集成电路三维系统集成与封装工艺(中文导读) (美)John H.Lau著；曹立强等导读 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 中文导读
• John H
• Lau

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030522726

商品编码：29800551395

包装：平装

出版时间：2018-06-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	集成电路三维系统集成与封装工艺(中文导读)
作者	(美)John H.Lau著；曹立强等导读
定价	198.00元
ISBN号	9787030522726
出版社	科学出版社
出版日期	2018-06-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：128开	重量：0.4
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

本书系统讨论用于电子、光电子和MEMS器件的2.5D、3D，以及3DIC集成和封装技术的**进展和未来可能的演变趋势，同时详尽讨论IC三维集成和封装关键技术中存在的主要工艺问题和可能的解决方案。通过介绍半导体工业中的集成电路发展，以及摩尔定律的起源和演变历史，阐述三维集成和封装的优势和挑战，结合当前三维集成关键技术的发展重点讨论TSV制程与模型、晶圆薄与薄晶圆在封装组装过程中的拿持晶圆键合技术、三维堆叠的微凸点制作与组装技术、3D硅集成、2.5D/3DIC和无源转接板的3DIC集成、三维器件集成的热管理技术、封装基板技术，以及存储器、LED、MEMS、CIS3DIC集成等关键技术问题，*后讨论PoP、Fan�瞚nWLP、eWLP、ePLP等技术。

