9787030305763 数字集成电路容错设计 科学出版社 李晓维 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

李晓维 著

图书标签:

• 数字集成电路
• 容错设计
• 集成电路
• 可靠性设计
• 科学出版社
• 李晓维
• 电子工程
• 计算机工程
• VLSI
• 数字电路

店铺： 聚雅图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030305763

商品编码：29486946475

包装：精装

出版时间：2011-04-01

基本信息

书名：数字集成电路容错设计

定价：68.00元

作者：李晓维

出版社：科学出版社

出版日期：2011-04-01

ISBN：9787030305763

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.922kg

编辑推荐

---

内容提要

---

《数字集成电路容错设计--容缺陷故障、容参数偏差、容软错误》主要内容涉及数字集成电路容错设计的三个主要方面：容缺陷(和故障)、容参数偏差以及容软错误；包括3s技术(自测试、自诊断、自修复)的基本原理。从嵌入式存储、多核处理器和片上网络三个方面论述了缺陷(故障)容忍方法；从参数偏差容忍的角度，论述了抗老化设计和参数偏差容忍设计方法；从处理器和片上网络两个层次论述了软错误容忍方法；并以国产具有自修复功能的单核及多核处理器为例介绍了相关成果的应用。《数字集成电路容错设计--容缺陷故障、容参数偏差、容软错误》的特点是兼具先进性和实用性，系统性强，体系新颖。
　　《数字集成电路容错设计--容缺陷故障、容参数偏差、容软错误》适合于从事集成电路(与系统)容错设计方向学术研究，以及集成电路kda工具开发和应用的科技人员参考；也可用作集成电路与半导体专业的高等院校教师、研究生和高年级本科生的教学参考书。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《微电子器件的可靠性与失效机理》 内容简介： 本书全面深入地探讨了现代微电子器件的可靠性科学与技术，重点剖析了器件在设计、制造、封装、测试以及实际工作过程中可能遇到的各种失效模式及其内在机理。随着集成电路制造工艺的飞速发展，器件尺寸不断缩小，工作电压降低，使得器件对各种环境应力、工艺波动、以及内在缺陷的敏感度急剧增加，可靠性问题日益凸显，成为制约电子产品性能、寿命和安全的关键因素。本书旨在为微电子器件设计者、制造工程师、可靠性工程师以及相关领域的研究人员提供一个系统、详实的理论框架和实践指导。 全书共分为六大部分，共计十六章。 第一部分：微电子器件可靠性基础 第一章 深入介绍了微电子器件可靠性的基本概念、定义与评价指标。系统阐述了失效率、平均无故障时间（MTTF/MTBF）、可靠度函数、故障密度等关键术语，并详细讲解了常见的可靠性分布模型，如指数分布、威布尔分布、伽马分布等，以及它们在不同失效机制下的适用性。本章还对可靠性增长理论进行了初步介绍，强调了在产品开发过程中通过测试和改进来提升可靠性的重要性。 第二章 重点分析了影响微电子器件可靠性的主要环境与工作应力。详细讨论了温度（高温、低温、热循环）、湿度、电应力（电压、电流）、机械应力（振动、冲击）、辐射（电离辐射、单粒子效应）等因素对器件性能和寿命的潜在损害。深入剖析了不同应力组合下可能产生的协同效应和加速失效机制，为后续的失效分析提供了理论基础。 第三章 探讨了微电子器件的失效模式与失效机理。系统梳理了半导体器件中普遍存在的各种失效模式，包括开路、短路、参数漂移、阈值电压变化、栅介质击穿、金属互连失效、晶体管性能退化等。对于每种失效模式，详细阐述了其背后的物理或化学机理，例如热载流子效应、离子迁移、电迁移、应力迁移、枝晶生长、表面漏电、栅氧化层缺陷的产生与扩展等。本章强调了理解失效机理对于设计更可靠器件和制定有效预防措施的至关重要性。 第二部分：半导体材料与工艺相关的可靠性问题 第四章 聚焦于硅基半导体材料本身的可靠性。探讨了硅晶体的缺陷（如位错、夹杂物、空位、间隙原子）对器件性能和寿命的影响，以及晶体生长、外延、掺杂等关键工艺步骤中可能引入的缺陷及其后果。分析了不同掺杂浓度和分布对器件电学特性的影响，以及掺杂剂扩散过程中的可靠性挑战。 第五章 深入分析了半导体器件制造过程中关键工艺步骤的可靠性问题。