矽通孔與三維集成電路 硃樟明,楊銀堂 科學齣版社有限責任公司 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃樟明，楊銀堂 著

圖書標籤:

• 矽通孔
• 三維集成電路
• 集成電路
• 封裝技術
• 微電子
• 半導體
• TSV
• 3D IC
• 電子封裝
• 芯片集成

店鋪： 河北省新華書店圖書專營店

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030471642

商品編碼：29738804416

包裝：平裝

齣版時間：2017-12-01

基本信息

書名：矽通孔與三維集成電路

定價：68.00元

作者：硃樟明,楊銀堂

齣版社：科學齣版社有限責任公司

齣版日期：2017-12-01

ISBN：9787030471642

字數：

頁碼：244

版次：31

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統討論瞭基於矽通孔的三維集成電路設計所涉及的一些關鍵科學問題，包括矽通孔寄生參數提取、矽通孔電磁模型、新型矽通孔結構、三維集成互連綫、三維集成電路熱管理、矽通孔微波/毫米波特性、碳納米矽通孔及集成互連綫等，對想深入瞭解矽通孔和三維集成電路的工程人員和科研人員具有很強的指導意義和實用性。本書所提齣的矽通孔結構、矽通孔解析模型、矽通孔電磁模型、三維集成電路熱管理、三維集成互連綫建模和設計等關鍵技術，已經在IEEETED、IEEEMWCL等國外期刊上發錶，可以直接供讀者參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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探索微觀世界的精密脈絡——矽通孔技術與三維集成電路的前沿圖景 在日新月異的電子科技領域，每一次飛躍都離不開基礎材料和製造工藝的突破。而“矽通孔”（Through-Silicon Via, TSV）技術，作為實現集成電路三維（3D）堆疊的關鍵所在，正以前所未有的姿態，引領著半導體産業走嚮更高性能、更小體積、更低功耗的新時代。本書旨在深入剖析矽通孔技術的核心原理、製造工藝、應用挑戰以及其與三維集成電路（3D IC）協同發展的廣闊前景，為相關領域的研究者、工程師、學生以及對前沿科技充滿好奇的讀者，提供一份全麵而深入的學術探索。 第一章：矽通孔技術——微觀世界的精密橋梁 本章將從矽通孔技術的起源和發展曆程入手，闡述其産生的背景及其在提升芯片性能方麵的核心優勢。我們將詳細介紹矽通孔的定義、基本結構和工作原理，解釋其如何通過垂直連接不同層級的芯片，打破傳統二維平麵布局的限製。 1.1 矽通孔的誕生與演進： 迴溯集成電路技術從二維嚮三維演進的宏觀圖景，追溯TSV技術從概念提齣到逐步成熟的關鍵節點。分析傳統封裝技術麵臨的瓶頸，以及TSV技術作為突破性解決方案的齣現。 1.2 TSV的基本原理與優勢： 深入剖析TSV的電氣連接機理，講解其如何實現信號、電源和地綫的垂直傳輸。重點闡述TSV在縮短互連長度、降低寄生效應、提升信號完整性、增加集成密度、實現異質集成以及降低功耗等方麵的顯著優勢。 1.3 TSV的結構類型： 介紹不同類型的TSV結構，包括全穿透矽通孔（Through-Silicon Via, TSV）和部分穿透矽通孔（Via-Middle, Via-Last, Via-First）等。分析各種結構的特點、製造難點和適用場景。 1.4 TSV的關鍵技術指標： 討論TSV的直徑、深度、縱橫比、電阻、電容、絕緣性能等關鍵技術參數，以及這些參數對芯片性能和可靠性的影響。 第二章：矽通孔的製造工藝——精雕細琢的微納技術 矽通孔的製造是整個TSV技術鏈條中最具挑戰性的環節之一。本章將係統介紹目前主流的TSV製造工藝流程，從通孔的形成到金屬填充，再到絕緣層的構建，每一個環節都蘊含著精密的微納加工技術。 2.1 通孔的形成技術： 詳細介紹矽通孔的形成方法，包括深矽刻蝕（Deep Silicon Etching, DSE）技術（如Bosch工藝）和激光鑽孔等。分析不同刻蝕方法的優缺點、工藝參數控製以及對通孔形貌的影響。 2.2 通孔的絕緣層構建： 講解如何為矽通孔內壁形成有效的絕緣層，以防止漏電和短路。重點介紹氧化、氮化、介質膜沉積等工藝，以及介質層的厚度、均勻性和可靠性要求。 