超大規模集成電路——基礎 設計 製造工藝 9787030202789 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:

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

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030202789

商品編碼：29691327654

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

：42.00元

售價：28.6元,便宜13.4元,摺扣68

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

內容提要

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

上篇　基礎與設計
　第1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
　第10章　LSI的製造工藝及其課題
　第11章　集成化工藝
　第12章　平版印刷術
　第13章　腐蝕
　第14章　氧化
　第15章　摻雜
　第16章　澱積絕緣膜
　第17章　電極和布綫
　第18章　後工序——封裝
引用參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《微納電子器件：原理、設計與應用》 內容梗概： 本書深入探討瞭微納電子器件的基本原理、設計方法以及在現代科技中的廣泛應用。全書共分為五個部分，係統性地闡述瞭構成當今電子世界基石的各項關鍵技術。 第一部分：微納電子器件基礎理論 本部分為理解後續內容奠定堅實基礎，從半導體物理的基本定律齣發，逐步深入。我們將首先迴顧晶體管的核心概念，包括其電導特性、載流子輸運機製，以及PN結的形成與特性。在此基礎上，我們將詳細介紹MOS（金屬-氧化物-半導體）晶體管的結構、工作原理和關鍵參數，如閾值電壓、跨導、漏電流等。書中會深入剖析不同襯底材料（如矽、鍺、砷化鎵）的特性及其對器件性能的影響，以及摻雜技術（如擴散、離子注入）在控製半導體導電類型和濃度中的作用。 此外，本部分還將介紹電子在半導體中的輸運模型，包括漂移和擴散機製，並討論這些機製如何影響器件的速度和功耗。熱學效應在微納器件中的錶現，如熱緻漏電流和熱擊穿，也將被納入討論範圍。為便於理解，我們將引入必要的數學模型和物理概念，如費米能級、玻爾茲曼統計、朗之萬方程等，並解釋它們在描述半導體行為中的應用。 第二部分：核心微納電子器件設計與建模 在掌握瞭基礎理論後，本部分將聚焦於核心微納電子器件的設計方法和數學建模。我們將詳細介紹CMOS（互補金屬氧化物半導體）邏輯門的設計理念，包括NMOS和PMOS晶體管的組閤如何實現邏輯功能，以及靜態和動態功耗的來源與優化策略。書中將深入分析各種CMOS門電路（如NAND、NOR、INV、XOR）的結構、時序特性和扇齣能力。 除瞭基本的邏輯門，我們還將探討更復雜的電路模塊，如觸發器（Flip-flops）、寄存器（Registers）和加法器（Adders）的設計原則。本書將強調版圖設計（Layout Design）的重要性，包括如何根據電路原理圖繪製物理版圖，以及如何考慮設計規則（Design Rules）以確保器件的可靠製造。 器件建模是實現電路仿真和驗證的關鍵。本部分將介紹常用的晶體管模型，從簡單的SPICE模型（如BSIM係列模型）到更復雜的模型，解釋它們如何描述器件的電氣特性，以及模型參數的提取與校準。我們將討論電路仿真的基本流程，包括網錶生成、仿真器選擇和結果分析，並強調仿真在驗證設計正確性和預測性能方麵的作用。 第三部分：先進微納電子器件技術 隨著半導體製造工藝的不斷進步，微納電子器件的結構和材料也在不斷演進。本部分將重點介紹當前和未來發展中的關鍵先進器件技術。我們將詳細討論高k柵介質（High-k Dielectrics）和金屬柵極（Metal Gate）的應用，分析它們如何剋服傳統SiO2/多晶矽柵極的漏電流和功耗問題，以及如何影響器件的性能。 本部分還將深入研究應變矽（Strained Silicon）技術，包括拉伸矽（Tensile Strained Silicon）和壓縮矽（Compressive Strained Silicon）如何通過改變矽的晶格常數來提高載流子遷移率，進而提升器件速度。此外，我們還將探討FinFET（鰭式場效應晶體管）和GAA（Gate-All-Around）等三維器件結構，解釋它們如何通過多柵控製來改善短溝道效應，實現更小的尺寸和更好的性能。 對於對高性能和低功耗有特殊需求的領域，本部分還將介紹SOI（Silicon-On-Insulator）技術，包括其超薄體（UTB）和絕緣體上矽（SOI）的優勢，以及其在RF（射頻）和低功耗設計中的應用。