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[日] 电子信息通信学会 组编，岩田 穆，角南英夫，彭军 著

图书标签:

• 超大规模集成电路
• 集成电路
• VLSI
• 芯片设计
• 半导体
• 制造工艺
• 电子工程
• 微电子学
• 数字电路
• 模拟电路

店铺： 英典图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030202789

商品编码：1202693745

包装：平装

出版时间：2008-01-01

基本信息

书名:超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺

原价：42.00元

作者：(日)电子信息通信学会 组编,岩田 穆,角南英夫,彭军

出版社：科学出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787030202789

字数：373000

页码：309

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分为上下两篇，上篇为基础设计篇，主要介绍VLSI的特征及作用、VLSI的设计、逻辑电路、逻辑VLSI、半导体存储器、模拟VLSI、VLSI的设计法与构成法、VLSI的实验等；下篇为制造工艺篇，主要介绍集成工艺、平板印刷、刻蚀、氧化、不纯物导入、绝缘膜堆积、电极与配线等。
本书内容丰富，条理清晰，实用性强，既可供超大规模集成电路研发和设计人员及半导体生产单位管理人员使用，也可作为各院校集成电路相关专业的本科生、研究生及教师的参考书。

目录

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上篇 基础与设计
第1章 VLSl的特征及任务
1.1 VLSl的概念与基本技术
1.1.1 VLSl的基本技术与发明
1.1.2 学科体系
1.2 VLSl的种类
1.2.1 按功能分类
1.2.2 按器件分类
1.3 半导体技术路线图
1.4 对系统的影响
1.4.1 计算机系统
1.4.2 通信网络系统
1.4.3 数字家电系统
第2章 VLSl的器件
2.1 VLSl的构成要素
2.2 MOS晶体管
2.2.1 MOS的基本构造
2.2.2 MOS的工作原理与工作区域
2.2.3 MOS的电流电压特性
2.2.4 MOS的器件模型
2.2.5 MOS的等效电路模型
2.3 二极管
2.4 电阻
2.5 电容
2.6 电感
2.7 器件隔离
2.8 布线
2.8.1 多层布线
2.8.2 布线电容
2.9 VLSl技术的比例缩小法则
第3章 逻辑电路
3.1 CMOS逻辑电路
3.1.1 倒相器
3.1.2 NAND门
3.1.3 NOR门
3.1.4 传输门
3.1.5 选择器
3.1.6 异或门
3.1.7 CMOS复合门
3.1.8 时钟CMOS逻辑电路
3.1.9 动态CMOS逻辑电路
3.1.10 电流型逻辑电路
3.2 CMOS逻辑电路的工作速度
3.2.1 门延迟时间
3.2.2 布线的延迟时间
3.3 CMOS逻辑电路的功率消耗
3.3.1 CMOS逻辑电路消耗功率的因素
3.3.2 CMOS-VLSl的功率消耗
3.4 控制电路
3.4.1 寄存器
3.4.2 同步系统
3.4.3 计数器
第4章 逻辑VLSl
4.1 数字运算电路
4.1.1 加法运算
4.1.2 减法电路
4.1.3 乘法运算
4.2 时钟的发生与分配
……
第5章 半导体存储器
第6章 模拟VLSI
第7章 无线通信电路
第8章 VLSI的设计方法及构成方法
第9章 VLSI的测试
下篇 制造工艺
第10章 LSI的制造工艺及其课题
第11章 集成化工艺
第12章 平版印刷术
第13章 腐蚀
第14章 氧化
第15章 掺杂
第16章 淀积绝缘膜
第17章 电极和布线
第18章 后工序——封装
