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： 琅琅圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030202789

商品編碼：29596251795

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	超大規模集成電路-基礎.設計.製造工藝	作者	(日)電子信息通信學會 組編,岩田 穆,角南英
定價	42.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030202789	齣版日期	2008-01-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.422Kg

內容簡介

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。

作者簡介

目錄

上篇　基礎與設計 　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 　0章　LSI的製造工藝及其課題 　1章　集成化工藝 　2章　平版印刷術 　3章　腐蝕 　4章　氧化 　5章　摻雜 　6章　澱積絕緣膜 　7章　電極和布綫 　8章　後工序——封裝 引用參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

探索微觀世界的奧秘：超大規模集成電路的基石、設計之道與製造精粹 在信息爆炸的時代，我們賴以生存的數字世界，從智能手機、高性能計算機到復雜的通信係統，無不依賴於一顆顆微小卻功能強大的“大腦”——超大規模集成電路（VLSI）。它們是現代科技的基石，是推動社會進步的核心驅動力。本書並非直接介紹某本特定書籍，而是旨在深入剖析超大規模集成電路這一宏大而迷人的領域，從其最根本的原理齣發，循序漸進地展現其精妙的設計理念，以及如何將這些設計轉化為現實的製造工藝。我們將一起揭開這層薄如蟬翼的金屬和半導體之下，蘊藏的無窮智慧和工程奇跡。 第一章：基石 — 奠定數字世界的地基 要理解超大規模集成電路，我們必須迴歸其最基礎的構成單元——晶體管。晶體管，這電子時代的“開關”，是所有現代電子設備的核心。我們將從半導體材料的性質談起，瞭解矽為何成為構建集成電路的首選材料，以及摻雜技術如何改變其導電特性，從而孕育齣N型和P型半導體。 接下來，我們將深入探討各種基本晶體管的結構與工作原理，包括但不限於MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）。我們會詳細解析其溝道形成、柵極電壓控製、閾值電壓等關鍵概念，理解它如何通過控製電流的通斷來實現邏輯運算。這就像是在學習構建一座摩天大樓之前，首先要掌握磚塊和水泥的性質，以及它們如何堆疊纔能穩固。 在此基礎上，我們將進一步探索如何將這些基本晶體管組閤起來，構建更復雜的邏輯門，如AND、OR、NOT、NAND、NOR門。這些邏輯門是構建所有數字電路的基本積木，它們能夠執行最簡單的邏輯判斷。我們將通過邏輯真值錶和電路圖，清晰地闡述它們的功能和實現方式。例如，一個AND門，隻有當所有輸入都為高電平時，輸齣纔為高電平，這在硬件層麵是如何通過晶體管的連接巧妙實現的，我們將逐一揭示。 更進一步，我們會學習如何將這些邏輯門進行組閤，構建組閤邏輯電路，例如多路選擇器、譯碼器、加法器等。這些電路能夠根據輸入的組閤産生特定的輸齣，是實現復雜數據處理和控製功能的基礎。我們將深入分析這些電路的設計思路和實現方法，理解它們在數字係統中扮演的角色。 最後，我們將觸及順序邏輯電路的概念，包括觸發器（Flip-Flop）和寄存器（Register）。與組閤邏輯電路不同，順序邏輯電路的狀態會受到之前輸入的影響，這使得它們能夠存儲信息，並構建齣具有時序特性的係統，例如計數器、移位寄存器等。理解存儲單元的工作原理，是理解任何數字係統中信息處理和傳遞機製的關鍵。 第二章：設計 — 智慧的藍圖與邏輯的藝術 一旦掌握瞭集成電路的基本原理，我們便能進入其設計領域。集成電路的設計是一個高度復雜且精細的過程，它需要將龐大的邏輯功能轉化為可在微觀世界中實現的電路結構。這個過程如同建築師在繪製宏偉的建築藍圖，需要嚴謹的規劃、精準的計算和對材料特性的深刻理解。 首先，我們將介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL。這些語言是現代集成電路設計不可或缺的工具，它們允許工程師以文本的方式描述電路的功能和結構，而無需直接繪製每一個晶體管。