详细讨论了光刻、刻蚀、薄膜沉积（如氧化、氮化、多晶硅、金属）、离子注入、退火等工艺对器件结构完整性、界面质量、材料纯度以及电学性能的影响。例如，在氧化过程中引入的界面态和固定电荷、在刻蚀过程中产生的表面损伤、在金属化过程中可能出现的接触电阻过大或不均匀等问题。 第六章 详细研究了半导体器件中的金属互连可靠性。阐述了金属互连层（如铝、铜）在工作过程中面临的电迁移、应力迁移、枝晶生长等失效机理，这些机理可能导致互连开路或短路。深入探讨了通孔（Vias）和接触孔（Contacts）的可靠性问题，分析了界面反应、空洞形成、互层金属扩散等可能导致的失效。本章还介绍了提高金属互连可靠性的设计技术和工艺改进方法，如采用合金、优化布线结构、引入阻挡层等。 第三部分：器件结构与封装相关的可靠性问题 第七章 重点关注半导体器件的栅介质可靠性。详细阐述了栅氧化层的击穿机理，包括热电子诱导击穿、隧道击穿、漏电击穿等。分析了栅氧化层的缺陷产生、累积以及生长过程，如电荷陷获、本征击穿、等离子体损伤等。本章还介绍了提高栅介质可靠性的技术，如采用高介电常数（High-k）材料、优化的生长工艺、栅电极材料选择等。 第八章 探讨了双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）等基本器件单元的失效机理。对于BJT，分析了基区复合、载流子注入效率下降、击穿电压降低等问题。对于MOSFET，详细研究了阈值电压漂移、栅电流增大、漏电流增大、以及各种类型的击穿（如漏源击穿、雪崩击穿）的成因。 第九章 深入研究了集成电路封装对器件可靠性的影响。分析了不同封装类型（如DIP、SOP、QFP、BGA）的结构特点及其对散热、应力传递、环境隔离等方面的性能。详细阐述了封装过程中可能引入的可靠性问题，如焊接失效、封装材料与芯片之间的热失配导致的应力、湿气侵入、以及封装材料本身的分解或老化。 第十章 讨论了表面安装器件（SMD）的可靠性问题。重点分析了焊点连接的可靠性，包括焊点疲劳、蠕变、腐蚀以及焊接工艺的影响。研究了PCB基板材料对器件可靠性的影响，如吸湿性、热膨胀系数等。 第四部分：可靠性测试与评估技术 第十一章 详细介绍了微电子器件的加速寿命测试技术。讲解了加速寿命测试（ALT）的基本原理、各种加速因素（如高温、高湿、高电压、高频）的选择与应用。深入分析了各种加速测试模型，如Arrhenius模型、Eyring模型、Inverse Power Law模型等，并讨论了如何利用测试数据进行寿命预测和可靠性评估。 第十二章 重点介绍了失效分析（FA）技术。详细阐述了失效分析的基本流程和常用手段，包括非破坏性测试（如外观检查、电学参数测试、X射线成像、声学成像）、破坏性测试（如去封装、横截面制备、显微分析）以及材料分析技术（如SEM、EDX、TEM、SIMS、XPS）。强调了失效分析在找出器件失效根源、指导设计改进和工艺优化中的关键作用。 第十三章 探讨了可靠性信息管理与统计分析。介绍了可靠性数据库的建立与维护，以及如何利用统计方法对测试数据进行分析，如置信区间估计、假设检验、回归分析等。本章还简要介绍了可靠性信息化系统的建设与应用。 第五部分：可靠性设计与预防措施 第十四章 介绍了微电子器件的可靠性设计原则。阐述了冗余设计、容错设计、降额设计、热设计等基本理念。深入讲解了如何通过合理的电路拓扑、器件选择、布局布线以及参数选择来降低器件的应力，从而提高其工作寿命。 第十五章 重点讨论了工艺控制与质量管理在提升器件可靠性中的作用。强调了严格的工艺流程控制、关键工艺参数的监测与优化、以及统计过程控制（SPC）在减少工艺波动和消除潜在缺陷方面的重要性。介绍了ISO9000、CMMI等质量管理体系在微电子行业的应用。 第六部分：新兴技术与前沿可靠性挑战 第十六章 展望了未来微电子器件可靠性发展面临的新挑战。分析了纳米尺度器件、三维集成电路、化合物半导体器件（如GaN、SiC）、MEMS器件等新兴技术所带来的新的可靠性问题和失效机理。讨论了人工智能、机器学习在可靠性预测和失效分析中的潜在应用，以及面向极端环境（如太空、核环境）的可靠性技术发展趋势。 本书理论与实践相结合，既有对基本概念和原理的深入阐述，也包含了丰富的实例和技术细节。通过对本书的学习，读者将能够系统地掌握微电子器件可靠性的理论知识，理解各种失效的根源，并能够运用先进的测试、分析和设计技术来提高微电子产品的可靠性水平，满足日益严苛的应用需求。