引用参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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芯片的奥秘：探寻微观世界的精密制造与智慧结晶 现代社会，信息洪流滚滚向前，智能设备触手可及，这一切的背后，都离不开一颗颗微小却功能强大的“大脑”——集成电路（Integrated Circuit，IC）。它们如同电子世界的神经中枢，驱动着我们生活的方方面面，从手机、电脑到汽车、飞机，乃至医疗设备和科研仪器，无不依赖于这些精密的设计与制造。本书旨在带领您深入探索集成电路的奇妙世界，揭示其从概念到实体的完整演进过程，理解这门看似高深莫测的学科背后所蕴含的科学原理、技术挑战与无限可能。 从零到一的艺术：集成电路的设计哲学 任何一项伟大的工程都始于清晰的设计理念。集成电路的设计，本质上是将庞大、复杂的功能分解为无数个微小的、可控的逻辑单元，再通过精妙的连接将它们有机地组合在一起，最终形成一颗能够执行特定任务的芯片。这个过程，如同 architect 绘制宏伟蓝图，只不过其尺度缩减至纳米级别。 本书将首先勾勒出集成电路设计的基本框架。我们将从最基础的数字逻辑门（如AND, OR, NOT门）出发，理解它们如何作为构建更复杂逻辑电路的基本砖块。接着，您将接触到时序逻辑的概念，了解触发器、寄存器以及计数器等如何实现数据的存储和处理。我们会详细阐述状态机（Finite State Machine，FSM）的设计原理，它是在硬件层面实现序列控制和数据流管理的关键。 随之而来的是对复杂数字电路设计的深入剖析。我们将探讨组合逻辑和时序逻辑的融合，了解如何设计算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）来执行数学运算，以及如何构建微处理器（Microprocessor Unit，MPU）或微控制器（Microcontroller Unit，MCU）的核心结构，如指令译码器、程序计数器和总线接口。此外，本书还将涵盖接口电路设计，例如如何设计同步和异步通信协议，以实现芯片与外部世界的有效交互。 模拟电路作为集成电路的另一重要分支，其设计同样充满智慧。我们将深入研究晶体管（Transistor）在模拟电路中的应用，从其放大和开关特性出发，讲解各种模拟模块的设计，如运算放大器（Operational Amplifier，Opamp）、滤波器（Filter）、混频器（Mixer）和振荡器（Oscillator）等。您将了解到如何通过精巧的电路布局和参数选择，来优化电路的增益、带宽、噪声和线性度等关键性能指标。 更进一步，我们将探讨数模混合信号集成电路（Mixed-Signal IC）的设计。这类芯片集成了数字和模拟电路，它们在信号处理、数据采集和通信系统中扮演着至关重要的角色。您将学习到模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter，DAC）的工作原理及设计挑战，理解它们是如何实现物理世界模拟信号与数字系统之间转换的。 值得强调的是，集成电路的设计并非孤立的纸上谈兵。我们将引入电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）工具的概念。EDA工具极大地提升了设计的效率和精度，从逻辑综合、布局布线到时序分析和功耗优化，它们是现代芯片设计不可或缺的助手。本书将简要介绍主流EDA工具的功能和基本工作流程，让您对设计过程有一个更直观的认识。 精雕细琢的工艺：从硅片到芯片的诞生之旅 令人惊叹的设计蓝图，最终需要通过一套极为复杂且精密的制造工艺才能化为现实。集成电路的制造，是将设计好的电路图形“打印”在硅片上，并赋予其电子功能的过程。这个过程涉及一系列物理和化学反应，对环境的洁净度、设备的精度和操作的规范性有着近乎严苛的要求。 本书将详细阐述集成电路制造的主流工艺流程——互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）工艺。我们将从最基础的材料开始，介绍高纯度硅晶圆的制备过程，理解其作为芯片载体的特殊性。 接下来，我们将步入光刻（Photolithography）的奇妙世界。光刻是集成电路制造中最核心也是最具挑战性的环节之一，它决定了芯片上电路图形的精度。您将了解紫外线（UV）光刻、深紫外线（DUV）光刻以及极紫外光刻（EUV）等不同代际的光刻技术，以及掩模版（Mask）的作用和制作。本书将深入解释光刻胶（Photoresist）的曝光、显影和蚀刻过程，以及如何通过多次光刻叠加，在硅片上形成复杂的电路层。 随后，我们将探讨薄膜沉积（Thin Film Deposition）技术。