正版新書--CMOS及其他先導技術：特大規模集成電路設計 [美]劉金(Tsu-Jae Ki pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 劉金Tsu-Jae King Liu 科林· 著

圖書標籤:

• CMOS集成電路設計
• 大規模集成電路
• VLSI
• 模擬電路
• 數字電路
• 半導體
• 電子工程
• 劉金
• 特大規模集成電路
• 集成電路設計

店鋪： 麥點文化圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111593911

商品編碼：29487912898

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名：CMOS及其他先導技術：特大規模集成電路設計

定價：99.00元

作者：劉金(Tsu-Jae King Liu) 科林·庫恩(Ke

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787111593911

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書概述現代CMOS晶體管的技術發展，提齣新的設計方法來改善晶體管性能存在的局限性。本書共四部分。一部分迴顧瞭芯片設計的注意事項並且基準化瞭許多替代性的開關器件，重點論述瞭具有更陡峭亞閾值擺幅的器件。第二部分涵蓋瞭利用量子力學隧道效應作為開關原理來實現更陡峭亞閾值擺幅的各種器件設計。第三部分涵蓋瞭利用替代方法實現更高效開關性能的器件。第四部分涵蓋瞭利用磁效應或電子自鏇攜帶信息的器件。本書適閤作為電子信息類專業與工程等專業的教材，也可作為相關專業人士的參考書。

目錄

---

Contents目　錄
譯者序
前言
部分　CMOS電路和工藝限製
章　CMOS數字電路的能效限製2
　1.1　概述2
　1.2　數字電路中的能量性能摺中3
　1.3　能效設計技術6
　1.4　能量限製和總結8
　參考文獻9
第2章　先導工藝晶體管等比例縮放：特大規模領域可替代器件結構10
　2.1　引言10
　2.2　可替代器件結構10
　2.3　總結22
　參考文獻23
第3章　基準化特大規模領域可替代器件結構30
　3.1　引言30
　3.2　可替代器件等比例縮放潛力30
　3.3　可比器件的縮放潛力33
　3.4　評價指標35
　3.5　基準測試結果37
　3.6　總結38
　參考文獻39
第4章　帶負電容的擴展CMOS44
　4.1　引言44
　4.2　直觀展示45
　4.3　理論體係47
　4.4　實驗工作51
　4.5　負電容晶體管54
　4.6　總結56
　緻謝57
　參考文獻57
第二部分　隧道器件
第5章　設計低壓高電流隧穿晶體管62
　5.1　引言62
　5.2　隧穿勢壘厚度調製陡峭度63
　5.3　能量濾波切換機製65
　5.4　測量電子輸運帶邊陡度66
　5.5　空間非均勻性校正68
　5.6　pn結維度68
　5.7　建立一個完整的隧穿場效應晶體管80
　5.8　柵極效率大化84
　5.9　避免其他的設計問題88
　5.10　總結88
　緻謝89
　參考文獻89
第6章　隧道晶體管92
　6.1　引言92
　6.2　隧道晶體管概述93
　6.3　材料與摻雜的摺中95
　6.4　幾何尺寸因素和柵極靜電99
　6.5　非理想性103
　6.6　實驗結果106
　6.7　總結108
　緻謝108
　參考文獻108
第7章　石墨烯和二維晶體隧道晶體管115
　7.1　什麼是低功耗開關115
　7.2　二維晶體材料和器件的概述116
　7.3　碳納米管和石墨烯納米帶116
　7.4　原子級薄體晶體管124
　7.5　層間隧穿晶體管130
　7.6　內部電荷與電壓增益陡峭器件137
　7.7　總結137
　參考文獻137
第8章　雙層僞自鏇場效應晶體管…140
　8.1　引言140
　8.2　概述141
　8.3　基礎物理145
　8.4　BiSFET設計和集約模型152
　8.5　BiSFET邏輯電路和仿真結果157
　8.6　工藝161
　8.7　總結162
　緻謝163
　參考文獻163
第三部分　可替代場效應器件
第9章　關於相關氧化物中金屬絕緣體轉變與相位突變的計算與學習166
　9.1　引言166
　9.2　二氧化釩中的金屬絕緣體轉變168
　9.3　相變場效應器件172
　9.4　相變兩端器件178
　9.5　神經電路181
　9.6　總結182
　參考文獻182
0章　壓電晶體管187
　10.1　概述187
　10.2　工作方式188
　10.3　PET材料的物理特性190
　10.4　PET動力學193
　10.5　材料與器件製造200
　10.6　性能評價203
　10.7　討論205
　緻謝206
　參考文獻206
1章　機械開關209
　11.1　引言209
　11.2　繼電器結構和操作210
　11.3　繼電器工藝技術214
　11.4　數字邏輯用繼電器設計優化220
　11.5　繼電器組閤邏輯電路227
　11.6　繼電器等比例縮放展望232
　參考文獻234
第四部分　自鏇器件
2章　納米磁邏輯：從磁有序到磁計算240
　12.1　引言與動機240
　12.2　作為二進製開關單元的單域納米磁體242
　12.3　耦閤納米磁體特性244
　12.4　工程耦閤：邏輯門與級聯門246
　12.5　磁有序中的錯誤248
　12.6　控製磁有序：同步納米磁體250
　12.7　NML計算係統252
　12.8　垂直磁介質中的納米磁體邏輯255
　12.9　兩個關於電路的案例研究259
　12.10　NML電路建模260
　12.11　展望：NML電路的未來261
　緻謝261
　參考文獻262
3章　自鏇轉矩多數邏輯門邏輯267
　13.1　引言267
　13.2　麵內磁化的SMG268
　13.3　仿真模型270
　13.4　麵內磁化開關的模式272
　13.5　垂直磁化SMG276
　13.6　垂直磁化開關模式278
　13.7　總結283
　參考文獻284
4章　自鏇波相位邏輯286
　14.1　引言286
　14.2　自鏇波的計算287
　14.3　實驗驗證的自鏇波元件及器件287
　14.4　相位邏輯器件290
　14.5　自鏇波邏輯電路與結構292
　14.6　與CMOS的比較297
　14.7　總結299
　參考文獻300
第五部分　關於互連的思考
5章　互連304
　15.1　引言304
　15.2　互連問題305
　15.3　新興的電荷器件技術的互連選項307
　15.4　自鏇電路中的互連思考312
　15.5　自鏇弛豫機製315
　15.6　自鏇注入與輸運效率318
　15.7　電氣互連與半導體自鏇電子互連的比較320
　15.8　總結與展望324
　參考文獻324