2.3 通孔的金屬填充： 闡述將金屬填充至通孔內部的技術，包括電鍍銅（Electroplating Copper）和化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）等。討論金屬填充過程中的關鍵問題，如空洞（voids）的産生、金屬層的均勻性以及與絕緣層的界麵附著力。 2.4 TSV的後處理與可靠性： 介紹TSV製造過程中的後處理步驟，如平坦化、清洗等，以及影響TSV可靠性的因素，如熱應力、機械應力、化學腐蝕等，並探討相關的可靠性測試和改進方法。 2.5 新型TSV製造技術探索： 展望未來TSV製造技術的發展方嚮，如超高縱橫比TSV、無襯底TSV、低成本TSV等。 第三章：三維集成電路——集成技術的未來方嚮 矽通孔技術的發展，為實現真正意義上的三維集成電路提供瞭堅實的基礎。本章將深入探討三維集成電路的架構、設計挑戰、互連方式以及其所帶來的革命性變革。 3.1 三維集成電路的定義與分類： 明確三維集成電路的概念，並根據堆疊方式、芯片類型等進行分類，如3D NAND、3D DRAM、3D SoC等。 3.2 3D IC的設計挑戰： 分析3D IC設計過程中麵臨的獨特挑戰，包括熱管理、電源分配、信號完整性、設計自動化工具（EDA）支持、良率提升等。 3.3 TSV在3D IC中的應用模式： 詳細闡述TSV在不同3D IC堆疊模式中的作用，例如： 2.5D封裝（Interposer-based 3D Integration）： TSV在矽中介層（silicon interposer）上的應用，實現多顆芯片的垂直連接。 2D/3D混閤堆疊（Hybrid 3D Integration）： 將不同的芯片層級通過TSV垂直堆疊，例如將邏輯芯片與存儲芯片堆疊。 全3D集成（True 3D Integration）： 將多層功能芯片完全垂直堆疊，實現極高的集成密度。 3.4 3D IC的性能優勢與應用前景： 深入分析3D IC相比於傳統2D IC在性能、功耗、體積等方麵的顯著提升，並展望其在高性能計算、人工智能、移動通信、物聯網、醫療電子等領域的廣泛應用前景。 第四章：矽通孔與三維集成電路的協同發展——機遇與挑戰 本章將聚焦於矽通孔技術與三維集成電路之間的緊密聯係，分析兩者協同發展所帶來的巨大機遇，以及當前麵臨的挑戰和未來的發展趨勢。 4.1 協同設計的考量： 探討在3D IC設計過程中，如何充分發揮TSV的優勢，優化芯片的堆疊方式和TSV的布局布綫，以最大化提升整體性能。 4.2 熱管理與散熱： 詳細分析3D IC堆疊帶來的嚴峻熱挑戰，以及TSV在熱量傳導和散熱設計中的作用。介紹相關的熱管理技術和優化策略。 4.3 電源分配網絡（PDN）的設計： 討論在3D IC中構建高效、穩定的電源分配網絡的重要性，以及TSV在低阻抗電源和地綫互連中的應用。 4.4 互連可靠性與測試： 深入研究TSV互連的可靠性問題，包括應力、疲勞、腐蝕等，以及3D IC的測試方法和挑戰。 4.5 異質集成（Heterogeneous Integration）： 闡述TSV在實現不同工藝、不同功能芯片（如CMOS、MEMS、光學器件等）的異質集成中的關鍵作用，以及其為構建復雜係統級芯片（SoC）帶來的可能性。 4.6 成本與良率的權衡： 分析TSV技術和3D IC製造的高成本問題，以及提高良率、降低製造成本是實現大規模商業化應用的關鍵。 4.7 未來發展趨勢： 展望TSV技術和3D IC的未來發展方嚮，例如更小的TSV尺寸、更高的集成度、更先進的封裝技術、更智能化的EDA工具等。 第五章：案例分析與技術展望 本章將通過具體的案例分析，展示矽通孔技術在實際應用中的落地情況，並對該領域的未來發展進行展望，激發讀者對該領域的深入思考。 5.1 典型3D IC産品案例分析： 選取若乾具有代錶性的3D IC産品（如高性能計算芯片、AI加速器、先進存儲器等），分析其采用TSV技術的具體方案、設計亮點以及性能錶現。 5.2 行業生態與標準： 介紹當前TSV技術和3D IC領域的行業參與者、標準組織以及未來的發展趨勢，例如先進封裝的演進、Chiplet（小芯片）生態的構建等。 5.3 未來的技術挑戰與機遇： 總結TSV和3D IC領域在理論研究、工藝技術、材料科學、EDA工具等方麵的現有挑戰，並指齣潛在的科研和産業機遇。 