集成电路ESD防护设计理论、方法与实践

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韩雁等 著
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店铺: 科学出版社旗舰店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030413888
商品编码:29592738852
包装:平装
开本:16
出版时间:2014-07-01
页数:215
字数:282000

具体描述



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集成电路ESD防护设计理论、方法与实践
曾用价 88.00
出版社 科学出版社
版次 1
出版时间 2014年07月
开本 16
作者 韩雁等
装帧 平装
页数 215
字数 282000
ISBN编码 9787030413888


内容介绍
随着集成电路(IC)制造工艺的不断发展以及芯片复杂度的不断提升,IC的静电放电(ESD)防护设计需求日益增长,设计难度也越来越大,传统的ESD设计技术己不能很好地满足新型芯片的ESD防护要求。本书系统深入地阐述了IC的ESD防护设计原理与技术,内容由浅入深,既涵盖了ESD防护设计初学者需要了解的入门知识,也为读者深入掌握ESD防护设计技能和研究ESD防护机理提供参考。

目录
目录
前言
第1章 绪论
1.1 ESD现象 1
1.2 ESD对芯片的威胁 2
1.3 ESD防护种类 3
1.4 ESD防护研究发展和现状 5
参考文献 7
第2章 ESD测试标准和方法 9
2.1 概述 9
2.2 ESD主要模型及其测试方法 9
2.2.1 人体模型 9
2.2.2 机器模型 12
2.2.3 充电器件模型 13
2.2.4 IEO模型 14
2.2.5 人体金属模型 16
2.3 TLP测试标准和方法 17
参考文献 20
第3章 ESD防妒原理 22
3.1 ESD的防护和评估 22
3.2 器件级ESD防护方法 24
3.3 电路级ESD防护方法 35
3.4 系统级和板级卫SD防护方法 41
参考文献 43
第4章 纳米集成电路ESD防护设计和实例分析 44
4.1 概述 44
4.2 纳米集成电路ESD可靠性 46
4.3 纳米集成电路ESD防护目标 51
4.4 纳米集成电路ESD防护方法和实例 54
4.5 纳米集成电路ESD防护出十的版图优化 64
参考文献 67
第5章 射频集成电路ESD防护设计和实例分析 70
5.1 概述 70
5.2 射频集成电路ESD防护器件的评估方法 74
5.3 射频ESD防护器件的评估和优化 78
5.3.1 工极管的评估和优化 78
5.3.2 GGNMO蜡件评估 81
5.3.3 SCR器件的评估和优化 82
5.3.4 ESD椿件综合性能对比 85
5.4 射频电路-ESD协同设计 88
5.5 射频集成电路ESD防护案例 92
参考文献 95
第6章 高压功率集成电路ESD防护设计和实例分析 99
6.1 概述 99
6.1.l 高原ESD的防护目标 100
6.1.2 高压ESD防护方案 101
6.2 高压BCD工艺ESD自防护设计 102
6.2.1 高压nLDMOS的自防护设计 103
6.2.2 高压nLDMOS 的ESD防护特性 104
6.2.3 体扩展技术和版图布置 106
6.2.4 体扩展技术的ESD特性 107
6.3 高压BCD工艺ESD外防护设计 109
6.3.1 nLDMOS防护设计 109
6.3.2 LDMOS-SCR防护器件 112
6.3.3 nLDMOS-SCR的ESD防护特性 113
6.3.4 高维持电压技术 118
参考文献 122
第7章 CDM及HMM的防护方法和实例分析 125
7.1 CDM的防护方法 125
7.1.1 用于评估CDM的VFTLP方法 126
7.1.2 用于评估CDM的VFTLP_VT方法 127
7.2 CDM的ESD防护实例分析 128
7.3 HMM的ESD防护方法 135
7.4 HMM的ESD防护实例分析 135
参考文献 140