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

《CMOS及其他先導技術：特大規模集成電路設計》—— 探索半導體創新的前沿驅動力 本書旨在深入剖析現代集成電路設計領域的核心驅動技術，聚焦於CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝及其衍生的先導技術，並探討它們在特大規模集成電路（VLSI）設計中所扮演的關鍵角色。通過對這些基礎理論和實踐的詳盡闡述，讀者將能夠建立起對高性能、低功耗集成電路設計深刻的理解。 第一部分：CMOS工藝的基石與演進 本部分將從最基礎的半導體物理原理齣發，逐步深入到CMOS器件的結構、工作原理和設計考量。我們將詳細解析MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的PN結、溝道形成、閾值電壓、亞閾值導電等關鍵概念，並闡述CMOS反相器作為最基本的邏輯門，其電壓傳輸特性、翻轉時間、功耗特性等核心指標。 MOSFET器件物理：我們將細緻描繪MOSFET的幾何結構、柵極、源極、漏極以及絕緣層的材料特性，深入探討其在不同工作區域（截止區、綫性區、飽和區）的電荷傳輸機製。對於載流子輸運、二維效應（如短溝道效應、窄溝道效應）、熱電子效應等影響器件性能的關鍵物理現象，也將進行深入分析。 CMOS邏輯門設計：在此基礎上，我們將係統性地講解CMOS反相器、NAND門、NOR門等基本邏輯門的電路結構、尺寸優化策略以及傳播延遲、靜態功耗、動態功耗的計算和影響因素。我們將探討如何通過器件尺寸調整（W/L比）來平衡性能和功耗，以及考慮閾值電壓變化對邏輯門行為的影響。 CMOS工藝發展曆程與未來趨勢：本書將迴顧CMOS工藝從早期的亞微米時代到如今的納米工藝的演進曆程，重點介紹關鍵的工藝節點（如130nm, 90nm, 65nm, 45nm, 32nm, 22nm, 14nm, 7nm, 5nm, 3nm等）及其代錶性的技術突破，如淺溝道隔離（STI）、應力工程（Stress Engineering）、高介電常數/金屬柵極（High-k/Metal Gate）、FinFET（鰭式場效應晶體管）、GAAFET（環繞柵極場效應晶體管）等。我們將分析這些先進工藝帶來的性能提升、功耗降低以及良率挑戰。 第二部分：先導技術在VLSI設計中的應用 在掌握瞭CMOS技術的基礎之後，本部分將聚焦於那些能夠突破傳統CMOS極限，進一步提升集成電路性能和功能的“先導技術”。這些技術通常與更先進的製造工藝緊密相連，並在設計層麵帶來新的挑戰和機遇。 FinFET與GAAFET技術：我們將深入探討FinFET和GAAFET作為解決短溝道效應和亞閾值漏電的革命性技術。詳細闡述其三維柵極結構如何實現對溝道的更優控製，以及其在降低電壓和提高開關速度方麵的優勢。對於這些新型器件的設計規則、寄生效應以及在電路中的建模和仿真，也將進行深入的討論。 多晶矽柵極與金屬柵極技術：本書將分析多晶矽柵極在納米尺度上麵臨的短溝道效應增強、柵極漏電增加等問題，並詳細介紹高介電常數（High-k）材料和金屬柵極（Metal Gate）的引入如何有效解決這些挑戰。我們將探討不同High-k材料的介電常數、漏電特性以及與金屬柵極的兼容性，以及它們對器件電容、閾值電壓和速度的影響。 應力工程（Stress Engineering）：我們將解析應力工程作為一種重要的性能提升技術。通過在CMOS器件中引入機械應力（如拉伸應力或壓縮應力），可以改變載流子遷移率，從而提高器件的開關速度。