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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030347138

商品編碼：29519308039

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

圖書基本信息
圖書名稱	科技時代的先鋒:半導體麵麵觀
作者	〔日〕菊地正典史蹟、譚毅
定價	39.80元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030347138
齣版日期	2012-07-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.159Kg

內容簡介

在我們生活的世界中，各種各樣形形的事物和現象，其中都必定包含著科學的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解的。麵對未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形的科學”趣味科普叢書，把我們身邊方方麵麵的科學知識活靈活現、生動有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學知識！ 筆記本電腦中CPU的存儲功能當然不必說瞭，從先進的智能傢電到高性能的汽車，幾乎所有的設備中都必不可少半導體器件和集成電路。正是技術人員們無窮的創意、智慧和辛勤，我們纔享受到瞭如此的科技，就讓我們從這些豐富的彩圖當中來瞭解一下半導體以及這其中凝結著的人類智慧吧！ 本書適閤青少年讀者、科學愛好者以及大眾讀者閱讀。

作者簡介

史蹟 1984年畢業於大連理工大學金屬材料專業，1997年獲東京工業大學金屬工學博士學位，2004年任東京工業大學材料工學副教授，2012年4月升任教授至今。現從事金屬物理、功能材料、結構分析等材料科學的研究。 譚毅 1993年3月獲東京工業大學金屬工學博士學位，1997年與2001年分彆在日本超高溫材料研究所和美國加利福尼亞大學洛杉磯分校任研究員，2009年受聘於大連理工大學，任材料學院教授、能源研究院副院長至今。現從事冶金法提純多晶矽材料、薄膜材料、高溫材料等新能源材料的研究。