无论是介质层（如二氧化硅）的形成，还是导电层（如多晶硅、金属）的引入，都需要通过化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）、物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）等方法，在硅片表面形成精确控制厚度和成分的薄膜。 蚀刻（Etching）是去除不需要的材料，从而形成电路图形的关键步骤。本书将介绍干法蚀刻（如等离子体蚀刻）和湿法蚀刻的原理和应用，以及如何通过精确控制蚀刻速率和选择性，来获得期望的图形轮廓。 离子注入（Ion Implantation）是改变半导体材料导电特性的重要工艺。我们将解释如何通过高能离子的轰击，在硅片特定区域引入杂质原子（掺杂），从而形成P型和N型半导体区域，为晶体管的形成奠定基础。 金属化（Metallization）工艺则负责在芯片内部建立连接，形成导线，将各个器件连接起来，构成完整的电路。您将了解多层金属互连技术的原理，包括通孔（Via）的形成和金属布线，以及金属抗反射层（Anti-Reflective Coating, ARC）等辅助技术的应用。 除了上述核心工艺，本书还将触及集成电路制造中的其他重要环节，如化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP），它用于平坦化硅片表面，为后续层数的制造提供良好基础；以及封装（Packaging），即将制造完成的裸露芯片，通过引线连接到外部封装体，保护芯片并实现与电路板的电气连接。 挑战与未来：集成电路发展的永恒主题 集成电路的发展从未停止。每一个新的技术节点，都意味着更小的晶体管尺寸、更高的集成密度、更低的功耗和更快的运行速度。然而，随着尺寸的不断缩小，制造的难度和成本也在急剧增加，物理极限的挑战日益严峻。 本书将对当前集成电路制造所面临的主要挑战进行探讨。我们将关注摩尔定律（Moore's Law）的放缓，以及为应对这一趋势而出现的各种新材料、新结构和新工艺的探索，例如 FinFET（鳍式场效应晶体管）的出现，以及对纳米线、纳米片晶体管的研究。 此外，功耗管理也是现代集成电路设计的关键。随着芯片功能的日益强大，功耗的控制显得尤为重要，它直接关系到设备的续航能力和散热问题。本书将介绍低功耗设计技术，如门控时钟、动态电压和频率调整（DVFS）等，以及如何通过工艺和架构层面的优化来降低功耗。 本书还将展望集成电路的未来发展方向。随着人工智能、物联网（IoT）、5G通信等新兴技术的蓬勃发展，对高性能、低功耗、高集成度的芯片需求日益增长。我们将会探讨三维集成（3D Integration）的潜力，将多个芯片堆叠起来，实现更高的性能和更小的体积；以及先进封装技术（Advanced Packaging）的发展，如何通过创新封装方式来突破传统芯片设计的瓶颈。 本书的最终目标，是让您不仅了解集成电路的“是什么”，更能理解其“为什么”和“怎么样”。通过对设计理念的剖析、制造工艺的解析，以及对未来趋势的展望，希望能够激发您对这门汇聚了物理、化学、材料、计算机科学等众多学科精华的领域的兴趣，理解这微观世界如何孕育出驱动现代文明前进的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺》时，我原本是抱着一种好奇心，想看看这本书能否为我这个非专业人士勾勒出一个清晰的集成电路世界。我并非在电子工程领域深耕多年的技术专家，但对科技的进步总是充满着求知欲。翻开书页，首先映入眼帘的是其厚重的篇幅，这让我隐隐感到一丝挑战，但也激发了我深入探索的决心。我希望这本书能用一种相对易懂的方式，为我介绍集成电路究竟是如何从无到有，如何被设计出来，又如何通过复杂的工艺流程最终成为我们日常生活中无处不在的芯片。我期待能了解到芯片设计的核心理念，比如那些看起来密密麻麻的电路图背后蕴含的逻辑和原理，以及在制造过程中，那些纳米级别的精密操作是如何实现的。更重要的是，我希望能从中理解，为什么集成电路的发展速度如此之快，它的每一次迭代又带来了怎样的变革。这本书的命名非常直观，涵盖了“基础”、“设计”和“制造工艺”这三个关键环节，这让我对它能够提供系统性知识充满信心。我希望它不仅仅是罗列枯燥的技术名词，而是能通过生动的比喻、清晰的图示，甚至是一些历史发展的小故事，来帮助我建立起对这个复杂领域的整体认知。毕竟，对于大多数读者而言，理解“是什么”和“为什么”往往比掌握“怎么做”更重要，而这本书的标题，恰恰给了我这样的期待。