第8章 ESD防妒器件设计的TCAD工具及其仿真流程 142
8.1 工艺和器件TCAD仿真软件的发展历程 142
8.2 工艺和器件仿真的基本流程 143
8.3 TSUPREM-4/MEDICI的仿真示例 146
8.3.1 半导体工艺仿真流程 146
8.3.2 从工艺仿真向器件仿真的过渡流程 149
8.3.3 半导体器件仿真流程 151
8.4 ESD防护器件设计要求及其TCAD辅助设计方法 155
8.5 利用瞬态仿真对ESD防护器件综合性能的评估 157
8.5.1 TClAD评估基本设置 158
8.5.2 敏捷性评估 158
8.5.3 鲁棒位评估 159
8.5.4 有效性评估 161
8.5.5 透明性评估 10
8.5.6 ESD总体评估 163
参考文献 164
第9章 ESD防妒器件仿真中的关键问题 166
9.1 ESD仿真中的物理模型选择 166
9.2 热边界条件的设定 170
9.3 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案 172
9.4 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响 177
9.5 二次击穿电流的仿真 181
9.5.1 现有方法的局限性 181
9.5.2 单脉冲TLP波形瞬态仿真方法介绍 182
9.5.3 多脉冲TLP波形仿真介绍 183
参考文献 187

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第1章 绪论
  1.1 ESD现象
  静电放电(Electro Static Discharge,ESD)是指两种带不同电荷的物体相互靠近时,两者之间的绝缘介质被电场击穿形成导电通路,使得电荷发生转移中和,或者带不同电荷的物体直接接触使电荷转移中和。在这两种情形中,发生ESD的前提是物体带静电。物体起电的类型有多种,主要包括国体起电、粉体起电、液体起电、气体起电、人体起电。固体起电主要包括破裂起电、感应起电、压电起电、热电起电、剥离起电、喷电起电、吸附起电等;粉体起电主要是指在粉体运输过程中,粉体粒子和管道内壁发生碰撞和摩擦,从而带上电荷;液体起电主要是指液体中的带电粒子形成的边界层由于力学作用而分离,从而导致静电起电,单纯的气体一般情况下不会起电,气体起电主要是指气体中悬浮的固体或液体微粒在与管道摩擦或相互摩擦时起电,闪电的电荷就是气流在雷雨云中由于水分子的摩擦和分解产生的;人体也能起电,主要是因为人体本身是静电导体,而鞋袜通常是由静电绝缘材料制成的,所以人体起电后的电荷会暂时存储。
  形成ESD的另一个原因就是电场感应。当带电物体靠近与地绝缘的导体时,就会在导体表面感应出极性相反的电衔。导体的整体仍保持电中性,因而不同区域就会带上不同的电荷。尽管导体整体还保持电中性,但如果能形成一条导通路径,那么也会发生电荷的转移。一个带正电荷物体靠近一个导体,形成到地的导电通路后电荷转移如图1.1所示。
  图1.1电场感应引起的电荷转移示意图
  在人类的发展历程中,各种不同类型的静电放电时刻可能会带来严重的后果。早在原始社会便有因闪电而引起森林大火迫使人类不断迁徙的情况;现代化工业崛起后,ESD现象与人们生活的交集日益变太,由ESD引起的事故屡见不鲜。迄今为止,世界上有数十颗卫星因ESD而发生故障,阿波罗1号载人宇宙飞船在一次发射演习中,航天棒因ESD引发了起火和爆炸,3名字航员丧生,1969年,在不到一个月的时间里,荷兰、挪威、英国有3艘20力A吨级的油轮因为ESD而相继发生爆炸。
  虽然以上情况都是一些极端的现象,但在日常生活中,ESD的例子也是随处可见。例如,接触金属门把手时的轻微麻痹感,或者脱毛衣时的小电火花。人体一般会带上几千伏的静电压,但由于人体对静电压不敏感,所以一般不会察觉。然而,ESD却给集成电路行业造成了极大的损失。表1.1列举了在不同的湿度下,一些常见的产生静电的活动和相应的静电电压,也给出了0.18um 1.8V CMOS工艺下MOS管栅氧的厚度、静态击穿电压以及瞬态击穿电压。对比一下常见的静电电压和器件栅氧的击穿电压可以发现,两者有几个数量级的差距,这很好地说明了集成电路产品在没有进行适当的ESD防护设计的情况下,一些常见行为(如手触碰芯片)就会使芯片失效。由此可见,集成电路产品ESD防护的重要性。
