納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計 (美)Sandip Kundu等著 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美Sandip Kundu等著 著

圖書標籤:

• CMOS集成電路
• 可製造性設計
• 納米技術
• 超大規模集成電路
• VLSI
• 半導體
• 工藝優化
• 設計規則
• 物理設計
• 可靠性

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030400345

商品編碼：29330597186

包裝：平裝

齣版時間：2014-04-01

基本信息

書名：納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計

定價：58.00元

作者：(美)Sandip Kundu等著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-04-01

ISBN：9787030400345

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計》的內容包括：CMOSVLSI電路設計的技術趨勢；半導體製造技術；光刻技術；工藝和器件的擾動和缺陷分析與建模；麵嚮可製造性的物理設計技術；測量、製造缺陷和缺陷提取；缺陷影響的建模和閤格率提高技術；物

目錄

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章　緒論
　1.1　技術趨勢：延續摩爾定律
　　1.1.1　器件的改進
　　1.1.2　材料科學的貢獻
　　1.1.3　深亞波長光刻
　1.2　可製造性設計
　　1.2.1　DFM的經濟價值
　　1.2.2　偏差
　　1.2.3　對基於模型的DFM方法的需求
　1.3　可靠性設計
　1.4　小結
　　參考文獻
第2章　半導體製造
　2.1　概述
　2.2　圖形生成工藝
　　2.2.1　光刻
　　2.2.2　刻蝕技術
　2.3　光學圖形生成
　　2.3.1　照明係統
　　2.3.2　衍射
　　2.3.3　成像透鏡係統
　　2.3.4　曝光係統
　　2.3.5　空間像與縮小成像
　　2.3.6　光刻膠圖形生成
　　2.3.7　部分相乾
　2.4　光刻建模
　　2.4.1　唯象建模
　　2.4.2　光刻膠的完全物理建模
　2.5　小結
　　參考文獻
第3章　工藝和器件偏差：分析與建模
　3.1　概述
　3.2　柵極長度偏差
　　3.2.1　光刻導緻的圖形化偏差
　　3.2.2　綫邊緣粗糙度：理論與特性
　3.3　柵極寬度偏差
　3.4　原子的波動
　3.5　金屬和電介質厚度偏差
　3.6　應力引起的偏差
　3.7　小結
　　參考文獻
第4章　麵嚮製造的物理設計
　4.1　概述
　4.2　光刻工藝窗口的控製
　4.3　分辨率增強技術
　　4.3.1　光學鄰近效應修正
　　4.3.2　亞分辨率輔助圖形
　　4.3.3　相移掩膜
　　4.3.4　離軸照明
　4.4　DFM的物理設計
　　4.4.1　幾何設計規則
　　4.4.2　受限設計規則
　　4.4.3　基於模型的規則檢查和適印性驗證
　　4.4.4　麵嚮可製造性的標準單元設計
　　4.4.5　減小天綫效應
　　4.4.6　DFM的布局與布綫
　4.5　高級光刻技術
　　4.5.1　雙重圖形光刻
　　4.5.2　逆嚮光刻
　　4.5.3　其他高級技術
　4.6　小結
　　參考文獻
第5章　計量、製造缺陷以及缺陷提取
　5.1　概述
　5.2　工藝所緻的缺陷
　　5.2.1　誤差來源的分類
　　5.2.2　缺陷的相互作用及其電效應
　　5.2.3　粒子缺陷建模
　　5.2.4　改善關鍵區域的版圖方法
　5.3　圖形所緻缺陷
　　5.3.1　圖形所緻缺陷類型
　　5.3.2　圖形密度問題
　　5.3.3　圖形化缺陷建模的統計學方法
　　5.3.4　減少圖形化缺陷的版圖方法
　5.4　計量方法
　　5.4.1　測量的精度和容限
　　5.4.2　CD計量
　　5.4.3　覆蓋計量
　　5.4.4　其他在綫測量
　　5.4.5　原位計量
　5.5　失效分析技術
　　5.5.1　無損測試技術
　　5.5.2　有損測試技術
　5.6　小結
　　參考文獻
第6章　缺陷影響的建模以及成品率提高技術
　6.1　概述
　6.2　缺陷對電路行為影響的建模
　　6.2.1　缺陷和故障的關係
　　6.2.2　缺陷-故障模型的作用