评分☆☆☆☆☆

我的背景是材料科学，对微观世界的物质特性和加工过程有着天然的关注点。《超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺》中的“制造工艺”部分，是我最想深入了解的内容。我希望这本书能从材料的角度，阐述集成电路制造过程中所使用的各种关键材料，比如高纯度的硅、各种金属薄膜、光刻胶等等。书中能否详细介绍这些材料的特性，以及它们在不同制造环节中的作用？例如，不同掺杂剂如何影响半导体的导电性能？光刻胶的感光原理是什么？金属蒸镀和溅射技术又有何区别？我尤其期待书中能够探讨，在如此微小的尺度下，材料的宏观性质和微观结构是如何相互影响的，以及如何通过精确控制材料的性能来达到设计要求。此外，我也想了解，在制造过程中，哪些环境因素（如温度、湿度、洁净度）对最终产品的质量有着至关重要的影响。如果这本书能为我提供一个关于集成电路制造材料和工艺的详尽视角，让我能够将材料科学的知识与电子工程的实际应用联系起来，那么它将是一本非常有价值的参考书。

评分☆☆☆☆☆

对于《超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺》这本书，我最大的期望在于它能否在我脑海中构建出一幅完整的芯片生产图景。我是一名对制造业流程非常感兴趣的观察者，我经常思考，那些我们每天使用的电子产品，比如手机、电脑，它们的核心部件——集成电路，究竟是如何一步步“炼”出来的。这本书的“制造工艺”部分，我尤其期待。我希望它能深入浅出地解释，从硅晶圆到最终封装完成的芯片，中间经历了哪些至关重要的步骤。比如，光刻技术是如何在微小的硅片上“雕刻”出复杂的电路图案的？蚀刻、沉积、掺杂这些过程又扮演着怎样的角色？我希望书中能有足够详细的图解和流程示意，让我能够直观地理解这些微观世界的精密操作。同时，我也希望这本书能告诉我，在如此精密的制造过程中，会遇到哪些挑战，需要克服哪些技术难关，以及这些挑战是如何被一步步解决的，这背后蕴含着怎样的智慧和创新。如果这本书能让我对“制造”这一环节有更深刻的认识，理解其背后的科学原理和工程挑战，那么它就非常有价值了。毕竟，很多时候，我们只看到了最终的产品，却很少去了解它们诞生的艰辛过程。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对计算机科学和硬件原理充满好奇心的爱好者，《超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺》这个书名，立刻吸引了我。我一直对信息技术的发展感到惊叹，而集成电路无疑是这一切的基石。我的兴趣点更多地在于“设计”这个环节。我希望这本书能为我揭示，一个集成电路的设计师是如何思考的？当他们面对一个功能需求时，是如何将其转化为具体的电路结构和逻辑门？这本书能否让我对数字逻辑、时序分析、电路布局布线这些概念有一个初步的了解？我期待它能用相对易懂的方式，介绍集成电路设计过程中所采用的一些基本方法和工具，比如EDA（电子设计自动化）软件在其中扮演的角色。我希望通过阅读这本书，能够对“从想法到芯片”的这个设计过程有一个宏观的把握，理解其中涉及到的各种权衡和优化。同时，我也会关注书中是否能够解释不同类型的集成电路，例如CPU、GPU、FPGA等，它们在设计理念和应用上有什么区别。总而言之，我希望这本书能点燃我对于集成电路设计艺术的好奇心，让我明白，每一个闪烁着微光的芯片背后，都凝聚着无数设计师的智慧和创造力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科技史和产业发展有着浓厚兴趣的读者，《超大规模集成电路——基础 设计 制造工艺》这个书名，让我看到了了解现代科技演进脉络的可能。我更关注的是“基础”和“制造工艺”之间的关联，以及它们如何共同推动了集成电路产业的蓬勃发展。我希望这本书能从集成电路的最基本概念讲起，比如半导体的物理特性，PN结的工作原理，MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）这样的基本器件是如何工作的。在理解了这些最基础的原理之后，我希望能够看到，这些基础知识是如何被应用到更复杂的集成电路设计和制造中的。尤其是“制造工艺”这部分，我期待它能展示出集成电路制造技术是如何随着时间推移而不断进步的，例如从早期几微米的工艺到现在纳米级别的工艺，这种巨大的飞跃背后有哪些关键的技术突破？书中有没有提及摩尔定律？它又是如何被一次次地“实现”的？我希望这本书能让我了解到，集成电路产业的发展并非一蹴而就，而是建立在深厚的科学理论基础和持续的技术创新之上。如果它能为我梳理出这条技术演进的清晰脉络，那么这本书对我而言将非常有意义。