我們將深入瞭解HDL的語法和語義，學習如何用它們來描述組閤邏輯和順序邏輯電路，以及如何將復雜的係統分解為可管理的模塊。這是一種將抽象的邏輯概念轉化為可執行代碼的強大能力。 接著，我們將探討邏輯綜閤（Logic Synthesis）這一關鍵步驟。邏輯綜閤工具能夠將HDL代碼自動轉換為由基本邏輯門組成的網錶（Netlist），為後續的物理設計奠定基礎。我們將瞭解邏輯綜閤的算法和優化技術，以及如何通過約束和屬性來指導綜閤過程，以達到性能、麵積和功耗的最優平衡。這就像是工程師在將建築設計圖紙傳遞給施工隊之前，需要進行詳細的施工方案優化，確保建造過程的高效和經濟。 然後，我們將深入物理設計（Physical Design）階段。這個階段的核心是將邏輯網錶轉化為實際的版圖（Layout），即在矽片上布置和連接每一個晶體管和導綫。我們將詳細介紹布局（Placement）和布綫（Routing）這兩個關鍵任務。布局是將邏輯門分配到芯片上的物理位置，而布綫則是連接這些邏輯門之間的信號綫。這兩個過程的效率和質量直接影響到芯片的性能、功耗和可靠性。 我們還將探討時序分析（Timing Analysis）的重要性。在高速運行的集成電路中，信號的傳播延遲是至關重要的。時序分析旨在確保電路的所有路徑都能在規定的時鍾周期內完成信號的傳輸和響應，避免齣現時序違規（Timing Violations）。我們將瞭解建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）等概念，以及如何通過設計和優化來滿足時序要求。 此外，我們還會涉及版圖規則檢查（DRC）和物理驗證（LVS）等設計後期驗證環節。DRC確保設計的版圖符閤製造廠的工藝規則，而LVS則驗證版圖電路是否與原始的邏輯網錶一緻。這些步驟是確保芯片能夠成功製造並正常工作的必要保障。 第三章：製造工藝 — 精雕細琢的微觀奇跡 將精心設計的電路藍圖變為現實，需要一係列復雜而精密的製造工藝。集成電路的製造過程，堪稱現代工業的奇跡，它在微觀尺度上進行著原子級彆的操作，將巨大的化學和物理過程轉化為功能強大的芯片。 我們將從矽片製造（Wafer Fabrication）的起源談起，瞭解如何從石英砂中提煉齣高純度的矽，並通過單晶生長技術獲得巨大的矽錠，再將其切割成薄而圓的矽片。矽片是所有集成電路的載體，其質量直接影響到最終芯片的性能。 接著，我們將深入探討光刻（Photolithography）這一核心工藝。光刻技術通過紫外光和掩模版（Mask），將設計好的電路圖案精確地轉移到矽片錶麵。我們將介紹光刻的各個環節，包括光刻膠的塗覆、曝光、顯影等，以及不同波長光源（如深紫外光DUV、極紫外光EUV）的演進對提升分辨率和集成度的影響。這就像是用最精密的“照相機”和“底片”，將電路的每一個細節“拍攝”到矽片上。 然後，我們將詳細介紹薄膜沉積（Thin Film Deposition）技術。這包括物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD），用於在矽片錶麵生長各種功能的薄膜，如絕緣層（氧化矽）、導電層（金屬）和半導體層。這些薄膜的厚度、成分和均勻性都必須達到納米級的精度。 蝕刻（Etching）是另一個至關重要的工藝步驟。通過化學或物理的方法，選擇性地去除不需要的薄膜材料，從而形成三維的電路結構。我們將瞭解乾法蝕刻（如等離子蝕刻）和濕法蝕刻的原理和應用，以及它們在塑造晶體管和互連綫中的作用。 在構建瞭基本的器件結構之後，需要通過離子注入（Ion Implantation）或擴散（Diffusion）技術來改變半導體材料的導電類型和載流子濃度，從而形成晶體管的源區、漏區和柵極。這些過程對摻雜離子的種類、能量和劑量有著極其嚴格的控製。 最後，我們將介紹互連（Interconnect）技術。在多層金屬布綫層中，通過電化學沉積（ECD）或濺射等方法，將銅或鋁等導電材料沉積到溝槽或通孔中，形成連接各個晶體管的導綫。這些細如發絲的金屬導綫，承載著芯片內部海量信息的流動。 除瞭上述核心工藝，我們還會提及化學機械拋光（CMP）用於平坦化錶麵，以及封裝（Packaging）技術，將製造完成的晶圓切割成獨立的芯片，並進行引腳連接和保護，使其能夠與外部電路進行交互。 總而言之，本書旨在構建一個關於超大規模集成電路的全麵認知框架。從最基本的半導體原理，到精巧的設計流程，再到令人驚嘆的製造工藝，我們將一層層地揭示這個微觀世界如何孕育齣我們現代科技的輝煌。這不僅是一次工程技術的探索，更是一次對人類智慧和創造力的深刻緻敬。

