超大規模集成電路——基礎 設計 製造工藝 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 電子信息通信學會 組編，岩田 穆，角南英 著

圖書標籤:

• 超大規模集成電路
• 集成電路
• VLSI
• 芯片設計
• 半導體
• 製造工藝
• 電子工程
• 微電子學
• 數字電路
• 模擬電路

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030202789

商品編碼：29621845025

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

基本信息

書名：超大規模集成電路——基礎 設計 製造工藝

定價：42.00元

作者：(日)電子信息通信學會 組編,岩田 穆,角南英

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2008-01-01

ISBN：9787030202789

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.422kg

編輯推薦

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內容提要

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本書共分為上下兩篇，上篇為基礎設計篇，主要介紹VLSI的特徵及作用、VLSI的設計、邏輯電路、邏輯VLSI、半導體存儲器、模擬VLSI、VLSI的設計法與構成法、VLSI的實驗等；下篇為製造工藝篇，主要介紹集成工藝、平闆印刷、刻蝕、氧化、不純物導入、絕緣膜堆積、電極與配綫等。
本書內容豐富，條理清晰，實用性強，既可供超大規模集成電路研發和設計人員及半導體生産單位管理人員使用，也可作為各院校集成電路相關專業的本科生、研究生及教師的參考書。

目錄

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上篇　基礎與設計
　章　VLSl的特徵及任務
1.1　VLSl的概念與基本技術
　1.1.1　VLSl的基本技術與發明
　1.1.2 學科體係
1.2　VLSl的種類
　1.2.1　按功能分類
　1.2.2　按器件分類
1.3　半導體技術路綫圖
1.4　對係統的影響
　1.4.1 計算機係統
　　　1.4.2 通信網絡係統
　1.4.3 數字傢電係統
　第2章　VLSl的器件
2.1　VLSl的構成要素
2.2　MOS晶體管
　2.2.1　MOS的基本構造
　 2.2.2 MOS的工作原理與工作區域
　 2.2.3 MOS的電流電壓特性
　 2.2.4　MOS的器件模型
　 2.2.5　MOS的等效電路模型
2.3　二極管
2.4　電阻
2.5 電容
2.6　電感
2.7　器件隔離
2.8　布綫
　 2.8.1 多層布綫
　 2.8.2 布綫電容
2.9　VLSl技術的比例縮小法則
　第3章　邏輯電路
3.1　CMOS邏輯電路
　 3.1.1 倒相器
　 3.1.2　NAND門
　 3.1.3　NOR門
　 3.1.4　傳輸門
　 3.1.5　選擇器
　 3.1.6 異或門
　 3.1.7　CMOS復閤門
　 3.1.8　時鍾CMOS邏輯電路
　 3.1.9 動態CMOS邏輯電路
　 3.1.10 電流型邏輯電路
3.2　CMOS邏輯電路的工作速度
　 3.2.1 門延遲時間
　 3.2.2 布綫的延遲時間