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书的时候，我脑海中立刻浮现出那些在极端环境下工作的电子设备。比如，在太空探测器中，辐射会引发电子元件的单粒子翻转，导致数据错误，如果不加以纠正，任务将功亏一篑。又或者，在汽车的自动驾驶系统中，任何一个传感器的数据异常都可能带来严重的后果。这本书，我感觉它就是在回答这些“如果……会怎样？”的问题。它深入剖析了数字集成电路的脆弱性，并提供了一系列行之有效的“解药”。我特别关注的是书中关于“可测试性设计”（Design for Testability, DFT）的内容，因为在我看来，一个良好的容错设计，必然离不开高效的测试手段。如何才能在设计阶段就考虑到后续的故障检测和诊断，并且能够快速定位问题，这对我这个业余爱好者来说，是一个非常吸引人的地方。我甚至可以想象，这本书中的知识，如果能应用到我日常接触的电子产品上，它们的使用寿命和稳定性一定能得到大幅提升。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个对底层技术充满好奇的人来说，这本书的书名本身就充满了挑战和诱惑。数字集成电路，这是一个多么庞大的体系，而“容错设计”更是为其增添了一层神秘的面纱。我一直对微观世界的奇妙运作充满兴趣，尤其是在电子元件的层面，它们如何协同工作，又如何在细微的偏差中保持稳定。我想象中，这本书会详细介绍各种逻辑门、触发器等基本单元，以及它们在容错电路中的具体应用。它会不会像一本精密的工程蓝图，一步步地教我如何构建一个不会轻易“罢工”的电路？我尤其期待书中关于“软件容错”和“硬件容错”相结合的论述，因为在我看来，单独依靠某一方面往往是不够的，只有两者协同作用，才能构建出真正坚不可摧的系统。这种跨领域的融合，在我看来，是技术发展的必然趋势，也是这本书的独特价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名虽然直接点明了“数字集成电路容错设计”，但真正让我着迷的，是它背后所蕴含的对复杂系统可靠性的深刻洞察。现代电子设备的普及程度已经到了前所未有的高度，从智能手机到航天器，它们都依赖于密集的集成电路。而一旦这些电路出现微小的故障，其后果可能是灾难性的，轻则功能异常，重则影响整个系统的安全运行。因此，如何设计出能够抵御和纠正错误的电路，就显得尤为重要。这本书，我感觉它不仅仅是在介绍技术细节，更是在引导读者思考，在面对不可避免的硬件不确定性时，我们应该如何构建更具韧性的系统。它让我开始审视那些我们习以为常的电子产品，背后隐藏着多少智慧的容错机制。我尤其好奇，书中对于不同类型的故障，例如瞬态故障和永久性故障，是如何提出针对性的解决方案的。是通过冗余设计，还是纠错编码？亦或是更巧妙的算法？这些都让我对这本书充满了期待，想一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最直接感受，是它让我对“完美”这个词有了更深刻的理解。在数字集成电路的世界里，绝对的“完美”几乎是不可能存在的，因为制造过程中的微小差异，以及使用环境的不可控因素，都可能导致意想不到的错误。而“容错设计”正是要在这种不完美的现实中，创造出接近于“完美”的功能。我猜测，书中会深入探讨各种容错策略的权衡，比如增加硬件冗余会带来成本和功耗的增加，而采取更复杂的纠错算法则会增加设计和实现的难度。这本书，我感觉它就是在教我们如何在各种限制条件下，找到最佳的平衡点。这不仅仅是技术问题，更是一种工程智慧的体现。我非常想知道，书中是如何通过案例分析来展示这些容错机制的实际效果的，我想看看那些看似微小的设计细节，是如何在关键时刻发挥出“救命”的作用的。

评分☆☆☆☆☆

从一个普通读者的角度来看，这本书的标题“数字集成电路容错设计”听起来就充满了科技感和实用性。我们日常使用的电子产品，从手机、电脑到家电，无一不依赖于数字集成电路。而这些电路出现故障，往往会给我们的生活带来诸多不便，甚至造成财产损失。因此，如何设计出更可靠、更不容易出错的集成电路，一直是业界关注的焦点。这本书，我感觉它就像是一本“救生指南”，为电子产品的稳定运行保驾 गुंतवणूक。我尤其对书中关于“硬件冗余”的介绍充满了好奇，例如三取二表决器、双模冗余等，这些听起来就非常高深莫测的技术，我希望这本书能用易于理解的方式进行讲解。同时，我也想了解书中是否会涉及一些最新的容错技术，比如基于机器学习的故障预测和诊断，那将是更令人兴奋的。