本書將介紹不同應力注入技術（如SiGe，SiC，STI應力）的原理，並分析其對NMOS和PMOS器件性能的影響。 先進互連技術：隨著器件密度的不斷增加，互連綫的電阻和電容成為限製電路性能的關鍵因素。本部分將探討銅互連、低介電常數（low-k）材料的應用，以及未來可能齣現的納米綫、碳納米管等新型互連技術。我們將分析互連綫延遲、串擾（crosstalk）、功耗以及設計中的布綫優化策略。 新材料與新器件：展望未來，我們將簡要介紹一些正在研究中的前沿材料和器件，例如III-V族材料（如GaAs, InGaAs）在高速電路中的應用，二維材料（如石墨烯，MoS2）的潛在優勢，以及憶阻器等新型非易失性存儲器件的機遇。 第三部分：特大規模集成電路（VLSI）設計中的關鍵考量 在理解瞭CMOS及其先導技術的基礎上，本部分將聚焦於在特大規模集成電路設計中需要麵對的復雜挑戰和必備的設計方法。 性能優化策略：我們將探討從邏輯層次到物理實現各個層麵的性能優化方法，包括高頻設計技術、流水綫（Pipelining）技術、時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）、時鍾門控（Clock Gating）等。 功耗管理技術：在現代高性能VLSI設計中，功耗是與性能同等重要的考量因素。本書將深入介紹各種功耗降低技術，包括動態功耗控製（如動態電壓頻率調整 DVFS, Power Gating, Clock Gating）和靜態功耗控製（如閾值電壓優化 VT-Hopping, Sleep Mode）。 可靠性設計：隨著工藝節點的縮小和器件密度的增加，集成電路的可靠性麵臨嚴峻挑戰。我們將分析導緻電路失效的各種因素，如電遷移（Electromigration）、熱應力（Thermal Stress）、柵氧化擊穿（Gate Oxide Breakdown）、隨機穿通（Random Dopant Fluctuation, RDF）、熱載流子注入（Hot Carrier Injection, HCI）等，並介紹相應的防護設計和驗證方法。 版圖設計與物理驗證：本書將介紹CMOS VLSI設計中的版圖（Layout）概念，包括器件的布局、布綫、多晶矽柵極、金屬層等。我們將講解設計規則檢查（DRC）、版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）等物理驗證流程，以及寄生參數提取（Parasitic Extraction）對電路性能的影響。 先進封裝技術：最後，我們將討論先進封裝技術在提升集成電路性能、集成度和功耗效率方麵的作用，例如3D IC（三維集成）、Chiplet（芯粒）等技術，以及它們與CMOS及先導技術之間的協同作用。 通過對以上內容的係統性學習，讀者將能夠全麵掌握CMOS及其他先導技術在特大規模集成電路設計中的應用，並為未來在這一充滿活力的領域進行深入研究和創新打下堅實的基礎。本書適閤高等院校電子工程、微電子學、計算機科學等專業的學生，以及從事集成電路設計、研發的工程師和研究人員閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對半導體世界的新視角！我一直對電子産品背後那些微小的芯片充滿好奇，但總覺得是個遙不可及的領域。拿到這本書後，我被它紮實的理論基礎和清晰的講解深深吸引。雖然書名聽起來可能有點技術性，但作者 [美]劉金（Tsu-Jae King）用一種非常易於理解的方式，將CMOS技術以及其他前沿的集成電路設計理念娓娓道來。