BF:3D集成手冊-3D集成電路技術與應用 [美] 菲利普·加羅,剋裏斯多夫·鮑爾,[德] 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 著

圖書標籤:

• 3D集成電路
• 3D IC
• 先進封裝
• 集成電路
• 微電子學
• 半導體
• 電子工程
• 材料科學
• 技術手冊
• 應用

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 中國宇航齣版社

ISBN：9787515913001

商品編碼：29371840836

包裝：平裝

齣版時間：2017-05-01

基本信息

書名:3D集成手冊-3D集成電路技術與應用

定價：198.00元

售價：180.2元

作者: 菲利普·加羅,剋裏斯多夫·鮑爾,

齣版社：中國宇航齣版社

齣版日期：2017-05-01

ISBN：9787515913001

字數：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

編輯推薦

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內容提要

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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

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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，RS，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：靜態存取存儲器（SRAM）與動態存取存儲器（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

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

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代集成電路設計原理與實踐》 概述 《現代集成電路設計原理與實踐》是一本深度探討現代集成電路（IC）設計領域核心理論、關鍵技術及前沿應用的著作。本書旨在為讀者構建一個全麵而深入的知識體係，涵蓋從基礎的半導體物理到復雜的係統級芯片（SoC）設計，並輔以豐富的實踐案例和行業洞察。本書的受眾群體廣泛，既包括對集成電路設計充滿熱情的高校學生、研究生，也包括希望係統性更新知識、提升專業技能的業界工程師，以及對半導體産業發展感興趣的研究者和技術管理者。 本書的編寫理念是“理論與實踐並重，基礎與前沿兼顧”。我們不滿足於僅僅介紹概念，更注重解析其背後的物理原理、數學模型以及在實際設計流程中的應用。同時，我們緊密跟蹤行業發展趨勢，將最前沿的技術和理念融入書中，力求為讀者提供最具時效性和指導性的信息。 第一部分：集成電路基礎理論與材料 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎，是理解後續復雜設計內容的前提。 第一章：半導體物理基礎 晶體結構與生長：深入介紹矽等半導體材料的晶體結構，如金剛石立方結構。詳細闡述單晶矽的生長技術，包括柴可拉斯基法（Czochralski method）及其改進技術，以及定嚮凝固法（Floating Zone method）等，分析其在材料純度、晶體缺陷控製方麵的優劣。 能帶理論：講解導帶、價帶、禁帶的概念，區分導體、半導體和絕緣體。深入分析本徵半導體和外延半導體的導電機製，包括電子和空穴的産生與復閤。 PN結的形成與特性：詳述PN結的形成過程，包括摻雜技術（擴散、離子注入）及其對PN結特性的影響。深入分析PN結的電容效應（結電容、擴散電容）、勢壘電容，以及在正嚮偏壓和反嚮偏壓下的電流-電壓（I-V）特性，為二極管和三極管等器件的分析奠定基礎。 載流子輸運：深入研究載流子的漂移（Drift）和擴散（Diffusion）現象，闡述其在電場作用下的運動規律。介紹載流子的遷移率（Mobility）和擴散係數（Diffusion Coefficient），以及影響這些參數的環境因素（溫度、摻雜濃度）。 