目錄

第1章 半導體基礎 001 介於導體和絕緣體之間的物質——半導體 002 半導體也有很多種① 半導體的種類 003 半導體也有很多種② 半導體的驕子——矽 004 固態矽的三種形態 單晶、多晶、非晶 005 矽半導體內的電傳導① 自由電子導電的n型矽 006 矽半導體內導電的物質② 空導電的p型矽 007 半導體中的電子和空是如何運動的 能帶和能帶理論① 008 半導體中的電子和空是如何運動的 能帶和能帶理論② 009 具有與矽不同特徵的半導體 由2種以上元素構成的“化閤物半導體” COLUMN 氧化物半導體和有機半導體 第2章 半導體器件 010 能阻礙電流流動的電阻 半導體製造的“電阻元件” 011 能暫時儲存電的電容 半導體製造的“電容元件” 012 使電流單嚮流動的器件 pn結二極管 013 把光變成電的半導體器件 光電二極管 014 把電變成光的半導體器件 發光二極管 015 通信和存儲方麵的廣泛應用 半導體激光 016 晶體管是什麼 代錶性晶體管的種類 017 以電子作為載流子的MOS晶體管 n溝道型 018 以空作為載流子的MOS晶體管 p溝道型 019 讓移動設備成為可能 CMOS 020 用pn結作為柵極的晶體管 JFET 021 利用肖特基柵極的晶體管 MESFET 022 利用電子與空的晶體管 雙極型晶體管 COLUMN 晶體管的誕生 第3章 半導體集成電路——邏輯電路 023 將電子元器件和綫路製作在半導體電路闆上 集成電路 024 各種各樣的IC 根據結構、基闆、信號不同而不同 025 芯片上能夠裝多少個元件 根據集成度進行的MOS-IC分類 026 IC都有什麼樣的功能 按功能對MOS-IC分類 027 邏輯電路的數學基礎 布爾代數 028 邏輯電路的基本組成要素“門電路”① NOT電路 029 邏輯電路的基本組成要素“門電路”② OR電路 030 邏輯電路的基本組成要素“門電路”③ AND電路 031 進行加法運算的電路 加法電路 032 進行減法運算的電路 減法電路 033 比較判斷信號大小的電路 比較電路和異或電路 034 實現作為計算機大腦功能的IC MPU 035 實現微機功能的IC MCU 036 處理數字信號的特殊處理器 DSP 037 根據使用者、用途不同而被專用化的IC ASIC 038 用戶可自己變更功能的邏輯電路 可編程邏輯器件PLD 039 在IC芯片上實現係統功能 係統LSI 040 被稱作電子眼的IC CCD COLUMN 早的電子計算機 第4章 半導體集成電路——存儲器 041 暫時記錄數據的電路 觸發器和暫存器 042 記憶信息的半導體的結構 043 計算機的主要存儲器 DRAM 044 不需要保存過程的高速存儲器 SRAM 045 製造階段記錄數據的存儲器 掩模式隻讀內存 046 切斷電源也可以持續記憶的存儲器 閃存 047 相同數量的存儲單元記憶容量增加 多值內存 COLUMN 微型化的指導原理——定標原理 第5章 IC的開發和設計 048 IC開發流程 從市場調查到上市 049 IC的分層設計 從係統設計到版圖設計 050 關於 IC的元件尺寸與位置關係的規則 設計標準 051 設計IC的結構和電特性 設備設計 052 設計IC的製造方法 流程設計 COLUMN 半導體業的分化 第6章 矽晶片的製作方法 053 矽元素無處不在 054 多晶矽是矽石經還原、轉化、蒸餾而成的 055 使單晶矽棒生長的CZ法 056 單晶棒切片以及磨麵加工 057 以毒製毒 晶體吸雜 058 矽晶片派生物 外延生長晶片和SOI COLUMN 矽晶片的性能要求 第7章 IC的製作方法①——前工序 059 IC的整體製造過程概觀 前工序和後工序 060 原件形成前工序的前半部分① FEOL 061 原件形成前工序的前半部分② FEOL 062 配綫形成前工序的後半部分 BEOL 063 導體、絕緣體、半導體的薄膜形成技術 成膜工程 064 把掩膜形式轉變成晶片 光刻技術 065 材料膜腐蝕去除 蝕刻法 066 半導體裏加入雜質 熱擴散和離子注入 067 各種熱處理的作用 推進、迴流、退火 068 晶片錶麵完全平整化 CMP 069 清潔晶片 清洗 070 判定晶片上芯片的優劣 晶片檢測和修飾 COLUMN 淨化車間 第8章 集成電路的製作方法②——後工序 071 把晶圓切割成一個個芯片 切割 072 芯片封裝 安裝 073 芯片電極和包裝接綫柱的連接 金屬絲焊接 074 芯片封裝 密封 075 封裝接綫端識彆IC 引綫鍍金、蓋印、成形 076 包裝的種類 通孔安裝和錶麵安裝 077 IC的形狀和特性檢測 檢查和分類 COLUMN IC的可靠性和篩選 第9章 半導體技術 078 矽晶圓的大尺寸化 下一代晶圓是450mm 079 MOS晶體管高速化 應變矽技術 080 新結構MOS晶體管 被稱作終的晶體管結構 081 光刻技術的未來① 浸沒式曝光和雙重曝光 082 光刻技術的未來② EUV 083 光刻技術的未來③ ML2和納米壓印 084 的功能存儲器可以實現嗎① 功能存儲器的候選技術 085 的功能存儲器可以實現嗎② 強電介質存儲器和磁性存儲器 086 的功能存儲器可以實現嗎③ 相變存儲器和可變電阻式存儲器 087 新材料引進帶來的突破① 高-k柵極絕緣膜和金屬柵極 088 新材料引進帶來的突破② DRAM高容量膜和低-k層間絕緣膜 COLUMN “More Moore”和“More than Moore” 參考文獻 譯後記

編輯推薦

在我們生活的世界中，各種各樣形形的事物和現象，其中都必定包含 著科學的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你 還一知半解的。麵對未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待 呢？！“形形的科學”趣味科普叢書，把我們身邊方方麵麵的科學知識活靈 活現、生動有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學知識！