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作者介绍

序言

《集成电路三维系统集成与封装工艺》简介 本书是一部深入探讨集成电路（IC）三维系统集成与封装前沿技术的权威著作，由国际知名的IC封装专家John H. Lau撰写，并由曹立强等国内资深专家进行中文导读。它不仅全面梳理了三维集成电路（3D IC）的发展脉络、关键技术、面临挑战以及未来趋势，更聚焦于实际的封装工艺，为读者提供了一个系统、详实且富有洞察力的学习平台。本书旨在为广大IC设计、制造、封装、测试等领域的工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一份宝贵的参考资料，帮助他们理解和掌握3D IC技术的核心要义，从而在快速迭代的半导体行业中保持竞争力。 一、 3D IC的崛起：超越摩尔定律的必然选择 随着摩尔定律在平面集成电路领域逐渐显现瓶颈，半导体行业迫切需要新的技术路径来延续性能提升的步伐。3D IC技术应运而生，它通过在垂直方向上堆叠多个芯片或功能模块，打破了传统平面二维布局的限制，实现了更高的集成密度、更短的互连长度、更低的功耗以及更优越的性能。本书在开篇便阐述了3D IC技术的重要性和必然性，分析了其相对于2D IC的独特优势，以及它在推动高性能计算、移动通信、人工智能、物联网等新兴技术发展中所扮演的关键角色。 二、 核心技术解析：从互连到封装 本书的核心内容围绕3D IC的关键技术展开，细致入微地解析了实现三维集成所必须克服的技术难点。 垂直互连技术（TSV）： TSV（Through-Silicon Via）是实现芯片垂直堆叠的关键。本书详细介绍了不同类型的TSV（例如，全通孔TSV、盲通孔TSV、埋藏TSV）的制造工艺、材料选择、设计考量以及可靠性问题。它深入探讨了TSV的蚀刻、填充、绝缘、导电等各个环节的技术细节，以及如何优化TSV的尺寸、密度和布局以满足不同应用的需求。同时，书中还讨论了TSV的电学、热学和机械性能对整体系统表现的影响。 晶圆键合技术： 将多个芯片或晶圆垂直堆叠需要高效可靠的键合技术。本书涵盖了多种主流的晶圆键合技术，包括直接键合（Direct Bonding）、瞬时键合（Transient Bonding）、金属对金属键合（Metal-to-Metal Bonding）、玻璃键合（Glass Bonding）等。书中分析了不同键合方法的原理、工艺流程、优缺点，以及它们在3D IC制造中的适用性。特别地，对于无铅、低应力、高精度的键合技术进行了深入探讨，强调了键合界面的质量控制和可靠性保证。 芯片堆叠与分选： 如何在堆叠过程中确保芯片的精确对齐、高效分选以及良率管理是3D IC设计的另一大挑战。本书介绍了多种芯片堆叠技术，如薄膜堆叠（Thin-Film Stacking）、晶圆堆叠（Wafer Stacking）等，并讨论了针对不同类型芯片（如逻辑芯片、存储芯片、射频芯片）的堆叠策略。此外，书中还关注了芯片分选（Die Sorting）技术，包括如何进行功能测试、性能分级以及如何根据分选结果进行最优的堆叠组合，以最大化整体良率和性能。 封装技术： 3D IC的封装是实现高性能、高可靠性、小尺寸和低成本的关键环节。本书系统性地介绍了针对3D IC的各种先进封装技术，包括： 2.5D封装： 利用硅中介层（Interposer）实现芯片之间的水平互连，再进行垂直堆叠。书中详细阐述了硅中介层的设计、制造，以及与芯片和封装基板的互连技术。 3D封装： 直接将芯片垂直堆叠，实现更紧凑的集成。本书深入探讨了各种3D封装架构，如堆叠DRAM（PoP）、堆叠NAND Flash、异质集成（Heterogeneous Integration）等。 先进封装材料与工艺： 包括各种类型的有机基板、陶瓷基板、扇出型晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging）、倒装芯片（Flip-Chip）技术、再布线层（RDL）工艺、底部填充（Underfill）材料、散热解决方案等。书中对这些材料的特性、工艺流程、可靠性验证以及在3D IC应用中的具体实现进行了详细论述。 三、 可靠性与测试：保障3D IC的生命力 任何先进技术的成功应用都离不开可靠性和测试的支撑。本书对此给予了高度重视，深入分析了3D IC在可靠性方面面临的独特挑战，以及相应的测试策略。 可靠性分析： 3D IC的可靠性问题比2D IC更为复杂，涉及TSV的疲劳、键合界面的失效、材料的热应力、电迁移、封装体的热管理等。本书详细阐述了不同失效机理，并介绍了相应的加速寿命测试方法和预测模型，帮助读者理解和评估3D IC的长期可靠性。 测试策略： 3D IC的测试难度显著增加，因为需要对堆叠的多个芯片进行协同测试。书中探讨了各种测试技术，包括： 前道测试（Front-End Testing）： 在芯片堆叠之前对单个芯片进行的功能和性能测试。 中道测试（Mid-End Testing）： 在晶圆或部分堆叠完成后进行的部分测试。 后道测试（Back-End Testing）： 在最终封装完成后进行的功能、性能和可靠性测试。 内置自测试（BIST）和边界扫描（Boundary Scan）技术在3D IC测试中的应用。 测试接口设计与优化，以降低测试成本和提高测试效率。 四、 挑战与未来展望：指引行业发展方向 本书在深入探讨现有技术的同时，也对3D IC面临的挑战进行了客观的分析，并对未来的发展趋势进行了前瞻性的预测。 面临的挑战： 包括设计工具的复杂性、制造工艺的成本和良率、功耗与散热管理、标准化问题、人才储备等。