本書，您將對3D集成電路技術有一個全麵、深刻的認識，理解其如何重塑電子器件的性能極限，如何驅動信息産業的下一次革命。本書將助您把握3D IC的發展機遇，迎接微電子垂直集成新紀元的到來。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對微電子學有著深厚熱情但並非專業背景的科技愛好者。偶然間聽說瞭《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》這本書，它所描繪的“立體化”的芯片世界讓我感到無比著迷。雖然我可能無法完全理解書中所有的技術術語和復雜公式，但我堅信這本書將能為我打開一扇通往未來計算世界的大門。我希望這本書能夠以一種相對易於理解的方式，介紹3D集成技術的基本概念，例如為什麼我們需要將芯片從二維變成三維，以及這樣做能帶來哪些令人興奮的可能性。我期待書中能有一些生動的插圖和模型，幫助我直觀地理解芯片是如何在垂直方嚮上進行堆疊和連接的。雖然我可能不會去閱讀那些關於矽通孔製造工藝的詳細步驟，但我希望能瞭解這些技術的背後所蘊含的工程智慧和創新精神。這本書對我而言，更像是一次關於微觀世界奇跡的探索之旅，我希望它能激發我對集成電路技術更深層次的好奇心，並讓我更清晰地認識到科技是如何不斷突破界限，塑造我們未來的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對我這個在半導體行業摸爬滾打多年的工程師來說，簡直是一場及時雨。我們公司最近在考慮將3D集成技術引入到下一代産品的設計中，但由於這是一個相對新興且復雜的技術領域，內部缺乏係統性的資料和權威的指導。 《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》的齣版，恰好填補瞭這一空白。我迫不及待地想看看書中是如何詳盡地剖析各種3D集成架構的優缺點，比如2.5D封裝和真正的3D堆疊之間的區彆，以及它們各自適用於哪些場景。我特彆關注書中對材料科學、可靠性工程以及熱管理等方麵的論述。畢竟，在三維空間內堆疊如此多的組件，材料的選擇、連接的可靠性以及如何有效地散熱，都是決定産品性能和壽命的關鍵因素。我希望書中能夠提供一些實用的設計指南和故障排除技巧，幫助我們團隊更好地理解和規避潛在的設計風險。此外，書中對不同製造工藝的比較和分析也至關重要，瞭解各種工藝的成熟度、成本效益以及對特定應用的支持能力，將直接影響到我們的技術選型和供應商選擇。我期待這本書能夠提供一些關於3D集成良率提升策略和測試驗證方法的內容，這些都是我們在實際生産中亟需解決的問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名計算機體係結構的研究生，我一直在尋找能夠深化我對下一代計算硬件理解的深度資源，而《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》這本書，從我初步的翻閱來看，非常有潛力成為我研究的重要參考。我尤其對書中關於3D集成如何賦能異構計算和片上係統（SoC）的章節感到好奇。將不同類型的芯片（如CPU、GPU、內存、FPGA等）垂直集成在一起，不僅可以大大縮短它們之間的通信延遲，還能顯著提高能效比，這對於構建高性能的AI加速器、數據中心服務器乃至未來的量子計算機都至關重要。我希望能在這本書中找到關於如何設計和優化3D堆疊芯片的互連網絡（NoC）的詳細介紹，以及如何處理不同工藝和電壓域之間的兼容性問題。書中關於3D集成對內存帶寬和容量的影響分析也讓我非常感興趣，這關係到能否突破“馮·諾依曼瓶頸”，實現內存與計算的融閤。我期待書中能包含一些關於3D集成技術在高性能計算（HPC）、大數據分析以及邊緣計算等領域的最新研究進展和未來發展趨勢的探討，這將為我的論文選題和研究方嚮提供重要的啓示。

評分☆☆☆☆☆

我對《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》這本書的期待，更多地源於它所代錶的行業前沿性和變革性。作為一名行業分析師，我需要時刻關注半導體技術的發展趨勢，而3D集成無疑是其中最具有顛覆性潛力的領域之一。這本書的厚度和包含的主題之廣泛，預示著它將為我提供一個全麵的市場和技術洞察。我希望書中能深入分析3D集成技術對不同半導體細分市場的影響，例如移動設備、汽車電子、通信設備以及新興的VR/AR和自動駕駛技術。我特彆想瞭解不同廠商在3D集成領域的競爭格局，以及他們所采取的技術路綫和專利布局。書中對3D集成技術未來發展路綫圖的預測，以及其在成本、性能、功耗和可靠性方麵可能帶來的突破，都將是我進行市場預測和戰略分析的重要依據。我期待書中能包含一些關於3D集成生態係統的討論，包括材料供應商、設備製造商、芯片設計公司以及封裝測試服務商之間的閤作模式和價值鏈分析。這些信息對於理解整個産業的演進方嚮至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手一本名為《3D集成手冊：3D集成電路技術與應用》的厚重書籍，雖然我還沒有真正深入研讀其中的具體技術細節，但僅僅是翻閱和粗略瀏覽，就足以讓我對這本書的齣版和它的潛在價值感到興奮。從封麵設計到紙張的質感，再到印刷的清晰度，都能感受到這是一本精心製作的學術著作。我個人對集成電路領域有著濃厚的興趣，特彆是對於那些能夠突破傳統二維平麵限製的創新技術，3D集成無疑是其中最令人矚目的方嚮之一。我知道，隨著摩爾定律的挑戰日益嚴峻，垂直集成和三維堆疊已經成為延續高性能計算、低功耗設備以及新興應用（如人工智能、物聯網）發展的關鍵技術。因此，我對於這本書能夠全麵、係統地梳理3D集成電路的發展脈絡、核心技術原理、製造工藝難點以及前沿應用場景充滿瞭期待。這本書的結構似乎也非常完整，從基礎理論的介紹，到具體的工藝流程，再到不同應用領域的案例分析，這種循序漸進的編排方式，對於我這樣初學者而言，無疑是極大的福音，能夠幫助我快速建立起對3D集成技術的整體認知框架，並逐漸深入到各個子領域的研究。我非常好奇書中會如何詳細地闡述諸如矽通孔（TSV）技術、鍵閤技術、晶圓堆疊、多芯片封裝等關鍵技術，以及它們在實際製造中麵臨的挑戰和相應的解決方案。