第二章：先進半導體材料與工藝 矽的替代材料：探討III-V族化閤物半導體（如GaAs, GaN, InP）及其在高速、高頻、光電子領域的應用優勢，以及它們的晶體結構、能帶特性和生長工藝。介紹寬禁帶半導體（如GaN, SiC）在高溫、高功率電子器件中的潛力。 薄膜技術：詳細介紹各種薄膜沉積技術，包括化學氣相沉積（CVD）及其變種（LPCVD, PECVD, MOCVD），物理氣相沉積（PVD，如濺射、蒸發），以及原子層沉積（ALD）。分析不同工藝在薄膜厚度、均勻性、化學組成和應力控製上的特點。 光刻技術：深入解析光刻（Photolithography）作為集成電路製造核心工藝的關鍵環節。詳細介紹不同波長的光源（g-line, i-line, DUV, EUV）及其分辨率的提升，掩模版（Mask）的製作，光刻膠（Photoresist）的選擇與曝光、顯影過程。講解關鍵技術如浸沒式光刻（Immersion Lithography）和多重曝光（Multi-patterning）的原理與應用。 刻蝕技術：詳細闡述乾法刻蝕（Dry Etching）和濕法刻蝕（Wet Etching）的原理與優缺點。重點介紹等離子體刻蝕（Plasma Etching）和反應離子刻蝕（RIE），分析其對圖形保真度、刻蝕速率、各嚮異性（Anisotropy）和選擇比（Selectivity）的影響。 互連技術：介紹金屬互連（如鋁、銅）的形成工藝，包括濺射、電鍍等。重點討論銅互連的化學機械拋光（CMP）技術及其重要性。深入研究溝槽填充（Trench Filling）和通孔填充（Via Filling）的技術挑戰。 第二部分：模擬集成電路設計 本部分專注於模擬信號的處理和放大，是許多關鍵應用（如通信、傳感器接口）的基礎。 第三章：晶體管模型與寄生效應 MOSFET模型：詳細介紹MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）的各種模型，從基礎的平方律模型（Square-Law Model）到更精確的BSIM（Berkeley Short-Channel IGFET Model）係列模型。分析溝道長度調製、短溝道效應（DIBL）、柵極漏電等對器件特性的影響。 BJT模型：介紹雙極結型晶體管（BJT）的Ebers-Moll模型和Gummel-Poon模型，分析其在不同工作區域下的行為。 寄生效應分析：深入分析集成電路設計中的各種寄生效應，包括寄生電阻（導綫電阻、接觸電阻）、寄生電容（互連綫間電容、襯底電容）和寄生電感。講解這些效應如何影響電路的性能（速度、功耗、噪聲）以及應對策略。 第四章：基本模擬電路模塊 放大器設計：詳述各種放大器拓撲結構，包括共源極（Common Source）、共柵極（Common Gate）、共漏極（Common Drain/Source Follower）、共集電極（Common Collector/Emitter Follower）、共基極（Common Base）等。分析它們的增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、帶寬和功耗特性。 差分放大器與運算放大器：深入研究差分放大器的設計原理，包括共模抑製比（CMRR）和頻率響應。詳盡介紹運算放大器（Op-Amp）的結構、增益級、輸齣級以及補償技術（如密勒補償）。分析運算放大器的關鍵指標：開環增益、單位增益帶寬、壓擺率（Slew Rate）、輸齣擺幅、輸入失調電壓和輸入偏置電流。 電流鏡與偏置電路：講解不同類型的電流鏡（Current Mirror），如威爾遜電流鏡（Wilson Current Mirror）、鏡像電流鏡（Cascode Current Mirror），以及它們的精度和輸齣阻抗特性。設計各種偏置電路，以提供穩定、準確的直流工作點。 濾波器設計：介紹低通、高通、帶通和帶阻濾波器，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、貝塞爾（Bessel）等逼近類型。講解有源濾波器和無源濾波器在集成電路中的實現方式。 第三部分：數字集成電路設計 本部分聚焦於數字信號的處理和邏輯實現，是現代信息處理係統的核心。 第五章：數字邏輯基礎與CMOS工藝 CMOS器件與邏輯門：詳細介紹CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術的基本原理，包括PMOS和NMOS晶體管的工作特性。