3.3　CMOS邏輯電路的功率消耗
　 3.3.1　CMOS邏輯電路消耗功率的因素
　 3.3.2　CMOS-VLSl的功率消耗
3.4　控製電路
　 3.4.1 寄存器
　 3.4.2 同步係統
　 3.4.3　計數器
　第4章　邏輯VLSl
4.1　數字運算電路
　4.1.1　加法運算
　4.1.2　減法電路
　4.1.3　乘法運算
4.2　時鍾的發生與分配
　　……
　第5章　半導體存儲器
　第6章　模擬VLSI
　第7章　無綫通信電路
　第8章　VLSI的設計方法及構成方法
　第9章　VLSI的測試
下篇　製造工藝
　0章　LSI的製造工藝及其課題
　1章　集成化工藝
　2章　平版印刷術
　3章　腐蝕
　4章　氧化
　5章　摻雜
　6章　澱積絕緣膜
　7章　電極和布綫
　8章　後工序——封裝
引用參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《芯片的奇跡：從矽晶到智能世界的脈動》 我們生活在一個被看不見的電子脈衝驅動的時代。智能手機在我們手中輕盈地滑動，全球網絡信息瞬息萬變，無人駕駛汽車在道路上悄然穿行，而那些曾經隻能在科幻小說中齣現的強大計算能力，如今已成為我們日常生活中不可或缺的一部分。這一切的背後，是人類智慧與工程技術一次又一次的飛躍，而最核心的驅動力，便是那微小卻蘊含無限能量的集成電路。 本書《芯片的奇跡：從矽晶到智能世界的脈動》將帶領您踏上一場深入探究現代電子設備心髒——集成電路（IC）——的旅程。它不僅僅是一本關於技術實現的指南，更是一部關於人類如何將沙子煉成智慧的史詩。我們將從最基礎的物質層麵齣發，揭示構成一切電子奇跡的基石，一步步理解那些微型電路是如何被設計、製造齣來，並最終賦能我們這個高度互聯、智能化飛速發展的世界。 第一章：起源與演進——從真空管到集成電路的革命 在探究集成電路的宏偉圖景之前，我們有必要迴溯曆史的脈絡。在集成電路誕生之前，電子設備依賴的是笨重、易損且功耗巨大的真空管。每一颱早期的計算機都像一座小型建築，充斥著成韆上萬的真空管，而任何一個微小的故障都可能導緻整個係統的癱瘓。這種技術的局限性，激發瞭科學傢們尋找更小型、更可靠、更節能的替代方案的強烈願望。 本書將詳細介紹晶體管的發明，這一革命性的突破如何以半導體材料替代瞭真空管，開啓瞭電子器件小型化的序幕。我們還將探討早期集成電路的發展曆程，從簡單的邏輯門到功能日益復雜的芯片，每一次的進步都凝聚著無數工程師和科學傢的心血。您將瞭解到，集成電路的發展並非一蹴而就，而是經曆瞭無數次理論的革新、材料的探索和工藝的優化，最終纔有瞭今天我們所熟知的微處理器、內存等核心部件。 第二章：矽的魔力——半導體材料的奧秘 集成電路的核心載體是半導體材料，其中最核心的便是“矽”。矽，作為地殼中含量豐富的元素，為何能成為製造如此精密電子器件的基石？本章將深入剖析矽的原子結構和電子特性。我們將揭示“摻雜”這一關鍵工藝，如何通過引入微量的雜質，改變矽的導電性能，從而製造齣P型和N型半導體材料，為構建各種電子元件提供瞭可能性。 您將理解，正是半導體材料獨特的電學特性，使得電流可以在特定的控製下流動，從而實現邏輯運算、信號放大等基本功能。本書將以通俗易懂的方式，解釋PN結的形成原理，這是構成二極管、三極管等基本半導體器件的基石，也是所有集成電路的“細胞”。 第三章：設計的智慧——芯片的藍圖繪製 在擁有瞭優良的半導體材料後，如何將其塑造成承載復雜功能的電路，是集成電路設計的核心挑戰。本章將帶領您走進芯片設計的奇妙世界。我們將詳細介紹集成電路設計的不同層次，從最底層的晶體管級電路，到邏輯門，再到功能模塊，直至最終的整個芯片係統。 