文摘

序言

暫無相關內容

《光流織就的未來：從矽基到無限的可能性》 在這信息爆炸、技術迭代日新月異的時代，一股無形卻又無處不在的力量，正在深刻地塑造著我們生活的方方麵麵。它隱匿在智能手機的流暢滑動中，驅動著自動駕駛汽車的精準導航，支撐著人工智能的飛速發展，更點亮瞭虛擬現實的璀璨世界。這股力量，正是由半導體技術所構築的基石，它如同一張張精密的“光之網”，將數據轉化為思想，將指令轉化為行動，將數字世界與物理世界無縫連接。 《光流織就的未來：從矽基到無限的可能性》並非僅僅是對某個特定技術分支的淺嘗輒止，而是試圖為讀者打開一扇通往半導體世界深邃奧秘的大門。它不拘泥於冰冷的技術術語，而是以一種更加宏觀、更加人性化的視角，去探索半導體産業的演進脈絡、核心驅動力及其對人類社會未來走嚮的深遠影響。本書將帶領讀者穿越時空，從半導體技術的萌芽階段齣發，追溯那些奠定行業基石的偉大發現與創新，感受科學傢們在實驗室裏燃燒的智慧火花。我們將看到，一顆顆微小的矽片，是如何在精密的工藝下，被賦予強大的計算能力，成為現代文明不可或缺的“大腦”。 本書的核心章節將深入剖析構成半導體技術“韆麵”的各個重要組成部分。我們不會局限於某個單一的産品或應用，而是力求展現一個更加立體、更加全麵的圖景。 第一部分：文明的基石——半導體原理與發展曆程 在此部分，我們將從最基礎的層麵開始，解釋半導體為何具有如此神奇的電子特性。我們將深入淺齣地講解晶體管的工作原理，揭示二極管、集成電路等核心器件的誕生如何徹底改變瞭電子技術的麵貌。我們會迴顧從真空管到固態器件的跨越，再到摩爾定律的驅動下，集成電路尺寸不斷縮小、性能不斷提升的輝煌曆程。這不僅僅是技術進步的史詩，更是人類智慧不斷挑戰極限的縮影。我們還會探討早期半導體産業的發展，那些充滿創新與探索精神的先驅者們，是如何憑藉著對科學的執著，一點點鋪就瞭通往數字時代的道路。 第二部分：萬象之源——半導體材料與製造工藝的精密藝術 矽，這個被譽為“21世紀的石油”的元素，為何能夠成為半導體産業的寵兒？本書將詳細解讀矽的獨特性質，以及其他關鍵半導體材料，如鍺、砷化鎵等，在不同應用場景下的優勢與挑戰。更重要的是，我們將聚焦於半導體製造的“心跳”——那一套精密到極緻的工藝流程。從光刻、刻蝕、薄膜沉積到離子注入，我們將一步步揭示這些復雜工序的科學原理和技術難點。讀者將瞭解到，一塊指甲蓋大小的芯片，背後凝聚瞭多少納米級的精準控製，多少毫秒級的快速響應，多少次高難度的化學與物理交融。我們將探討當前製造工藝麵臨的極限挑戰，以及科學傢們正在積極探索的新型材料和製造技術，為未來的技術突破埋下伏筆。 第三部分：驅動世界的“芯”——半導體器件的多元應用 半導體技術並非孤立存在，它滲透到我們生活的每一個角落。本書將詳細梳理半導體器件在各個領域的廣泛應用，展現其作為“萬物之芯”的強大驅動力。 計算的引擎： 從桌麵電腦到服務器，從智能手機到物聯網設備，CPU、GPU、FPGA等高性能計算芯片的演進，是半導體技術最直觀的體現。我們將解析這些芯片如何實現並行計算、圖形處理和邏輯編程，為大數據分析、科學計算和人工智能提供強大的算力支撐。 通信的脈搏： 5G、Wi-Fi、藍牙，這些無處不在的無綫通信技術，都離不開高性能的射頻芯片、基帶處理器和射頻前端模塊。本書將探討這些芯片如何實現高效的數據傳輸，連接日益增長的數字世界。 感知的眼睛與耳朵： 圖像傳感器（CMOS、CCD）、MEMS傳感器（加速度計、陀螺儀、壓力傳感器）等，它們賦予電子設備“感知”世界的能力，讓智能手機能夠拍照，讓無人機能夠定位，讓智能傢居能夠響應。我們將揭示這些傳感器背後的微電子技術。 能源的轉換與存儲： 功率半導體（IGBT、MOSFET）是電力電子領域的核心，它們在電動汽車、新能源發電、智能電網等領域扮演著至關重要的角色。本書還將探討閃存、DRAM等存儲芯片，它們是信息時代的“記憶庫”，支撐著海量數據的存儲和訪問。 人工智能的加速器： 隨著人工智能的蓬勃發展，專門為AI設計的AI芯片（ASIC、NPU）應運而生，它們在深度學習、神經網絡的推理和訓練中展現齣驚人的效率。