推導CMOS反相器（Inverter）的傳遞特性、延遲時間和功耗。分析CMOS基本邏輯門（與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門）的設計與性能。 時序邏輯電路：講解基本觸發器（Flip-flop）如D觸發器、JK觸發器、T觸發器及其在時序邏輯電路中的應用。介紹鎖存器（Latch）和寄存器（Register）的設計。 組閤邏輯電路：講解邏輯函數的化簡方法（卡諾圖、Quine-McCluskey算法），以及如何將其轉化為邏輯門網絡。 第六章：時序分析與低功耗設計 時序分析：深入講解建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）的概念，以及它們如何影響時序邏輯電路的可靠性。分析時鍾偏斜（Clock Skew）和時鍾抖動（Clock Jitter）的影響。介紹時序約束（Timing Constraints）和靜態時序分析（STA）方法。 低功耗設計技術：探討集成電路中的功耗來源（動態功耗、靜態功耗）。介紹多種低功耗設計策略，包括時鍾門控（Clock Gating）、功率門控（Power Gating）、多電壓域（Multi-Voltage Domains）、動態電壓和頻率調整（DVFS）等。 第七章：可綜閤硬件描述語言（HDL） Verilog/VHDL入門：介紹Verilog和VHDL兩種主流的硬件描述語言的基本語法和數據類型。講解如何使用HDL進行模塊化設計，描述組閤邏輯和時序邏輯。 行為級和寄存器傳輸級（RTL）建模：演示如何使用HDL進行行為級建模，以及如何將行為描述轉化為RTL級描述，這是綜閤工具能夠理解和處理的層次。 設計驗證：強調驗證在數字IC設計流程中的重要性。介紹激勵生成器（Testbench）的設計，以及各種驗證方法（功能驗證、等效性驗證）。 第四部分：係統級集成與應用 本部分將視角提升到係統層麵，探討如何將不同功能模塊集成到單一芯片上，以及現代集成電路在各個領域的應用。 第八章：係統級芯片（SoC）設計 SoC架構：介紹SoC的基本組成部分，包括處理器核心、專用硬件加速器、內存控製器、輸入/輸齣接口以及片上總綫（如AMBA AXI）。 IP核（Intellectual Property Core）：講解IP核的概念，包括IP核的類型（功能IP、可重用IP、物理IP），以及IP核的集成流程。 互連總綫與片上網絡（NoC）：詳細介紹片上互連技術，如AHB, AXI總綫。深入探討片上網絡（Network-on-Chip, NoC）的設計理念、拓撲結構、路由算法和流量控製機製，及其在多核處理器和復雜SoC中的優勢。 第九章：高級集成電路設計方法 先進工藝節點挑戰：分析隨著工藝節點不斷縮小（如7nm, 5nm, 3nm），設計者麵臨的挑戰，包括量子效應、柵極漏電、互連電阻和電容的增加、製造變異性等。 版圖設計與物理驗證：介紹版圖（Layout）的重要性，以及版圖設計規則（DRC）、提取（Extraction）、邏輯等效性檢查（LVS）等物理驗證流程。 電路仿真與時序收斂：討論電路仿真（Spectre, HSPICE）在模擬和混閤信號設計中的作用。講解如何通過各種優化手段（如門控、時鍾樹綜閤CTS）來實現時序收斂。 第十章：集成電路産業前沿與未來趨勢 人工智能（AI）與機器學習（ML）在IC設計中的應用：探討AI/ML技術如何應用於電路設計自動化（EDA）、功耗優化、性能預測和故障診斷。 異構計算與3D集成：分析異構計算（Heterogeneous Computing）的理念，即將不同類型的處理器（CPU, GPU, DSP, AI加速器）集成到同一係統中。深入介紹3D集成技術（如Chiplet, 3D Stacking），及其在提升性能、降低功耗和減小封裝尺寸方麵的潛力。 物聯網（IoT）與邊緣計算：探討低功耗、高性能IC在物聯網設備中的關鍵作用，以及邊緣計算對IC設計提齣的新需求。 新興半導體技術：展望未來可能影響IC設計格局的新興技術，如憶阻器（Memristor）、量子計算芯片等。 結論 《現代集成電路設計原理與實踐》力求成為一本全麵、深入、實用的參考書。通過本書的學習，讀者將能夠掌握集成電路設計的核心理論，熟悉主流的設計工具和流程，並對行業發展的未來趨勢有清晰的認識。我們相信，本書將為有誌於投身集成電路設計領域的專業人士提供寶貴的知識財富和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它對“係統級思維”的強調，這在當前高度模塊化的電子設計領域尤為重要。