  表1.1常见的静电电压
  人体可以感知的静电因人而异,一般情况下,3500V左右0.18um 1.8V CMOS的栅氧厚度为5-7A,静态击穿电压为3-4V,瞬态击穿电压为5-7V。
  1.2 ESD对芯片的威胁
  在集成电路芯片的制造、运输、使用过程中,芯片的外部环境或者内部结构会积累一定量的电荷。当这些芯片的引脚与地形成通路时,积累的电荷就会发生转移,瞬间通过集成电路内部的峰值电流可以达到数安培,这个瞬态大电流值足以将芯片烧毁[2-3]。研究调查表明,电应力和ESD问题是引起集成电路产品失效的*主要原因。图1.2所示为集成电路产品失效机理的分析,可以发现约有58%的电子元件失效是由电应力和ESD引起的[4]。据相关统计,在微电子领域因ESD造成的危害损失每年高达约100亿美元气美国的RyneC.A11en研究表明,在ESD防护中每投入1美元,其回报达到95美元,即回报率为95:1间。这些数据充分说明了采取ESD防护措施的必要性,它可以有效地提高产品的可靠性。
  图1.2集成电路产品失效原因比例
  正因为ESD对集成电路造成的威胁十分严重,所以ESD物理机制的研究越来越受到世界各国的重视,国内外各大集成电路设计公司和代工厂都把ESD问题提到了战略高度。然而,ESD在不同工艺下的不可移植性和仿真的不准确性使得ESD防护设计变得越来越艰难。
  1.3 ESD防护种类
  要减少甚至消除ESD对微电子领域的危害,首先要对相关机理有深入的了解。ESD引起的失效模式可分为3种:①硬失效,物质损伤或毁坏;②软失效,逻辑功能的临时改变;③潜在失效,时间依赖性失效。目前,潜在失效仍然是*具争议的一种ESD损伤类型。对于潜在失效存在两种观点:一些学者认为虽然潜在失效是可能的,但只有非常低的发生概率,而另一些学者则认为ESD引起半导体器件损伤使器件立即失效的概率约为10%,因而约90%的器件存在潜在失效的可能。
  引起这些失效的因素可分为热失效和电失效。热失效是指ESD事件发生时,局部产生几安培到儿十安培的大电流,虽然持续的时间为几纳秒到几百纳秒,但产生的大量热量会使局部的金属互连线熔化或使芯片出现热斑,从而引起二次击穿。电失效是指施加在栅氧化层上的电压形成的电场强度大于其介电强度,导致介质击穿或表面击穿。
  针对上述ESD损伤机理.ESD防护可以从3个不同的层面进行:①从源头上防止静电的产生,减少甚至消除静电的累积;②片外ESD防护,即利用外围器件来保护芯片,使其免受ESD伤害;③片上ESD防护,即将ESD防护电路集成到芯片上,提高芯片自身的防护能力。
  对于第*个层面,有以下几种常用的实现方式;控制静电荷的产生与积累,防止危险静电源的形成;使用静电感度低的物质,降低具体场所由于静电造成的危害程度;采用综合防护技术,防止ESD能量耦合。具体的防护措施如下。
  (1)通过防静电工作服、手腕带、导电鞋和地垫等实现良好的人体接地,将人体产生的静电及时导出,防止静电累积。
  (2)在绝缘材料表面增加亲水性高的化学涂层,使静电电荷平均分布并能够及时导出。
  (3)增加环境得度,使物体上的静电通过空气逐渐导出,减少静电累积。湿度越高,物体上的静电泄漏越快,当相对湿度大于65%时,很难形成静电危害源。
  (4)在芯片的存储和运输过程中,将其放进屏蔽容器内,防止外静电场的影响,同时保证芯片在容器内活动时不会产生静电。
  (5)使用离子产生播中和异性离子、斥走同性离子。
  对于第二个层面,可以用陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、多层变阻器(Multi-Layer Varistor,MLV)和瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppresser,TVS)等外围器件来保护芯片免受ESD伤害。MLV是一种基于ZnO的压敏陶瓷材料,其工作原理是利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极时,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。MLV在众多领域得到了广泛应用,如于机、机顶盒、复印机的片外ESD保护。TVS通常并联于被保护电路,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩击穿,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。