　　6.2.3　測試流程
　6.3　成品率提高
　　6.3.1　容錯技術
　　6.3.2　避錯技術
　6.4　小結
　　參考文獻
第7章　物理設計和可靠性
　7.1　概述
　7.2　電遷移
　7.3　熱載流子效應
　　7.3.1　熱載流子注入機製
　　7.3.2　器件損壞特性
　　7.3.3　經時介電擊穿
　　7.3.4　緩解HCI引起的退化
　7.4　負偏壓溫度不穩定性
　　7.4.1　反應-擴散模型
　　7.4.2　靜態和動態NBTI
　　7.4.3　設計技術
　7.5　靜電放電
　7.6　軟錯誤
　　7.6.1　軟錯誤的類型
　　7.6.2　軟錯誤率
　　7.6.3　麵嚮可靠性的SER緩解與修正
　7.7　可靠性篩選與測試
　7.8　小結
　　參考文獻
第8章　可製造性設計：工具和方法學
　8.1　概述
　8.2　IC設計流程中的DFx
　　8.2.1　標準單元設計
　　8.2.2　庫特徵化
　　8.2.3　布局、布綫與虛擬填充
　　8.2.4　驗證、掩膜綜閤與檢測
　　8.2.5　工藝和器件仿真
　8.3　電氣DFM
　8.4　統計設計與投資迴報率
　8.5　優化工具的DFM
　8.6　麵嚮DFM的可靠性分析
　8.7　未來技術節點的DFx
　8.8　結束語
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《納米級CMOS超大規模集成電路設計與優化：突破摩爾定律的挑戰》 書籍簡介 在集成電路（IC）技術飛速發展的浪潮中，CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝一直是推動摩爾定律不斷前進的核心動力。從早期百納米級的晶體管，到如今數十納米甚至趨近於原子尺度的納米級器件，CMOS工藝的每一次進步都標誌著半導體工業的一次重大飛躍。本書《納米級CMOS超大規模集成電路設計與優化：突破摩爾定律的挑戰》聚焦於這一前沿領域，深入探討在納米尺度下，如何設計、製造和優化超大規模集成電路（VLSI），以應對日益嚴峻的技術挑戰，並持續推動計算能力的指數級增長。 本書旨在為半導體工程師、研究人員以及對前沿集成電路技術感興趣的學界人士提供一個全麵而深入的視角。它不僅涵蓋瞭納米級CMOS器件物理、電路設計原理和製造工藝的最新進展，更著重於分析和解決在極小尺寸下齣現的各種新穎問題，以及探索突破當前技術瓶頸的創新策略。 第一部分：納米級CMOS器件物理與特性 本部分將為讀者奠定堅實的納米級CMOS器件物理基礎。我們將首先迴顧CMOS器件的基本工作原理，並重點分析隨著特徵尺寸縮小到納米級彆，傳統理想模型所麵臨的局限性。 短溝道效應的加劇與控製： 在納米級晶體管中，源漏勢壘的控製能力受到柵極電場的製約越來越小，漏電流顯著增加，閾值電壓下降並發生波動。本書將詳細解析這些短溝道效應，如DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）、閾值電壓滾降（Threshold Voltage Roll-off）等，並介紹各種提高柵控效應的技術，例如采用高介電常數（High-k）柵介質材料、金屬柵極、多柵結構（如FinFET、GAAFET）等。讀者將深入理解這些先進器件結構如何有效地改善柵極對溝道的控製能力，從而抑製短溝道效應，實現更高的性能和更低的功耗。 量子效應的顯現： 隨著器件尺寸的不斷縮小，電子的波粒二象性變得更加顯著，量子效應開始在器件性能中扮演重要角色。本書將探討這些量子效應，包括量子隧穿（Quantum Tunneling）引起的漏電流、量子限製（Quantum Confinement）對載流子輸運的影響，以及量子化的能級。理解這些效應對於精確建模和設計具有至關重要的意義。 載流子輸運特性： 在納米通道中，載流子的輸運不再是簡單的朗道擴散模型可以描述的。高電場下的載流子速度飽和（Velocity Saturation）、高場效應（Hot Carrier Effects）以及錶麵散射（Surface Scattering）等現象將嚴重影響器件的性能和可靠性。本書將深入分析這些復雜的輸運機製，並探討如何通過材料選擇、摻雜技術和器件結構優化來改善載流子遷移率，提升器件速度。 新材料與新結構的應用： 為應對傳統矽基CMOS技術的物理極限，本書還將介紹當前研究的熱點，如應變矽（Strained Silicon）、III-V族半導體材料（如Ge、InGaAs）在CMOS器件中的應用潛力，以及二維材料（如石墨烯、二硫化鉬）等新型材料為下一代超大規模集成電路帶來的可能性。 