本书详细分析了这些挑战，并提出了可能的解决方案。 未来发展趋势： 展望了3D IC技术在异质集成、Chiplet（芯粒）技术、模块化设计、高级封装材料创新、以及在人工智能、高性能计算、5G/6G通信、自动驾驶等前沿领域的应用前景。书中还探讨了与3D IC相关的未来技术，如量子计算、光子集成等。 五、 中文导读的价值 由曹立强等国内资深专家进行的中文导读，为本书增添了重要的价值。导读部分不仅对原著内容进行了提炼和解读，更结合了国内半导体产业的实际情况和发展需求，对关键技术进行了更深入的阐述，并补充了最新的行业动态和研究进展。这使得本书更易于国内读者理解和吸收，能够帮助他们更快地掌握3D IC的核心技术，并将其应用于实际工作中。 总结 《集成电路三维系统集成与封装工艺》是一部集理论深度、技术广度和实践性于一体的杰作。它为读者提供了一个全面、系统且深入的视角来理解和掌握3D IC这一半导体未来的关键技术。无论是希望掌握前沿封装技术的工程师，还是致力于推动集成电路产业发展的研究者，抑或是渴望深入了解这一领域的学生，本书都将是一份不可或缺的宝贵资源，为他们在3D IC领域的研究、开发和创新提供强有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本《集成电路三维系统集成与封装工艺》给我留下了非常深刻的印象，虽然我并非该领域的资深专家，但书中的内容之丰富、讲解之透彻，即使是初学者也能从中受益匪浅。尤其让我感到惊喜的是，作者（以及曹立强等导读人员）在介绍复杂的概念时，总是能够巧妙地运用类比和生动的例子，将原本枯燥的技术术语变得易于理解。例如，在描述“三维堆叠”时，书中并没有仅仅罗列技术参数，而是将其比作在有限的空间内层层叠加高楼大厦，每一层都需要精确的设计和稳固的连接，否则整个结构就会不稳定。这种叙事方式极大地激发了我继续深入阅读的兴趣。 再者，我非常欣赏书中对“封装工艺”的细致描绘。这不仅仅是对技术的罗列，更像是一次深入到半导体制造车间的实践导览。我能够想象到那些精密仪器在无尘室中运作的场景，工程师们一丝不苟地进行着晶圆切割、芯片键合、塑封成型等一系列复杂的流程。书中对每一步工艺的优缺点、适用范围以及可能遇到的挑战都进行了详尽的分析，让我对一颗小小的集成电路是如何诞生并最终呈现在我们面前有了全新的认识。特别是关于“散热设计”的部分，作者深入浅出地解释了高密度集成带来的热量管理难题，以及各种创新的散热解决方案，这对于我理解高性能计算和移动设备的运行原理至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大价值之一，在于它能够帮助我建立起一个宏观的认知框架。在接触这本书之前，我对集成电路封装的理解可能还停留在一些零散的概念上，但通过这本书，我能够清晰地看到三维系统集成与封装在整个半导体产业中的战略地位，以及它如何成为推动电子产品性能不断突破的关键因素。书中对“摩尔定律”在后摩尔时代面临的挑战以及三维集成如何成为新的增长引擎的探讨，让我对未来科技的发展方向有了更深刻的洞察。 此外，我特别喜欢书中关于“材料科学”和“先进制造技术”的融合分析。集成电路的三维系统集成与封装，离不开各种新型材料的应用和先进制造工艺的支撑。书中对例如“纳米材料”、“柔性材料”等在封装领域的应用前景进行了展望，并且详细介绍了例如“光刻”、“蚀刻”、“薄膜沉积”等关键工艺在三维结构制造中的挑战与创新。这种跨学科的视角，让我认识到，要实现集成电路的进一步发展，不仅需要在设计上突破，更需要在材料和制造工艺上不断创新。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本《集成电路三维系统集成与封装工艺》的过程，更像是一场思维的洗礼。它挑战了我过去对电子产品“微型化”的简单认知，让我深刻理解到，在如此微小的空间内实现如此复杂的功能，背后蕴含着多么精巧的设计和多么严谨的工艺。书中的“异质集成”概念，尤其让我着迷。它打破了过去同质化集成的思维模式，探索如何将不同类型、不同功能的芯片（如CPU、GPU、内存、传感器等）以最优化的方式集成在一起，从而实现前所未有的性能提升和功能扩展。这种跨学科、跨技术的融合思路，让我看到了集成电路发展的无限可能性。 我对书中关于“可靠性”和“测试”的部分也给予高度评价。在一个如此复杂的三维系统中，如何确保每一个连接都牢固可靠，如何进行高效准确的测试，以避免潜在的缺陷，这些都是至关重要的问题。作者在这方面提供的解决方案和分析，不仅具有学术价值，更具有极强的实践指导意义。通过阅读这些内容，我能够理解到，一颗看似简单的芯片背后，隐藏着无数工程师的智慧和汗水，他们需要克服无数的技术难题，才能最终将可靠的产品呈现给消费者。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，这本书的价值远不止于技术本身的介绍，它更是一本能够启发读者思考的书。书中对“功耗管理”和“信号完整性”的深入探讨，让我明白了在追求高性能的同时，如何兼顾能效和信号的准确传输。这在如今对能源效率要求日益提高的时代，显得尤为重要。作者通过分析各种封装结构对功耗和信号完整性的影响，以及提出相应的优化策略，为读者提供了宝贵的见解。 我尤其赞赏书中关于“可靠性工程”的论述。在一个高度集成的三维系统中，任何一个微小的缺陷都可能导致整个系统的失效。书中详细介绍了各种潜在的失效机制，例如“热机械应力”、“电迁移”等，以及相应的预防和检测方法。这些内容不仅对于研究人员和工程师至关重要，也让我作为普通消费者，能够更深刻地理解到，我们手中的电子产品背后，是多么严谨的质量控制体系和技术保障。