  第三个层面中的片上ESD防护是*为重要的,因为上述这些方法且然有一定的效果,但并不能从本质上提高集成电路产品的ESD防护能力。特别是第*个层面只能用于芯片的制造、保存和运输过程中,不能用于终端产品。很难想象在使用计算机、手机等电子产品时穿戴防静电工作服、手腕带、导鞋会是怎样每个场景。因此加强芯片本身对ESD的防护能力,即提高集成电路产品的片上防护能力势在必行。片上ESD防护利用集成在芯片内部的ESD防护单元实现,当ESD事件发生时,它能够保护内部电路免遭烧毁。与片外ESD防护相比,片上ESD防护的优点
《精密电子系统可靠性工程导论》 前言 在当今飞速发展的电子技术浪潮中,电子产品的性能和集成度不断攀升,然而,与之伴随的是对系统可靠性前所未有的严峻挑战。从微观的半导体器件到宏观的复杂电子系统,任何一个环节的失效都可能导致严重的后果,影响产品的使用寿命、功能正常性,甚至对人身安全和财产造成威胁。因此,深入理解并掌握电子系统可靠性工程的理论、方法与实践,对于确保现代电子产品的市场竞争力、用户满意度以及社会效益至关重要。 本书旨在为读者提供一个系统、全面且深入的电子系统可靠性工程导论。我们不聚焦于特定类型器件的防护,而是将视野拓展至整个电子系统的生命周期,从设计之初的理念孕育,到器件的选用与集成,再到制造过程的质量控制,直至系统运行维护和报废处理的全过程。我们将探讨如何从根本上构建高可靠性的电子系统,如何规避潜在的失效风险,以及在发生失效时如何有效地进行分析与改进。 本书的内容编排紧密围绕电子系统可靠性工程的核心要素展开,力求在理论深度和实践指导之间取得平衡。我们期望读者在阅读完本书后,能够建立起一套系统性的可靠性思维框架,掌握分析和解决复杂可靠性问题的基本工具和方法,并将所学知识融会贯通,应用于实际的电子系统设计、制造和管理工作中,从而显著提升电子产品的整体可靠性水平。 第一章:电子系统可靠性工程概述 本章将为读者构建电子系统可靠性工程的宏观认知。我们将首先定义“可靠性”的概念,明确其在不同应用领域的重要性,例如航空航天、医疗器械、汽车电子、消费电子以及工业自动化等。在此基础上,我们将深入探讨可靠性工程在电子产品全生命周期中的角色和价值,以及它与质量管理、风险管理等相关工程学科之间的联系与区别。 我们将介绍可靠性工程的基本目标,包括提高产品的可用性、延长使用寿命、降低维护成本、确保安全性等。同时,本章也将概述可靠性工程的历史发展脉络,以及当前在技术变革和市场需求驱动下,电子系统可靠性工程所面临的新挑战和发展趋势。最后,我们将简要介绍本书后续章节将要深入探讨的主要内容,为读者梳理学习脉络。 第二章:可靠性基础理论与模型 本章将深入讲解电子系统可靠性的基础理论和核心数学模型。我们将从概率论和统计学的基础知识出发,介绍可靠性的基本参数,如失效率(Failure Rate)、平均无故障时间(MTTF/MTBF)、平均修复时间(MTTR)以及可用度(Availability)等,并详细阐述它们之间的相互关系。 我们将重点介绍几种常用的可靠性分布模型,包括指数分布、威布尔分布、伽马分布等,分析它们各自的适用场景和参数解释。读者将学习如何根据实际数据选择合适的分布模型,并利用这些模型来预测产品的可靠性性能。 此外,本章还将引入可靠性系统结构的概念,例如串联系统、并联系统和混合系统,以及它们各自的可靠性计算方法。我们将探讨如何分析复杂系统的失效模式和影响,以及如何通过系统结构设计来提高整体可靠性。 第三章:电子元器件的可靠性分析与预测 电子元器件是构成电子系统的基本单元,其可靠性直接影响着整个系统的性能。本章将聚焦于电子元器件的可靠性分析与预测。我们将首先分析不同类型电子元器件(如半导体器件、无源元件、连接器等)的常见失效机理,包括电气应力、热应力、机械应力、环境因素以及制造缺陷等。 本章将介绍多种元器件可靠性预测的方法。