您將瞭解到，現代芯片的設計是一項高度復雜且係統化的工程。我們會探討邏輯綜閤、布局布綫等關鍵設計流程，理解如何將抽象的邏輯功能轉化為物理上可實現的電路結構。此外，我們還將介紹設計自動化（EDA）工具在芯片設計中的關鍵作用，這些強大的工具能夠極大地提高設計效率和準確性，使我們能夠設計齣功能強大的復雜芯片。 本書還將重點介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog和VHDL，它們是如何作為一種“編程語言”，用來描述硬件的結構和行為，並最終轉化為可製造的電路圖。您將看到，芯片設計師就像一位精密的建築師，用代碼和圖紙，構建齣微觀世界的精密王國。 第四章：製造的精湛——從晶圓到閃耀芯片的蛻變 芯片的製造是整個集成電路産業鏈中最具技術挑戰性和成本投入的部分。本章將帶領您親臨神秘而精密的芯片製造工廠，揭示那些肉眼幾乎無法分辨的微小結構是如何被層層疊加、精密蝕刻而成。 我們將詳細介紹芯片製造的幾個關鍵工藝步驟，包括： 晶圓製備： 從高純度的矽棒生長齣巨大的單晶矽圓柱體，然後將其切磨成薄而光滑的矽片（晶圓）。 光刻（Photolithography）： 這是芯片製造中最核心、最精密的工藝之一。我們將解釋如何利用紫外光，通過掩模版將電路圖案轉移到塗覆有光刻膠的晶圓錶麵，從而定義齣電路的結構。您將瞭解到，光刻技術的進步直接決定瞭芯片上電路密度的提升。 蝕刻（Etching）： 在光刻完成後，利用化學或物理方法，選擇性地去除未被光刻膠覆蓋的區域，將光刻圖案精確地“蝕刻”到矽片上。 薄膜沉積（Thin Film Deposition）： 通過化學氣相沉積（CVD）或物理氣相沉積（PVD）等技術，在晶圓錶麵生長齣各種導電、絕緣或半導體薄膜，為電路的構建提供材料。 離子注入（Ion Implantation）： 通過高能離子束，將特定雜質原子注入到矽的特定區域，以改變其導電特性，形成P-N結等關鍵結構。 金屬化（Metallization）： 在晶圓錶麵形成多層金屬互連綫，將各個晶體管和邏輯門連接起來，構成完整的電路。 我們將深入探討這些工藝的復雜性和對精度的要求，瞭解為何芯片製造被譽為“21世紀的精密工業”。本書還將簡要介紹製造過程中所麵臨的挑戰，例如工藝窗口的控製、良率的提升以及納米級工藝的實現。 第五章：測試與封裝——確保芯片的品質與可靠性 即使是最精密的製造工藝，也無法保證每一顆芯片都完美無瑕。因此，嚴格的測試和可靠的封裝是確保芯片質量和最終産品性能的關鍵環節。本章將聚焦於芯片的“生命終點”前的關鍵步驟。 我們將詳細介紹芯片製造完成後，如何在晶圓階段進行電學測試，以篩選齣功能不正常的芯片。這包括參數測試、功能測試等，以確保每一顆芯片都能滿足設計規格。 隨後，我們將探討芯片的封裝過程。為什麼芯片需要封裝？封裝不僅是為瞭保護脆弱的芯片免受物理損傷和環境汙染，更重要的是提供電氣連接，使芯片能夠方便地集成到電路闆上。您將瞭解到不同類型的封裝技術，例如DIP、SOP、QFP、BGA等，它們各自的特點以及在不同應用場景下的選擇。 此外，本書還將強調芯片可靠性測試的重要性。在封裝完成後，芯片還需要經過各種嚴苛的環境測試，例如高溫、低溫、高濕、高加速壽命測試等，以驗證其在各種實際工作條件下的穩定性和耐用性，確保最終産品能夠長時間可靠地運行。 第六章：集成電路的應用——賦能現代生活 從掌上的智能手機，到龐大的數據中心，再到汽車的智能駕駛係統，集成電路的身影無處不在。本章將展示集成電路如何以前所未有的方式，深刻地改變著我們的生活和社會。 我們將列舉並分析不同類型的集成電路在各個領域的廣泛應用： 微處理器（MPU）： 計算機、智能手機、遊戲機等核心大腦，執行各種復雜的計算和控製任務。 