第二部分：納米級CMOS超大規模集成電路設計挑戰與策略 納米級CMOS器件的特性變化給VLSI電路設計帶來瞭前所未有的挑戰。本部分將深入探討這些挑戰，並提齣相應的創新設計策略。 功耗與性能的權衡： 隨著集成度的提高和特徵尺寸的縮小，靜態功耗（漏電）成為一個不容忽視的問題。同時，為瞭滿足日益增長的應用需求，電路的性能必須不斷提升。本書將詳細分析納米級CMOS電路的動態功耗和靜態功耗的來源，並介紹多種降低功耗的技術，例如多電壓域設計（Multi-Voltage Domain Design）、動態頻率調整（Dynamic Frequency Scaling）、體偏置技術（Body Biasing）、以及先進的低功耗設計方法學。同時，我們將探討如何在功耗和性能之間找到最佳的平衡點。 時序收斂與信號完整性： 在高密度、高頻率的VLSI設計中，時序收斂（Timing Convergence）變得異常睏難。信號延遲（Signal Delay）、串擾（Crosstalk）、反射（Reflection）等信號完整性（Signal Integrity）問題在高密度互連網絡中尤為突齣。本書將分析這些問題産生的根源，並介紹先進的時序分析工具和時序優化技術，包括時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis）、布綫調度（Routing Scheduling）、以及信號隔離技術等。 可靠性與變異性： 納米級器件的物理尺寸極小，對製造工藝的微小偏差非常敏感，這導緻瞭顯著的器件變異性（Variability）。閾值電壓漂移、器件參數波動等都會對電路的性能和功能産生不可預測的影響。此外，諸如熱陷阱（Hot Carrier Injection, HCI）、柵氧化層擊穿（Gate Oxide Breakdown）、以及電遷移（Electromigration）等可靠性問題在納米尺度下更為嚴峻。本書將深入分析這些變異性和可靠性問題，並介紹各種設計和驗證方法，以提高電路的魯棒性，確保其長期可靠運行。 新興設計範式： 麵對傳統設計方法的局限性，本書將介紹一些新興的設計範式，例如存內計算（In-Memory Computing）、類腦計算（Neuromorphic Computing）以及量子計算接口設計等，它們有望為突破當前技術瓶頸提供新的思路。 第三部分：納米級CMOS製造工藝與可製造性設計（DFM） 先進的製造工藝是實現納米級CMOS VLSI的關鍵。本部分將聚焦於先進的製造技術，並強調可製造性設計（Design for Manufacturability, DFM）在整個設計流程中的重要性。 先進光刻技術： 隨著特徵尺寸的不斷縮小，傳統的乾式光刻（Dry Lithography）已難以滿足需求。本書將深入探討浸沒式光刻（Immersion Lithography）、多重曝光（Multi-patterning）以及極紫外光（EUV）光刻等先進光刻技術，並分析它們在納米級製造中的原理、挑戰與應用。 材料工程與沉積/刻蝕技術： 高k柵介質、金屬柵極、應變工程以及新一代互連材料（如Co、Ru）等的製備，都需要高度精確的材料工程和先進的沉積（Deposition）、刻蝕（Etching）技術。本書將介紹這些關鍵製造步驟的最新進展，以及它們對器件性能和可靠性的影響。 可製造性設計（DFM）的集成： 為瞭應對製造過程中的復雜性和變異性，DFM已經成為VLSI設計不可或缺的一部分。本書將詳細闡述DFM的核心理念，包括規則檢查（DRC）、布局後驗證（Post-Layout Verification）、工藝感知設計（Process-Aware Design）、以及通過優化版圖布局（Layout）和綫寬控製（Line-Width Control, LWC）來提高良率的策略。讀者將學習如何在設計初期就考慮製造的可行性和魯棒性，從而有效降低製造成本和提高生産效率。 先進封裝技術： 隨著芯片尺寸的逼近極限，先進封裝技術（如3D IC、Chiplets）正變得越來越重要，它們能夠通過異構集成來提升整體性能和集成度。本書將對這些新興的封裝技術進行介紹，並探討它們與納米級CMOS器件設計之間的協同作用。 結論 《納米級CMOS超大規模集成電路設計與優化：突破摩爾定律的挑戰》一書，旨在為讀者提供一個關於納米級CMOS VLSI設計與製造的深度探索之旅。通過對器件物理、電路設計、製造工藝以及可製造性設計的全麵講解，本書將幫助讀者深刻理解當前半導體技術麵臨的機遇與挑戰，並掌握應對這些挑戰的關鍵技術與策略。本書將引導讀者超越傳統的思維模式，擁抱創新，為下一代高性能、低功耗、高可靠性的集成電路設計貢獻力量，從而繼續推動信息技術革命的步伐。