我们将讲解基于组件的可靠性预测(Component-Based Reliability Prediction)方法,例如Telcordia(贝尔核)和MIL-HDBK-217等标准中的预测模型,以及如何利用这些模型估算元器件的失效率。同时,我们将介绍基于测试数据的可靠性评估方法,包括加速寿命试验(Accelerated Life Testing, ALT)的设计、实施与数据分析。 此外,本章还将探讨环境因素对元器件可靠性的影响,如温度、湿度、振动、冲击以及电磁干扰等。我们将介绍如何进行环境应力筛选(Environmental Stress Screening, ESS)和加速退化试验(Accelerated Degradation Testing, ADT),以提前发现和消除潜在的早期失效。 第四章:电子系统设计中的可靠性考虑 可靠性工程的理念必须融入到电子系统的设计过程中。本章将探讨在电子系统设计早期如何充分考虑可靠性因素,从而构建出内在可靠性高的系统。我们将介绍不同层面的设计策略,包括: 器件选择与规格: 如何根据系统需求和应用环境选择可靠性等级合适的电子元器件,以及如何正确解读元器件的可靠性数据手册。 电路设计鲁棒性: 如何设计能够容忍一定程度元器件参数漂移、噪声干扰和电源波动等不确定性的电路,例如采用冗余设计、容错设计、差分信号传输等。 热管理设计: 分析元器件和系统整体的热设计对可靠性的影响,介绍散热设计原则、热建模与仿真方法,以及如何避免热点问题。 信号完整性与电源完整性: 阐述信号完整性(SI)和电源完整性(PI)问题对系统可靠性的潜在威胁,以及在PCB布局布线、电源滤波等方面的设计技巧。 环境适应性设计: 考虑系统在各种恶劣环境下的工作能力,例如抗振动、抗冲击、耐高低温、防潮湿、防腐蚀等设计要求。 电磁兼容性(EMC)设计: 介绍如何通过合理的布局、屏蔽、滤波等手段,减少系统内部的电磁干扰,并提高其抗外部电磁干扰的能力,从而保障系统稳定运行。 第五章:电子系统制造过程的可靠性保障 电子系统的制造过程是决定其最终可靠性的关键环节。本章将深入探讨在制造过程中如何实施有效的可靠性保障措施。我们将重点介绍: 制造工艺流程控制: 分析不同制造环节(如PCB制造、元器件焊接、组装、清洗等)对可靠性的影响,并提出相应的工艺控制要点和质量标准。 焊接可靠性: 详细阐述焊接工艺(如波峰焊、回流焊、手工焊)对连接可靠性的影响,介绍常见焊接缺陷(如虚焊、冷焊、桥接)的成因与预防,以及无铅焊料的应用与可靠性挑战。 元器件贴装与安装: 探讨SMT贴装过程中可能出现的良率问题,如元器件错位、立碑、锡球等,以及相应的纠正和预防措施。 清洁与封装: 分析制造过程中残留物的清洁对可靠性的重要性,以及合适的封装材料和工艺选择。 早期失效筛选(ETM): 详细介绍环境应力筛选(ESS)、加速寿命试验(ALT)等筛选技术在制造环节的应用,以及其目的、方法和效果评估。 统计过程控制(SPC): 介绍如何运用SPC工具,实时监控和控制制造过程中的关键参数,及时发现和纠正偏差,确保产品的一致性和可靠性。 第六章:电子系统可靠性测试与验证 本章将聚焦于电子系统可靠性测试与验证的方法和技术。我们将详细介绍各种可靠性测试的类型、目的和实施流程,包括: 环境测试: 高低温循环试验、湿热试验、盐雾试验、振动试验、冲击试验、低气压试验等,以及它们在模拟真实工作环境下的应用。 寿命试验: 加速寿命试验(ALT)的设计原则、试验方案制定、数据收集与分析方法,以及如何从中推断产品的预期寿命。 性能稳定性测试: 在不同工况和环境条件下,对系统的各项性能指标进行长期跟踪和稳定性评估。 失效模式与影响分析(FMEA): 深入讲解FMEA的方法论,如何系统地识别潜在的失效模式,评估其发生概率和影响程度,并提出改进措施。 故障树分析(FTA): 介绍FTA的原理和应用,如何从系统顶层失效出发,构建逻辑树,分析导致失效的所有基本事件。 可靠性增长试验: 探讨在产品开发后期,通过持续的测试、故障分析和改进,不断提高产品可靠性的过程。 可维护性设计与测试: 考虑系统在出现故障后的可修复性,介绍可维护性设计原则和相应的测试方法。 第七章:电子系统可靠性数据管理与分析 有效的可靠性数据管理是持续改进可靠性的基础。本章将探讨如何建立完善的可靠性数据收集、存储、分析和利用体系。 我们将介绍不同来源的可靠性数据,包括: 设计阶段数据: 元器件手册、设计仿真结果、DFMEA/FTA报告等。 