我們將深入瞭解這些芯片如何顛覆傳統的計算模式。 第四部分：未來圖景——半導體産業的挑戰與機遇 半導體産業正站在一個前所未有的十字路口。本書將前瞻性地分析當前産業麵臨的嚴峻挑戰，包括日益增長的研發成本、復雜的全球供應鏈、地緣政治的影響，以及技術發展的瓶頸。然而，挑戰與機遇並存。我們將深入探討未來半導體技術的發展方嚮，例如： 超越摩爾定律的探索： 隨著晶體管尺寸接近物理極限，後摩爾定律時代的創新路徑，如三維堆疊（3D IC）、異構集成、存內計算（In-memory Computing）等，將如何突破現有瓶頸。 新材料的崛起： 除瞭矽，氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）等寬禁帶半導體材料，正以其優異的性能，在高溫、高頻、高壓領域展現齣巨大的潛力，引領著下一代電力電子和射頻技術的發展。 量子計算的曙光： 量子計算機的齣現，有望解決經典計算機無法企及的復雜計算問題。本書將探討半導體技術在量子計算中的關鍵作用，以及它所帶來的顛覆性機遇。 生物與半導體的融閤： 生物傳感器、神經形態芯片等，預示著半導體技術與生命科學的深度結閤，將為醫療健康、腦機接口等領域帶來革命性的突破。 可持續發展與綠色芯片： 隨著全球對環境問題的關注，低功耗、環保型半導體材料和製造工藝的研發，將成為産業發展的重要方嚮。 《光流織就的未來：從矽基到無限的可能性》的目標，是讓每一個讀者都能理解半導體技術的重要性，感受它所蘊含的科學之美，並對其未來發展産生深刻的洞察。本書將以嚴謹的學術態度為根基，但以通俗易懂的語言為媒介，力求將枯燥的技術概念轉化為引人入勝的故事。我們相信，理解半導體，就是理解我們正在邁嚮的未來。這本書，是獻給所有對科技充滿好奇，對未來充滿憧憬的探索者。它不僅僅是一本關於芯片的書，更是一本關於人類智慧、創新精神以及如何用微小的粒子構築宏大未來的書。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於“未來趨勢”的探討部分，展現齣瞭一種超越一般行業分析的深刻洞察力。它不僅僅是簡單地羅列摩爾定律的延續性，而是深入剖析瞭當前物理極限對計算範式帶來的挑戰。作者非常犀利地指齣瞭傳統CMOS架構在功耗和散熱方麵麵臨的瓶頸，並且沒有停留在理論層麵，而是詳細評估瞭新興技術如量子計算、類腦計算以及新型存儲器（MRAM、RRAM）在剋服這些挑戰中的潛力與實際工程化難度。我尤其欣賞它對供應鏈全球化風險的分析。這種宏觀的視角，將半導體産業從一個純粹的技術領域提升到瞭地緣政治和經濟安全的高度來審視，使得這本書的價值遠超一般的技術手冊。它不是在預測，而是在建立一個多維度的分析框架，讓讀者能夠理解為什麼某些技術路綫被選中，而另一些被暫時擱置。這種既紮實又具有前瞻性的論述，讓人在閤上書本後，對未來幾年科技競爭的焦點有瞭更清晰的判斷。它不是在提供答案，而是在提供一套思考世界運行邏輯的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就帶著一種厚重感，讓人覺得這不是一本泛泛而談的科普讀物。我最欣賞它在梳理曆史脈絡上的那種細緻入微。它並沒有直接跳到最新的芯片製造工藝，而是花瞭相當大的篇幅去追溯那些被遺忘的早期晶體管實驗者和那些奠定理論基礎的物理學傢們。閱讀過程中，我仿佛跟著作者一起穿越迴瞭那個充滿硝煙和激情的時代，那種知識從無到有、從理論到實踐的艱辛曆程，被描繪得淋灕盡緻。比如，它詳細對比瞭不同材料在早期半導體器件中的應用嘗試，從鍺到矽的轉變，不僅僅是材料的替換，更是對整個産業生態的重塑。書中對於關鍵專利爭奪戰的描述，更是精彩絕倫，那種商業博弈與科學突破交織的戲劇性，遠比教科書上的描述要生動得多。我特彆喜歡它探討早期學術界如何與快速崛起的工業界進行互動與摩擦，這種跨界交流産生的火花，是推動技術爆炸的真正內在驅動力，這一點在其他同類書籍中很少能看到如此深入的剖析。那種對“先行者”的尊重和對曆史細節的還原，使得這本書讀起來非常有質感，讓人對半導體這個看似冰冷的科技領域，産生瞭濃厚的“人情味”和曆史厚度。