本書力求內容嚴謹，邏輯清晰，圖文並茂，旨在為讀者構建一個係統、深入的矽通孔與三維集成電路知識體係。通過對核心概念的解析、工藝流程的剖析、設計挑戰的探討以及未來趨勢的展望，我們希望能夠激發讀者對這一前沿科技領域的興趣，並為相關研究和産業發展貢獻一份力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期關注半導體器件物理的業餘愛好者，我發現這本書在數據支持方麵做得非常紮實。大量的實驗數據圖錶並非簡單地作為插圖齣現，而是與理論分析緊密耦閤，互相印證。無論是通過掃描電子顯微鏡（SEM）得到的孔壁粗糙度數據，還是通過高頻測試得到的寄生參數變化麯綫，都為書中的論斷提供瞭強有力的實證基礎。這避免瞭純粹理論推導可能帶來的脫離實際的風險。每次讀到某個關鍵性的工藝窗口描述時，我都會特意去尋找相關的實驗結果圖，這種理論與實踐的完美結閤，讓我對所學知識的掌握更加牢固和踏實，讓人確信書中所述的每一項技術細節都是經過反復驗證的“硬通貨”，而非空中樓閣般的理論構建。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節組織邏輯嚴密得像一個精密的儀器內部結構，完全沒有一般教材那種為瞭湊頁數而設置的冗餘內容。作者們顯然在構建知識體係上花費瞭大量心血，從最基礎的材料科學和電學原理開始，逐步深入到微孔的形成機理、金屬化工藝的每一個關鍵步驟，最後纔過渡到係統級的TSV集成挑戰和熱管理問題。這種層層遞進的敘事方式，極大地降低瞭初學者接觸這一前沿領域的門檻，但同時，對於資深工程師而言，其中對於特定工藝窗口的深入探討和對良率瓶頸的剖析，又提供瞭足夠的迴味空間。尤其欣賞的是，在介紹新型介電材料和阻抗匹配策略時，作者們不僅羅列瞭現有技術方案，還巧妙地引入瞭未來可能的發展方嚮，使整本書的內容始終保持在行業的最前沿，而非僅僅是對曆史成就的迴顧。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的行文風格兼具瞭嚴謹的學術規範與難得的清晰流暢。許多涉及復雜物理過程的描述，如果換作其他作者，可能會變成一團晦澀難懂的公式堆砌，但在這裏，作者似乎總能找到一個完美的類比或者一個恰到好處的輔助圖示來引導讀者的理解。例如，在解釋“深寬比效應”對金屬填充過程的影響時，我能清晰地“看到”那種流體動力學上的阻力變化是如何影響電鍍沉積的均勻性的。語言的精準度非常高，沒有齣現任何模棱兩可的描述，每一個術語的使用都精確到位，這在翻譯成中文後依然保持瞭極高的專業水準，看得齣譯者或作者團隊在術語標準化方麵下瞭大功夫。這使得我在需要快速定位某個特定技術參數時，能夠迅速在文字中捕捉到核心信息，極大地提高瞭學習效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當大氣，封麵采用瞭一種沉穩的深藍色調，配閤著精緻的燙金字體，立刻給人一種專業而厚重的學術書籍的感覺。我特彆喜歡封麵上那種將微觀結構抽象化處理的圖案，雖然是技術書籍，但視覺上卻有著一種現代藝術的質感。拿到手裏，能感覺到紙張的厚度很實在，這對於需要反復查閱和標記的理工科書籍來說至關重要，不用擔心因為頻繁翻動而導緻紙張過早損壞。內頁的排版也十分考究，圖錶和文字的布局疏密有緻，大量的技術示意圖和剖麵圖清晰地占據瞭版麵，使得復雜的概念在視覺上得到瞭很好的拆解。這種注重細節的印刷和裝幀，體現瞭齣版社對內容嚴肅性的尊重，也為讀者營造瞭一個非常適宜深度閱讀和學習的環境，讓人在翻閱的過程中就能感受到一種對知識的敬畏之情。總的來說，從拿到書的那一刻起，它就成功地建立瞭作為一本權威參考資料的初步印象。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值不僅在於它係統地梳理瞭矽通孔（TSV）技術從理論到實踐的全過程，更在於它對“三維集成電路”這一宏大概念的架構性思考。它不僅僅是關於“打孔”和“連接”的技術手冊，它更像是為整個異構集成領域設定瞭一個標準參照係。書中對於不同封裝架構（如2.5D與3D堆疊）的優劣勢分析，以及對可靠性挑戰（如熱應力、電遷移）的量化評估，展現瞭作者超越單一技術點的全局視野。我感覺自己仿佛在和一個經驗極其豐富的首席科學傢進行對話，他不僅知道如何製造，更深刻理解為何要這麼製造，以及未來哪些方嚮可能會失敗。這種深度和廣度，使得這本書超越瞭教科書的範疇，更像是一份融閤瞭工程經驗、物理洞察和未來趨勢的“路綫圖”。