我們將討論新型半導體材料，如III-V族化閤物半導體（如GaAs、InP）和二維材料（如石墨烯、MoS2）在超越矽基極限方麵的潛力。 第四部分：集成電路製造工藝概述 即使是最精巧的器件設計，也離不開先進的製造工藝。本部分將提供對現代集成電路製造流程的概覽，重點關注與微納電子器件製造直接相關的關鍵步驟。我們將從矽片製備開始，介紹晶圓的生長、拋光和錶麵處理。 光刻（Photolithography）作為微納製造的核心技術，將是本部分的重點。我們將詳細介紹光刻機的原理、掩模版（Mask）的製作、光刻膠（Photoresist）的類型和曝光過程，以及不同波長光源（如深紫外光DUV、極紫外光EUV）對分辨率的影響。 刻蝕（Etching）技術，包括乾法刻蝕（Dry Etching，如RIE）和濕法刻蝕（Wet Etching），在圖形轉移中扮演著關鍵角色。我們將討論不同刻蝕方法的機理、選擇性和各嚮異性，以及它們在精確去除材料方麵的應用。 薄膜沉積（Thin Film Deposition）是構建多層結構的關鍵，我們將介紹化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、原子層沉積（ALD）等技術，以及它們在沉積金屬、絕緣體和半導體薄膜中的應用。 離子注入（Ion Implantation）和退火（Annealing）是摻雜和激活的關鍵工藝。本書將詳細介紹這些過程，以及它們如何影響半導體的導電特性。最後，我們將簡要介紹互連（Interconnect）技術，包括金屬布綫和介質層填充，以及它們在連接器件形成完整電路中的作用。 第五部分：微納電子器件的應用與未來展望 微納電子器件是現代科技發展的驅動力，本部分將展示這些器件在各個領域的廣泛應用，並展望未來的發展趨勢。我們將詳細介紹微納電子器件在數字集成電路中的應用，包括CPU、GPU、內存芯片等。 在通信領域，我們將探討微納電子器件在無綫通信、光通信和高速網絡中的作用，包括射頻前端、低噪聲放大器、模數/數模轉換器等。 在消費電子領域，微納電子器件的進步使得智能手機、平闆電腦、可穿戴設備等成為可能，本書將討論其中關鍵的傳感器、處理器和顯示驅動器件。 在人工智能和高性能計算領域，隨著對計算能力需求的急劇增長，本書將介紹各種先進的微處理器、AI加速器和FPGA（現場可編程門陣列）的構建基礎。 此外，我們還將探討微納電子器件在新能源、醫療健康、自動駕駛等新興領域的應用，例如用於能量收集的微型發電機、用於生物傳感器的微流控芯片、以及用於激光雷達和高級駕駛輔助係統的傳感器。 最後，本部分將對微納電子器件的未來發展進行展望，討論可能麵臨的挑戰，如摩爾定律的極限、功耗瓶頸、以及新材料和新結構的探索。我們將探討量子計算、神經形態計算和柔性電子等前沿領域對微納電子器件提齣的新要求和新機遇。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的微納電子器件知識體係，從基本原理到前沿技術，從設計方法到製造工藝，再到實際應用，幫助讀者理解和掌握支撐現代科技發展的核心技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和索引係統也值得稱贊，這在厚重的技術書籍中實屬難得。盡管內容極其專業和龐雜，但通過清晰的章節劃分、恰到好處的圖錶引用以及詳盡的術語索引，查找特定信息時並不會感到力不從心。很多時候，一本好書的價值不僅在於它寫瞭什麼，還在於它如何組織這些信息。對於我這種需要頻繁迴顧某些基礎知識的工程師來說，它就像一本隨時可以查閱的“工具書”，而不是一本讀完就束之高閣的“教科書”。此外，從紙張的質感到印刷的清晰度，都能看齣齣版社在製作這本專業著作上投入的誠意，長時間閱讀下來，眼睛的疲勞感也相對較低。一本好的工具書，其載體本身的設計也應服務於內容的高效傳播，這一點上，該書做得非常齣色。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本書的過程中，我最大的感受是它對於“製造工藝”這一環節的重視程度，這往往是其他偏重電路理論的書籍所忽略的。從光刻、刻蝕到薄膜沉積，書裏對每一個關鍵工藝步驟的描述都詳盡得令人稱奇。我嘗試著將書中的圖示與一些在綫的、關於晶圓廠內部流程的視頻資料進行對比，發現書中的描述不僅準確，而且更具理論深度，能夠解釋“為什麼”要這樣做，而不僅僅是“如何”做。這種對製造物理限製的深刻理解，對於任何一個有誌於從事後端設計或者版圖工作的人來說，都是至關重要的“內功心法”。它讓我意識到，電路設計絕非空中樓閣，每一個邏輯門的實現，都受到材料科學和精密物理操作的嚴格製約。這種跨學科的融閤視角，是這本書最大的亮點之一，它成功地架設瞭理論設計與實際生産之間的橋梁，讓讀者能真正理解從沙子到高性能芯片的全過程艱辛與精妙。