我尤其喜歡書中對CMOS基本原理的闡述，從MOSFET的結構到它的工作機製，再到如何構建更復雜的邏輯門，每一步都循序漸進，讓我這個初學者也能跟得上。而且，書中不僅僅是理論，還穿插瞭很多實際的應用案例和設計思路，讓我能更直觀地理解這些抽象的概念是如何在現實世界中發揮作用的。這讓我對未來的電子設備有瞭更深的期待，也激發瞭我進一步深入學習的動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都讓我驚嘆。我之前接觸過一些集成電路相關的入門資料，但總感覺不夠係統，或者過於偏重某一方麵的知識。而這本書，則像是一個全麵的指南，從最基礎的CMOS技術講起，一直深入到當前最前沿的特大規模集成電路設計。作者在書中探討的不僅僅是單一的技術，而是將各種先導技術串聯起來，展現瞭它們之間相互促進、共同發展的關係。這對於理解整個集成電路産業的發展趨勢非常有幫助。我特彆欣賞書中對設計流程的詳細介紹，從邏輯設計到物理設計，再到版圖驗證，每一個環節都經過瞭精心的講解。這讓我明白，設計一枚先進的芯片並非易事，而是需要多學科知識的融閤和嚴謹的工程實踐。這本書無疑為我提供瞭一個非常寶貴的學習平颱，讓我有機會係統地掌握集成電路設計的核心知識。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的翻譯質量讓我驚喜。我一直擔心技術書籍的翻譯會顯得生硬或者晦澀，但這本書的中文譯本卻非常流暢自然，如同母語般易於理解。這大大降低瞭我閱讀的門檻，讓我能夠專注於內容本身。書中的插圖和圖錶也非常精美，清晰地展示瞭各種電路結構和設計概念，為理解復雜的理論提供瞭有力的視覺輔助。我尤其喜歡書中對一些關鍵設計挑戰的探討，比如功耗優化、性能提升以及可靠性保障等，這些都是當今集成電路設計中亟待解決的問題。作者通過對這些問題的深入分析，讓我看到瞭集成電路設計領域的無限可能性和巨大的發展潛力。讀完這本書，我感覺自己仿佛置身於一個充滿創新和挑戰的科技前沿，對未來的集成電路發展充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這是一本極具啓發性的書籍，它讓我重新審視瞭“微”的巨大力量。從小小的CMOS管開始，到如今可以集成數十億晶體管的“特大規模”集成電路，作者用清晰的邏輯和豐富的案例，展現瞭人類在微電子領域所取得的輝煌成就。我尤其被書中對先進工藝和新材料的介紹所吸引，例如在探討未來芯片發展方嚮時，對下一代半導體材料的展望，讓我看到瞭科技進步的無限可能。這本書不僅僅是關於技術本身，更傳遞瞭一種嚴謹的科學精神和不斷探索的創新理念。它激勵我不斷學習，不斷挑戰自我，去理解和擁抱那些正在改變我們世界的尖端技術。閱讀這本書的過程，就像是進行一次知識的遠航，每一次翻頁都充滿瞭驚喜和發現。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學習麯綫比我想象的要平緩很多，這主要歸功於作者的寫作風格。雖然書中涉及的知識點非常專業，但[美]劉金（Tsu-Jae King）始終保持著一種耐心和引導的態度，避免瞭枯燥的堆砌。他善於用類比和實例來解釋抽象的概念，讓我在不知不覺中就掌握瞭復雜的原理。我記得書中有幾處對功耗管理的講解，非常生動形象，讓我立刻明白瞭為什麼現代芯片會如此注重能效。而且，書中還引入瞭一些最新的研究成果和技術趨勢，讓我得以窺見未來集成電路的發展方嚮。這不僅僅是一本教科書，更像是一次與行業頂尖專傢的深度對話。它不僅教會瞭我“怎麼做”，更重要的是讓我理解瞭“為什麼這麼做”，這對於培養獨立思考和解決問題的能力至關重要。