评分☆☆☆☆☆

这本书之所以让我如此着迷，很大程度上归功于其严谨的科学态度和精细的内容组织。作者在介绍每一个技术概念时，都会追溯其发展历程，分析其核心原理，并深入探讨其在实际应用中的表现。例如，在谈到“键合技术”时，书中不仅介绍了常见的“引线键合”和“倒装焊”，还详细阐述了“铜柱键合”、“微凸点键合”等更先进的连接方式，并分析了它们在不同封装类型中的适用性。 我对书中关于“工艺窗口”和“参数优化”的论述也印象深刻。在进行复杂的半导体制造时，每一个工艺参数都对最终产品的性能和良率有着直接的影响。书中通过大量图表和实例，展示了如何通过精细的工艺控制和优化，来获得最佳的封装效果。这让我体会到，集成电路的制造，是一门将科学理论与工程实践完美结合的艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本《集成电路三维系统集成与封装工艺》让我对“封装”这个词有了全新的理解。过去，我可能仅仅认为封装就是为芯片提供保护，但实际上，它已经发展成为一个包含高性能互连、散热管理、信号完整性、功耗优化等一系列复杂问题的综合性技术。书中对“先进封装技术”的详细介绍，例如“2.5D封装”和“3D封装”的区别与联系，以及它们在不同应用场景下的优势，让我深刻认识到，封装技术本身已经成为决定芯片性能和功能的关键因素之一。 我尤其欣赏书中对于“封装材料”的深入探讨。从传统的塑料、陶瓷，到如今的金属、复合材料，再到未来可能出现的先进功能材料，每一种材料的选择都对封装的性能、可靠性以及成本有着至关重要的影响。书中对各种材料的特性、制备工艺以及在不同封装结构中的应用进行了详尽的分析，这对于我理解集成电路设计的深层次因素非常有帮助。例如，书中对“导热材料”的介绍，让我明白了为什么高端芯片需要特殊的散热解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最直观感受是，它能够帮助我“看到”那些肉眼无法察觉的微观世界。在描述“光刻”、“刻蚀”等微纳制造工艺时，作者运用了大量精密的示意图，将肉眼难以分辨的光子、电子、化学反应等过程具象化，使我能够仿佛置身于无尘室中，亲眼见证芯片是如何一层层被“雕刻”出来的。这种沉浸式的阅读体验，极大地增强了我对集成电路制造工艺的理解。 我特别喜欢书中关于“测试与失效分析”的章节。在如此微小的三维结构中，如何进行精确的测试，如何快速定位和分析失效原因，是极具挑战性的任务。书中介绍的各种先进的测试设备和分析方法，例如“扫描电子显微镜”（SEM）、“透射电子显微镜”（TEM）以及各种电路仿真工具，让我对集成电路的质量控制有了更深的认识。这让我明白了，一颗完美运行的芯片，是经过了多少严苛的考验和细致的分析。

评分☆☆☆☆☆

从读者的角度出发，这本书最吸引我的地方在于它能够将极其复杂的科学技术，以一种引人入胜的方式呈现出来。作者（以及导读人员）在解释“互连技术”时，并没有直接给出枯燥的技术参数，而是通过生动的比喻，例如将芯片比作城市，将互连线比作城市中的道路和桥梁，来帮助读者理解其复杂性和重要性。这种“化繁为简”的叙事方式，极大地降低了阅读门槛，使得非专业人士也能对这个深奥的领域产生浓厚的兴趣。 我特别喜欢书中关于“封装的未来趋势”的讨论。作者大胆地展望了集成电路三维系统集成与封装的未来发展方向，例如“ Chiplets”的兴起、“模块化设计”的普及，以及“人工智能”在封装设计和制造中的应用。这些前沿的设想，让我感受到了科技发展的无限活力，也激发了我对未来电子产品形态的无限遐想。这本书让我意识到，集成电路的发展并不仅仅局限于芯片本身的性能提升，更在于如何通过精巧的系统集成和封装，将各种功能模块高效地整合在一起。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一把钥匙，为我打开了通往集成电路三维世界的大门。在阅读之前，我对“三维系统集成”的理解仅停留在字面意思，而通过这本书，我才真正理解到其背后所蕴含的复杂性和创新性。书中关于“堆叠技术”、“晶粒并排”（Die-to-Die）互连，以及“硅中介层”（Silicon Interposer）等核心概念的讲解，让我对不同类型的3D集成方案有了清晰的认识。 我尤其欣赏书中对“成本效益分析”的考量。任何一项先进技术的推广，都离不开成本的支撑。书中在分析各种封装技术时，不仅考虑了其技术性能，也对其经济可行性进行了评估。例如，在对比不同的TSV技术时，书中就对其制造成本和良率进行了详细的分析，这对于理解技术的实际落地至关重要。这让我认识到，一项技术是否能够成功，不仅取决于其本身的先进程度，更取决于其是否能够满足市场对成本和性能的平衡需求。

评分☆☆☆☆☆

从技术的角度来看，这本书无疑是一部涵盖了集成电路三维系统集成与封装领域前沿知识的宝库。它并非仅仅停留于概念的阐述，而是深入到各种具体的技术细节和实现方法。例如，书中对“硅穿孔”（TSV）技术的详细介绍，包括其工作原理、制造工艺、材料选择以及面临的挑战，都让我大开眼界。作者不仅解释了TSV是如何实现芯片之间的垂直互连，还探讨了如何优化TSV的密度和性能，以及在不同应用场景下的可行性。这种细致入微的讲解，对于希望在这一领域进行深入研究或实际开发的工程师来说，无疑提供了宝贵的参考。 更让我印象深刻的是，书中对于不同封装技术的比较分析。例如，在对比“扇出型封装”（Fan-out）与传统的“球栅阵列封装”（BGA）时，作者不仅列举了它们在尺寸、性能、成本等方面的差异，还深入分析了它们各自适用的市场和应用。这种多维度、深层次的比较，帮助我更清晰地认识到各种封装技术在现代电子产品设计中的作用和地位，也让我对未来封装技术的发展趋势有了更深刻的理解。书中的图表和示意图也起到了至关重要的作用，它们直观地展示了复杂的结构和工艺流程，使得我能够更有效地吸收信息。