制造阶段数据: 生产过程中的测试数据、筛选数据、良率统计等。 现场运行数据: 用户反馈、故障报告、维修记录、现场测试数据等。 本章将讲解如何对收集到的可靠性数据进行清洗、分类和存储,并介绍常用的数据分析工具和统计方法,例如失效率计算、失效模式分布分析、寿命分布拟合等。 此外,我们将重点介绍如何利用可靠性数据进行: 可靠性性能评估与预测: 基于实际数据,对产品的可靠性进行更精确的评估和预测。 失效模式分析与根本原因查找: 通过数据挖掘,识别高发失效模式,并深入分析其根本原因。 设计与制造改进: 将可靠性数据分析结果反馈到设计和制造流程,指导产品改进和工艺优化。 可靠性基线建立: 建立产品在不同阶段的可靠性基线,用于后续的产品改进和评估。 第八章:可靠性管理与组织 可靠性工程的成功实施离不开有效的管理与组织。本章将探讨在企业内部如何建立健全的可靠性管理体系。 我们将介绍可靠性管理的组织结构与职责划分,以及如何组建专业的可靠性工程团队。本章还将探讨可靠性目标的设定、计划的制定与执行,以及如何将其纳入到项目管理流程中。 此外,我们还将讨论可靠性培训与意识提升的重要性,以及如何通过质量文化建设,将可靠性思维渗透到企业的各个层面。最后,本章将介绍可靠性相关的国际标准与行业规范,以及它们在推动电子系统可靠性发展中的作用。 第九章:新兴技术与可靠性挑战 随着电子技术的飞速发展,新的技术和应用场景不断涌现,也带来了新的可靠性挑战。本章将探讨一些新兴技术在可靠性方面所面临的问题与对策,例如: 微电子与纳米电子: 随着器件尺寸的缩小,量子效应、表面效应等对可靠性的影响日益显著。 先进封装技术: 3D封装、扇出封装等复杂的封装结构带来了新的互连可靠性挑战。 物联网(IoT)设备: 广泛部署的IoT设备通常面临环境严酷、供电受限、远程维护困难等问题,对可靠性提出了更高要求。 人工智能(AI)与机器学习(ML): AI/ML在可靠性预测、故障诊断、寿命评估等方面展现出巨大潜力,但其自身的可靠性问题也亟待解决。 高功率器件与系统: 宽禁带半导体器件(如SiC、GaN)在高功率应用中带来热管理、电应力等方面的挑战。 极端环境应用: 航天、深海、核能等极端环境对电子系统的可靠性提出了严苛的要求。 我们将分析这些新兴技术可能带来的潜在失效模式,并介绍相应的可靠性分析与设计方法。 第十章:结论与展望 本章将对全书内容进行总结回顾,重申电子系统可靠性工程的重要性。我们将概括本书提出的主要理论、方法与实践,并强调它们之间的内在联系。 最后,我们将对电子系统可靠性工程的未来发展趋势进行展望,探讨新技术、新应用将如何塑造可靠性工程的下一个阶段,以及研究人员和工程师应如何迎接这些挑战,不断推动电子系统向更高可靠性迈进。 结语 本书的编写过程中,我们力求内容翔实、逻辑清晰、理论联系实际,希望能为广大电子工程师、技术人员、管理人员以及相关专业的学生提供一本有价值的参考书。通过对电子系统可靠性工程的深入学习与实践,我们相信读者一定能够设计、制造出更加稳定、可靠、安全、高效的电子产品,为推动科技进步和社会发展贡献力量。

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我是在一个快速迭代的消费电子产品团队工作,对设计周期的效率要求极高,所以任何参考资料都必须是高效且能快速落地的。这本书给我带来的感受是,它的信息密度非常高,但“信息”的有效性却需要仔细甄别。它花了大量篇幅在阐述各种模型参数的推导和数学推演上,虽然严谨,但对于我们这种需要在几天内完成初步设计评审的团队来说,时间成本太高了。我更青睐于那种可以直接套用、并能迅速评估风险的“规则集”或者“经验公式”。这本书更像是一部深奥的学术专著,它要求读者对半导体物理有极高的背景知识储备才能完全吸收其精髓。对于一名工程实践者,我们更需要的是如何根据已知的工艺参数和输入接口特性,快速选择最优的保护拓扑结构,并预估其对信号完整性和功耗的影响。这本书在这些关键的“工程决策”环节,提供的直接工具和方法论相对稀缺,显得有些“纸上谈兵”。