評分☆☆☆☆☆

我一直對納米級CMOS超大規模集成電路的復雜性和精密性感到著迷，而《納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計》這本書，讓我對這個領域的認識提升到瞭一個新的高度。我還沒有完全深入到書中的每一個技術細節，但它所強調的“可製造性設計”這個概念，已經在我腦海中留下瞭深刻的印象。我之前可能更側重於電路的功能性和性能優化，但這本書讓我意識到，一個再完美的理論設計，如果無法在實際的製造過程中實現，那麼它的價值就大打摺扣。我非常期待書中能夠詳細講解，在如此微觀的尺度下，哪些設計因素會直接影響到芯片的良率，例如版圖的密度、走綫的寬度和間距、以及晶體管的尺寸和形狀等等。更重要的是，我希望能理解如何通過主動的設計策略，來規避這些潛在的製造風險。這種“設計與工藝協同”的思路，在我看來是現代集成電路設計中不可或缺的一部分，它不僅關乎到産品的最終成敗，也直接影響到研發的效率和成本。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個係統學習和理解這一關鍵領域的機會。

評分☆☆☆☆☆

我最近沉迷於研究電路設計，尤其是那些能夠做到如此精細程度的技術，簡直令人驚嘆。當我看到《納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計》這本書的時候，我立刻就被它的主題吸引住瞭。雖然我還沒有深入到書中的每一個細節，但僅僅是目錄和前言就勾勒齣瞭一個宏大的藍圖，讓我對如何將微觀世界的精密操作轉化為可行的、大規模生産的集成電路有瞭初步的認識。書名中的“可製造性設計”這幾個字，對我來說就像是指明燈一樣，因為它直接觸及瞭我一直以來在理論學習和模擬實踐中遇到的一個核心難題：理論上的完美設計，在實際的晶圓廠裏是否能夠順利地製造齣來？而這本書似乎就是要填補這個知識鴻溝，讓我理解那些在納米尺度下，微小的幾何形狀、材料特性，甚至生産過程中的各種細微偏差，是如何影響最終的芯片良率和性能的。我特彆期待書中能夠詳細闡述如何將這些潛在的製造挑戰提前考慮到設計階段，比如通過優化版圖布局、選擇閤適的工藝參數、甚至是設計內置的自檢和修復機製，來規避那些可能導緻失效的物理因素。這種前瞻性的設計理念，對於提升芯片設計的魯棒性和經濟性至關重要，也恰恰是我在學習過程中常常感到睏惑和渴望解答的地方。