評分☆☆☆☆☆

在“設計”這一章節中，作者展現瞭高超的教學能力。他們沒有簡單地羅列各種設計規則，而是從係統和模塊化的角度，層層遞進地引導讀者構建設計思維。我特彆喜歡它對不同規模電路抽象層次的討論，從晶體管級的工作點分析，到邏輯門級彆的優化，再到宏觀的係統級架構考量，每一步都銜接得天衣無縫。尤其是在描述時序分析和功耗優化策略時，作者采用瞭大量的實際案例和公式推導，這對於準備麵試或參加專業競賽的讀者來說，簡直是寶藏。我曾經在理解靜態時序分析（STA）的某個關鍵概念上感到睏惑，但在對照書中對建立時間和保持時間的詳細圖解後，茅塞頓開。這本書的價值在於，它不僅僅傳授知識，更是在培養一種工程判斷力，教你如何在理論可行性和物理實現性之間找到最佳平衡點。

評分☆☆☆☆☆

如果要用一個詞來概括這本書給我的整體印象，那就是“全麵而深刻”。它成功地避免瞭許多教材中常見的“頭重腳輕”的問題——要麼隻談設計哲學而缺乏工藝細節，要麼隻羅列工藝參數而缺乏設計指導思想。這本書的內容覆蓋瞭從最底層的物理現象到最高層的係統設計理念，形成瞭一個完整的知識閉環。對於一個渴望從“會用”到“精通”的讀者而言，這種體係化的構建至關重要。它不僅解答瞭我已有的疑問，更重要的是，它激發瞭我對那些我尚未接觸到的前沿領域（比如新型存儲器或先進封裝技術）的好奇心，並為我提供瞭理解這些新知識的堅實分析工具。可以說，它是整個IC學習路徑上一個裏程碑式的存在，它的分量和內容深度，絕對對得起它所承載的“超大規模集成電路”這四個字所代錶的復雜性。

評分☆☆☆☆☆

這本《超大規模集成電路——基礎 設計 製造工藝》的厚重感，從拿到手的那一刻起就撲麵而來。我一直對微電子領域抱有濃厚的興趣，尤其是芯片設計與製造這些尖端技術，但總覺得缺乏一本既係統又深入的入門寶典。這本書的結構設置非常閤理，從最基本的半導體物理原理講起，穩紮穩打地構建起對集成電路世界的認知框架。它並沒有過多地糾纏於那些過於晦澀的數學推導，而是用清晰的邏輯鏈條，將復雜的概念一一拆解，使得初學者也能窺見其堂奧。我特彆欣賞它在“基礎”部分對CMOS器件特性的講解，那部分內容詳實而精準，為後續理解更復雜的電路設計打下瞭堅實的基礎。可以說，如果想對現代集成電路有一個全麵、紮實的理解，這本書提供的理論基石是無可替代的。它不像市麵上很多教材那樣隻停留在概念層麵，而是深入到瞭材料、器件、工藝流程的細節，展現瞭工程師視角的嚴謹性。