存儲器（Memory）： RAM、ROM、Flash等，存儲和讀取數據，是電子設備信息處理的基礎。 專用集成電路（ASIC）： 為特定應用場景而設計的芯片，例如圖形處理器（GPU）、網絡處理器、通信芯片等，它們通常在性能和效率上遠超通用處理器。 模擬集成電路（Analog IC）： 用於處理連續變化的模擬信號，例如音頻放大器、傳感器接口、電源管理芯片等。 傳感器與執行器： 將物理世界的信號轉化為電信號，或將電信號轉化為物理動作，是實現智能感知和控製的關鍵。 本書將通過生動的案例，展示這些集成電路是如何協同工作，構建起我們今天所熟悉的數字世界。您將深刻理解，集成電路的進步，是驅動人工智能、大數據、物聯網等前沿技術發展的根本動力。 結語：展望未來——集成電路的無限可能 集成電路的發展永無止境。隨著摩爾定律的不斷推進，芯片上的晶體管數量持續增長，性能不斷提升，功耗不斷降低。本書的最後，我們將展望集成電路未來的發展趨勢，例如： 更先進的製程技術： 納米級工藝的不斷突破，將使芯片更加強大和高效。 新材料的應用： 探索矽以外的新型半導體材料，以應對傳統材料的物理極限。 異構集成與三維堆疊： 將不同功能、不同技術的芯片在封裝層麵進行集成，實現更強大的係統級性能。 人工智能芯片的崛起： 專門為人工智能算法優化的芯片，將加速AI技術的落地和普及。 量子計算的潛力： 雖然尚處於早期階段，但量子計算的齣現，預示著下一代計算革命的可能性。 《芯片的奇跡：從矽晶到智能世界的脈動》旨在為讀者勾勒齣一幅清晰而全麵的集成電路圖景。我們希望通過本書，讓您不僅瞭解這項改變世界的技術的“是什麼”，更能理解其“為什麼”和“如何”，以及它在我們未來的生活中將扮演何等重要的角色。這是一場關於人類創造力、科學精神和工程智慧的偉大探索，而您，也將成為這場探索的同行者。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的整體感受，可以用“厚積薄發”來形容。它不像那種速成類的讀物，上來就告訴你“秘籍”，而是需要你沉下心來，一點一點地啃。一開始，那些基礎的概念，像是打開新世界的大門，讓我看到瞭很多之前從未接觸過的領域。特彆是關於材料科學和物理特性的講解，雖然有些地方需要反復閱讀纔能理解，但一旦理解瞭，就會覺得豁然開朗。書中的一些章節，會涉及一些復雜的數學推導，對於我這種數學功底不是很紮實的人來說，確實是個不小的挑戰。但我發現，作者在講解這些數學公式的時候，都會盡量結閤實際的物理意義，讓我知道這些公式到底代錶著什麼，而不是僅僅停留在抽象的計算上。我嘗試著去理解一些工藝流程的細節，比如光刻、蝕刻等，作者通過圖文並茂的方式，將這些原本非常抽象的過程具象化，讓我能夠更好地理解它們是如何一步步實現微觀世界的構建的。這本書給我帶來的，不僅僅是知識的增長，更是一種解決問題能力的提升，讓我學會瞭如何分析問題，如何尋找解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計，可以說是我讀過的技術類書籍中非常齣彩的一個。作者似乎非常清楚讀者可能遇到的睏惑，所以在內容編排上循序漸進，邏輯性極強。它不像某些書籍那樣，上來就拋齣一堆高難度概念，而是從最基礎的物理原理講起，一步步深入到復雜的集成電路設計和製造工藝。我特彆欣賞它對每一個概念的闡述都非常到位，往往會先給齣清晰的定義，然後通過生動的例子進行解釋，最後再給齣相關的數學模型。這讓我感覺學習過程非常順暢，每一個知識點都能牢牢地掌握。而且，書中還穿插瞭許多曆史發展的小故事，講述瞭那些偉大的科學傢和工程師是如何一步步推動集成電路技術前進的，這不僅僅增加瞭閱讀的趣味性，更讓我體會到瞭科學研究的艱辛與偉大。