評分☆☆☆☆☆

最近我一直在探索更前沿的芯片設計技術，而《納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計》這本書，可以說是為我打開瞭一扇通往更深層理解的大門。雖然我還沒有完全讀完，但僅從其主題就可以看齣，它關注的是一個在芯片製造過程中至關重要的環節——可製造性設計。我一直對那些能夠將復雜電路集成到如此微小尺寸中的技術感到著迷，而生産過程中的各種挑戰，比如光刻、刻蝕、薄膜沉積等，都是決定最終産品能否成功量産的關鍵。這本書似乎就是要係統地講解，如何在設計階段就將這些製造上的限製和可能性考慮進去。我特彆期待書中能夠詳細闡述一些具體的案例，比如如何通過優化版圖布局來減少應力集中、如何設計更具容忍度的電路來應對光刻誤差，或者如何選擇閤適的材料來提高工藝的穩定性。這些細節對於提升芯片的良率、降低生産成本、以及最終確保産品的可靠性都起著決定性的作用。在我看來，這本書不僅僅是技術手冊，更是一種思維方式的引導，教會我們如何從一個更全局、更實際的角度去思考芯片設計。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的關注，很大程度上源於我一直以來對集成電路製造過程中所麵臨的挑戰的興趣。當看到《納米級CMOS超大規模集成電路可製造性設計》這個書名時，我立刻被它所提齣的核心概念所吸引。在我看來，即使是最先進的電路設計理念，如果不能有效地轉化為可大規模生産的物理實體，那麼其意義也將大大減弱。這本書似乎正是聚焦於這一關鍵的“連接”環節，它不僅僅是關於電路的邏輯功能，更是關於如何在設計之初就充分考慮製造的可行性和效率。我非常期待書中能夠深入探討那些影響納米級CMOS器件良率的關鍵工藝因素，例如光刻的精度、刻蝕的均勻性、以及材料的純度等等，以及設計師如何通過調整版圖布局、器件模型和設計規則，來最大程度地降低這些因素帶來的負麵影響。這種“設計以製造為導嚮”的思維模式，在我看來是提升芯片生産效率和降低成本的根本途徑，而這本書無疑為我提供瞭一個深入學習和理解這一重要領域的絕佳機會，讓我能夠更全麵地認識到，一個成功的芯片背後，需要設計與製造的深度融閤。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我被這本書的深度和廣度深深震撼瞭。雖然我還在逐步消化其中的概念，但已經能夠感受到它在集成電路設計領域所扮演的關鍵角色。尤其是“可製造性設計”這個核心理念，在我看來，是現代高端芯片製造的基石。我一直對那些能夠集成數億甚至上百億晶體管的微小芯片感到不可思議，它們是如何在如此小的空間內協調工作，並且能夠大規模、穩定地生産齣來的？這本書似乎就為我揭示瞭這背後的奧秘。它不僅僅是關於如何畫齣電路圖，更是關於如何讓電路圖真正落地，變成能夠被物理製造齣來的産品。我特彆感興趣的部分是書中可能探討的那些與工藝相關的設計規則，以及如何識彆和避免那些容易導緻製造問題的設計模式。在實驗室裏，我們往往可以專注於理論上的最佳解決方案，但一旦進入到實際的晶圓生産綫，各種物理限製和工藝窗口就會變得無比重要。這本書應該能夠幫助我們更好地理解這些限製，並學會如何在設計之初就加以考慮，從而減少後期因為製造問題而産生的昂貴迭代。它所傳達的這種“設計為製造而生”的理念，對於所有從事集成電路研發的人來說，都是極其寶貴的財富。