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这本书的装帧和排版给人一种严谨的学术气息,内容组织也体现了作者深厚的学术功底。它系统性地梳理了ESD防护领域的基础理论框架,这一点值得肯定。然而,从现代IC设计“系统级”和“IP复用”的视角来看,这本书的局限性也比较明显。它似乎更倾向于在独立芯片或相对简单的模拟/混合信号模块层面进行探讨。在如今流行的异构集成、Chiplet架构中,ESD路径的复杂性呈几何级数增长,涉及到跨模块的电势均衡、不同ESD等级IP之间的隔离等问题。这本书对于如何管理这些复杂的接口电平差异,以及如何在高级封装技术(如2.5D/3D集成)中实现有效的ESD协同防护,几乎没有涉及。它更像是一个“单元级”保护的宝典,而非一个“系统级”鲁棒性设计的指南。因此,对于专注于前沿封装和系统集成方面工作的工程师来说,这本书的适用性会大打折扣,需要补充大量关于系统级互联和电磁兼容的知识才能真正做到“知己知彼”。

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作为一名负责产品可靠性验证的测试工程师,我购买这本书的初衷是想更好地理解设计阶段是如何“埋下”这些潜在风险的,从而能制定更具针对性的HBM(高加速寿命测试)和快速触发测试方案。这本书在描述ESD事件的波形特征、标准测试流程(如IEC 61000-4-2)的物理意义方面做得不错,这对于我理解为何特定测试条件下会发生失效有很大帮助。但是,当我尝试从中寻找“如何设计一个能够稳定通过特定行业高标准测试的设计指南”时,便感到有些力不从心。书中对工艺角的敏感性、制造工艺漂移对ESD阈值的影响等实际生产中影响巨大的因素,讨论得不够深入。例如,对于在晶圆测试(wafer probing)阶段和封装测试阶段ESD表现不一致的问题,这本书没有提供一个清晰的归因框架或解决路径。它侧重于“是什么”,而在“怎么办”的实践层面,尤其是跨工艺、跨平台的兼容性方面,指导性略显不足,更像是教科书性质的理论阐述。

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我最近刚完成一个高密度存储器的项目,对ESD防护的苛刻要求让我对市面上的相关书籍进行了广泛的调研。这本书以其“理论、方法与实践”的命名吸引了我,我期望它能像一个经验丰富的老兵一样,传授那些在Datasheet和标准文档里找不到的“潜规则”。然而,阅读体验上,这本书的结构略显陈旧。它的优势在于对传统CMOS工艺下ESD保护器件的剖析极其细致,对于理解pn结、雪崩击穿的特性有极大的裨益。但现代的ESD防护不再是单纯依靠几个大电阻和保护环就能解决的,涉及大量的低电容、高速度要求的信号线保护,以及如何处理复杂的I/O域。这本书在讲解这些前沿课题时,显得有些力不从心,内容更像是对上世纪末经典文献的系统性梳理,而非对当前行业热点(如自适应偏置、低功耗设计下的ESD鲁棒性)的深入探讨。我希望看到更多关于如何使用TCAD仿真工具验证设计、以及如何量化ESD防护效果的实际案例分析,而不是仅仅停留在原理图层面。

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这本书的标题虽然听起来相当专业,专注于集成电路的静电放电(ESD)防护,但作为一名在电子设计领域摸爬滚打多年的工程师,我更关心的是它能否提供实用的、能够直接应用于项目中的知识。坦率地说,这本书给我的第一印象是它在理论深度上做得很扎实,但对于现代SoC设计流程中常见的复杂IP集成和先进工艺节点的挑战,似乎着墨不多。例如,在讲解经典的钳位结构和二极管保护环时,书中详尽地分析了各种模型的物理机理,这对理解ESD事件的本质非常有帮助。然而,当我试图在最新的FD-SOI或FinFET工艺上寻找具体的版图约束和设计规则时,发现这部分内容相对抽象,缺乏具体的设计案例或Checklist。特别是对于片上ESD设计与整个系统级EMC/EMI之间的耦合问题,书中更多是从器件层面展开,对于系统级设计人员来说,如何通过前端设计来规避后端失效的指导性意见稍显不足。整体而言,它更像是一本面向IC设计入门或专注于底层物理机理研究的参考书,对于追求快速解决实际生产问题的工程师而言,可能还需要搭配其他更侧重于工艺库和设计方法学的资料。

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