評分☆☆☆☆☆

說實話，選擇這本書是因為我需要一本能夠橫跨“基礎理論”到“先進製造”的橋梁書。我的背景更偏嚮於軟件和係統架構，但現在被要求參與到前端硬件選型和IP集成的決策中。我需要迅速建立起對現代半導體製造流程的整體認知，特彆是不同工藝節點之間的代際差異及其對邏輯門延時和功耗的影響機製。這本書的章節劃分似乎非常符閤這種需求，它不像某些純理論書籍那樣陷入晦澀的量子力學，也不像某些純工具手冊那樣缺乏原理支撐。我希望它能用一種清晰、結構化的方式，將復雜的半導體物理、光刻技術、薄膜沉積等工藝環節，與最終電路的性能指標（如頻率、麵積、功耗）清晰地關聯起來。如果書中包含瞭對先進封裝技術（如2.5D/3D集成）的初步探討，那就太棒瞭，因為這代錶著未來芯片設計的關鍵方嚮。這本書的廣度和深度，讓我相信它是一個能幫助我快速建立起完整領域地圖的優秀嚮導，而非僅僅是一本特定問題的解答手冊。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我購買這本書是衝著它在業內的一些口碑去的，大傢都說這是該領域的“聖經”之一。我最近在嘗試將一個復雜的算法模型部署到低功耗FPGA平颱上，遇到的最大瓶頸就是資源調度和功耗控製。這本書的第三部分——“設計流程與工具鏈集成”——的描述非常吸引我。我迫切想知道，書中是如何係統地闡述從RTL級代碼到最終版圖實現的每一步工藝約束和優化策略的。尤其是對於良率分析和測試性設計（DFT）的探討，這對我當前的項目至關重要，因為我們正麵臨批次間性能波動較大的問題。我希望書中能提供一些紮實的數學模型或案例分析，而不是僅僅停留在概念層麵。我翻閱瞭其中關於版圖布局與布綫算法的章節簡介，感覺內容非常詳實，涉及到瞭時序收斂和熱點分析的專業知識。如果能找到關於如何在高密度集成下有效管理信號串擾和電磁乾擾的深入論述，那對我來說絕對是物超所值。這本書的深度似乎能夠滿足我這種有一定經驗的設計師嚮更高階設計挑戰的需求，它更像是一個知識庫，隨時可以檢索和查閱疑難點。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和紙張質量給我留下瞭深刻的印象，它拿在手裏沉甸甸的，透著一股可靠感。我主要關注的是與下一代存儲技術相關的章節，因為我們團隊正在探索非易失性存儲器在AI加速器中的應用。我希望書中能對新型晶體管結構，比如FinFET之後的Gate-All-Around (GAA) 結構在集成電路中的具體應用和設計挑戰有詳盡的描述。我對那些理論性太強、脫離實際工藝限製的討論不感興趣，我更需要的是那些能在實際流片中被驗證和參考的經驗。這本書的理論深度與工程實踐的平衡性是決定我是否會長期保留它的關鍵。我注意到其中提到瞭幾位在半導體領域享有盛譽的專傢參與瞭編撰，這極大地增強瞭我對內容權威性的信任。我希望能從中找到關於如何在新工藝節點下進行低功耗、高性能設計的係統性指導方針，畢竟，每一個微小的設計決策在超大規模芯片上都會被放大。如果書中能加入一些現代EDA工具的使用心得或者流程自動化的討論，那就更完美瞭，畢竟手動處理萬億級晶體管的設計已不再現實。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個研討會上被推薦這本書的，當時的主題是關於芯片設計的可靠性問題。我是一個負責係統級驗證的工程師，對我而言，理解底層器件的缺陷和製造過程中的隨機變化，對於構建健壯的驗證環境至關重要。這本書中關於製造工藝容錯性和統計性設計（Statistical Design）的部分，我非常期待能有深入的解讀。我尤其關注它如何講解變異性（Variability）是如何影響時序和功耗的，以及設計人員應該如何通過設計手段來補償這些來自製造端的不可控因素。我傾嚮於那種能夠提供清晰的“如果A發生，那麼我們應該這樣做以保持B”的邏輯推導的書籍。這本書的結構似乎非常嚴謹，從材料科學的角度審視芯片的物理實現，這有助於我跳齣純粹的數字邏輯層麵，從更本質的角度去理解係統行為的潛在風險。如果書中能提供一些實際的故障注入和敏感度分析的案例，那將是對我日常工作效率的巨大提升，讓我能夠更早地發現那些潛伏在物理層麵的“定時炸彈”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那種深邃的藍色調，配上簡潔有力的白色字體，給人一種既專業又充滿科技感的印象。我拿到手的時候，首先吸引我的就是它的厚度，顯然，這不僅僅是一本入門讀物，更像是一本工具書級彆的存在。我本來對手頭的另一個項目有點迷茫，希望能找到一些關於係統架構優化的思路，翻開目錄時，我對那些宏大的章節標題感到非常振奮，比如“先進工藝節點的物理限製與突破”這種描述，立刻讓我意識到作者對整個領域的前沿動態有著深刻的洞察。雖然我目前的工作重心還不在製造工藝的底層細節上，但我相信，理解這些基礎原理，對於未來設計齣更具競爭力的芯片是至關重要的。這本書的排版也處理得非常到位，圖文並茂，很多關鍵概念都有清晰的示意圖輔助理解，這對於學習復雜技術非常有幫助。我尤其欣賞它在邏輯流程上的編排，似乎是從最基礎的半導體物理開始，層層遞進地構建起整個超大規模集成電路的知識體係，這讓初學者也能找到清晰的學習路徑，而無需被那些艱深的術語所嚇倒。我期待著深入研讀其中關於設計流程標準化的部分，希望能從中汲取一些改進我當前工作流程的靈感，讓我的設計驗證效率能再上一個颱階。