評分☆☆☆☆☆

這本書在語言風格上呈現齣一種獨特的“冷靜的激情”。作者的文字功底很紮實，遣詞造句既有學術的嚴謹性，又不失文學作品的張力。在描述那些關鍵的發明時刻時，比如晶體管的發明或者集成電路的誕生，文字中流露齣的那種對人類智慧的贊嘆是顯而易見的，但這種贊嘆是剋製的，是建立在充分的事實基礎上的，沒有絲毫的誇張或煽情。舉例來說，書中對材料科學的描述，即便是最晦澀的半導體物理名詞，經過作者的梳理，也仿佛被賦予瞭生命和目標。它成功地做到瞭將“科學的嚴謹”與“故事的吸引力”完美融閤。我發現自己甚至會因為某個實驗細節的精妙設計而感到由衷的愉悅，這種閱讀體驗是非常難得的。它讓讀者感覺到，閱讀科學史和技術發展史，可以是一種純粹的美學享受，而不是一項艱苦的智力任務。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和排版的角度來看，這本書的製作水準也絕對是頂級的。紙張的質感非常適閤長時間閱讀，墨跡清晰，細節之處可見匠心。特彆是那些關於芯片內部結構和晶圓廠內部環境的插圖和照片，清晰度極高，對於理解微觀世界的復雜結構至關重要。很多書籍為瞭節省成本會使用低質量的插圖，但這本書在這方麵毫不妥協，使得那些抽象的微電路圖和復雜的工藝流程圖都變得易於理解。另外，書後的索引和術語錶做得非常詳盡，這對於需要經常查閱特定概念的讀者來說，簡直是福音。這錶明瞭齣版方在對待一本嚴肅的技術專著時所抱持的專業態度。這本書的整體呈現，傳遞齣的信息是：這是一部值得被珍藏和反復研讀的典範之作，它不僅是知識的載體，也是工藝美學的體現。它放在書架上，本身就是一種無聲的宣言。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得非常精準，它巧妙地平衡瞭技術深度和大眾可讀性。我作為一個對電子工程隻有基礎瞭解的門外漢，起初還有些擔心那些關於能帶理論和摻雜過程的描述會讓我望而卻步。然而，作者采用瞭一種非常巧妙的“類比教學法”，將抽象的物理概念轉化為生活中常見的事物進行解釋，比如用“交通堵塞”來比喻電子空穴的遷移，一下子就清晰瞭許多。更令人稱道的是，它在介紹復雜的製造流程時，沒有陷入堆砌專業術語的泥潭，而是通過流程圖和詳細的步驟分解，讓讀者清晰地看到一塊矽片是如何一步步“生長”成復雜集成電路的。尤其是對光刻技術的介紹部分，那種對精度和潔淨度的極緻追求，讀來令人肅然起敬。它沒有止步於描述“是什麼”，而是深入探討瞭“為什麼必須這樣”。這種層層遞進的結構，使得讀者在獲得知識的同時，還能理解技術選擇背後的工程約束和經濟考量。閱讀體驗非常流暢，每一次翻頁都像是在解開一個新的謎團，充滿瞭發現的樂趣，完全沒有那種硬邦邦的“教材感”。