我嘗試著去復現書中的一些簡單例子，雖然過程有些麯摺，但每一次成功都讓我獲得瞭巨大的成就感。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位引路人，它點燃瞭我對這個領域的興趣，讓我願意投入更多的時間和精力去鑽研。我期待著能夠通過這本書，逐漸建立起對集成電路更全麵、更深入的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我拿到手上沉甸甸的，厚實的書頁散發齣油墨的清香，就好像一位飽經風霜的智者，靜靜地等待著我去揭開它的神秘麵紗。說實話，剛翻開的時候，撲麵而來的專業術語讓我有些眩暈，那些密密麻麻的電路圖和公式，仿佛一道道高深的符咒，考驗著我這個初學者。但我並沒有被嚇退，反而激起瞭我內心深處的好奇心。我開始嘗試著去理解那些圖示的含義，去推敲公式背後的邏輯。雖然很多地方 still 讓我一頭霧水，但時不時冒齣來的“ aha！”時刻，那種豁然開朗的感覺，真的讓人無比欣喜。我尤其喜歡書中的一些插圖，它們用很形象的方式展示瞭那些抽象的概念，比如把復雜的晶體管比作水龍頭，把電流比作水流，一下子就讓我理解瞭許多之前難以 grasp 的知識點。這本書的語言風格，有時候像一位循循善誘的老師，耐心細緻地講解每一個概念；有時候又像一位激情四溢的工程師，用充滿活力的語言描繪著集成電路的魅力。雖然它更多的是在探討理論，但字裏行間卻充滿瞭對實際應用的憧憬，讓我感受到瞭科技的魔力，也讓我對接下來的學習充滿瞭期待。我希望在接下來的閱讀中，能夠逐漸掌握這些知識，為將來在相關領域的發展打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我感覺這本書帶給我的，不僅僅是知識，更多的是一種潛移默化的影響。在閱讀的過程中，我開始更加關注日常生活中的電子産品，思考它們內部是如何工作的，是如何實現各種功能的。這種好奇心，讓我對科技産生瞭更深的敬畏。書中對EDA工具的介紹，雖然沒有深入到具體的操作層麵，但已經讓我對現代集成電路設計流程有瞭一個初步的瞭解，知道那些復雜的芯片是如何被設計齣來的。而且，作者在講解過程中，並沒有過分地強調某個單一的技術點，而是將其置於整個集成電路發展的宏觀背景下進行闡述，這讓我能夠更好地理解不同技術之間的聯係和演變。我尤其喜歡書中對未來發展趨勢的展望，那些關於人工智能、物聯網等領域的討論，讓我看到瞭集成電路技術無限的可能性。這本書讓我意識到，學習一項技術，不僅僅是掌握技能，更重要的是理解其背後的原理和發展脈絡，以及它如何影響我們的生活。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發，在於它讓我看到瞭集成電路設計的宏大圖景。在閱讀之前，我總覺得集成電路就是一些小的芯片，但讀完這本書，我纔意識到，這背後是一個龐大而精密的係統工程。它涵蓋瞭從材料選擇、器件設計，到電路布局、製造工藝，再到測試驗證等一係列復雜而精細的環節。我尤其被書中關於“摩爾定律”的探討所吸引，它讓我看到瞭技術進步的驚人速度，以及背後無數科學傢和工程師的辛勤付齣。書中對不同工藝技術的介紹，比如CMOS、FinFET等等，讓我對集成電路的演進有瞭更清晰的認識。雖然有些技術細節我一時半會兒還無法完全理解，但它已經在我腦海中勾勒齣瞭一個清晰的脈絡。這本書不僅僅是傳授知識，它更是一種思維方式的引導，讓我學會瞭從宏觀到微觀，從整體到局部地去分析和理解事物。我感覺自己仿佛站在瞭一個巨人的肩膀上，看到瞭一個更加廣闊的科學世界。