作者們沒有僅僅關注單個芯片的設計細節，而是將視野擴展到瞭整個異構集成係統。他們深入探討瞭不同技術節點芯片之間的協同工作機製，以及如何通過先進的封裝技術實現性能的協同優化。書中關於“Chiplet”架構的討論，簡直是精彩絕倫，它不僅梳理瞭現有的一些標準和協議，還對未來可能的互連架構進行瞭前瞻性的預測。我尤其喜歡它在討論功耗和信號完整性時那種嚴謹的態度，麵對高速信號傳輸帶來的串擾和電磁兼容性問題，書中提供的仿真和優化策略非常具有參考價值，不是那種空泛的建議，而是有具體數學模型支撐的指導。對於想要從傳統2D設計思維轉嚮3D集成設計的設計師來說，這本書提供瞭必要的思維範式轉變的工具箱。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常專業，但又不失條理清晰的教學特性，很適閤作為研究生課程的教材或資深工程師的進修資料。它的章節組織邏輯性極強，從基礎的晶圓鍵閤技術講起，逐步深入到更復雜的電路設計與驗證流程。我注意到書中對“良率分析”（yield analysis）的重視程度很高，這通常是教科書容易忽略但對實際量産至關重要的環節。書中對於不同鍵閤界麵缺陷如何影響器件性能的討論非常細緻，甚至涉及到瞭統計學上的可靠性評估方法。這錶明作者團隊具備深厚的工程實踐背景，他們深知，再完美的設計，如果無法以可接受的成本穩定製造齣來，都是空談。這種對工程現實的深刻洞察力，使得這本書的價值遠超一般理論綜述，它更像是一本“如何做對、如何做好”的實操手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本新齣的關於立體集成電路的書籍，內容之豐富實在讓人驚嘆。我本來以為它會更多地停留在理論層麵，畢竟這個領域的新技術日新月異，很多教材往往跟不上趟。然而，這本書在介紹基礎原理的同時，卻花瞭大量的篇幅去剖析當前最前沿的製造工藝和實際應用案例。特彆是對於那些深層互聯（interconnect）和熱管理（thermal management）的挑戰，作者們沒有迴避那些硬骨頭，而是用清晰的圖錶和深入的分析，把復雜的物理現象解釋得透徹明白。我特彆欣賞它在講解各種先進封裝技術時所采用的對比分析方法，比如倒裝芯片（flip-chip）與混閤鍵閤（hybrid bonding）的優劣勢，這對於我們這些需要做技術選型的人來說，簡直是及時雨。它不僅僅是知識的羅列，更像是一份實戰指南，讓你在麵對具體設計問題時，知道該從哪個角度切入，並且能預見到潛在的瓶頸所在。讀完前幾章，我就感覺對整個3D集成電路生態係統的理解提升瞭一個檔次，它成功地架起瞭學術研究與工業實踐之間的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本書的過程中，我時不時會停下來，思考當前半導體行業麵臨的瓶頸。這本書提供的視角非常獨特，它沒有沉迷於摩爾定律的延續，而是將重點放在瞭如何通過新的維度——垂直維度——來突破現有限製。書中關於存儲器和邏輯單元的3D堆疊方案，展示瞭極高的空間利用率和極短的通信路徑，這對於提升AI加速器等對帶寬要求極高的應用性能至關重要。更讓我印象深刻的是，它對新興材料和工藝的介紹，比如一些非矽基材料在異質集成中的應用潛力，以及柔性電子技術在可穿戴設備中的集成展望。雖然這些內容相對超前，但作者的處理方式非常平衡，既介紹瞭其原理，也客觀分析瞭目前麵臨的工藝成熟度和成本障礙，讓人在保持樂觀的同時，也能保持清醒的認識。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這是一本具有裏程碑意義的著作。它的深度和廣度都達到瞭一個新的高度。我特彆欣賞作者們在處理跨學科問題時的遊刃有餘，從材料科學到電路設計，再到係統熱管理，每一個領域都被觸及並給齣瞭深入的見解。對於那些希望在這個快速迭代的技術領域保持領先地位的研發人員來說，這本書是不可或缺的參考資料。它不僅記錄瞭當前3D集成的最佳實踐，更重要的是，它提供瞭一個強大的分析框架，幫助讀者理解未來技術演進的驅動力。閱讀體驗非常順暢，即使麵對復雜的物理模型，作者也能通過精妙的類比和圖解，將抽象的概念具體化，極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。我強烈推薦給所有從事前沿半導體封裝和係統集成工作的專業人士。