三維集成電路設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美華斯裏斯 等 著

圖書標籤:

• 三維集成電路
• 3D IC
• 集成電路設計
• 半導體
• 電子工程
• 微電子學
• 封裝技術
• TSV
• 異構集成
• 先進封裝

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111433514

商品編碼：29867382693

包裝：平裝

齣版時間：2013-09-01

基本信息

書名：三維集成電路設計

定價：58.00元

作者：(美)華斯裏斯 等

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2013-09-01

ISBN：9787111433514

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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內容提要

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在21世紀的前十年結束時，基於三維集成技術的“摩爾定律”時代就悄然來臨瞭。具備多個有源器件平麵的三維集成電路(3一DIc)，有望提供結構緊湊、布綫靈活、傳輸高速化且通道數多的互連結構，從而為Ic設計者們提供突破“互連瓶頸”的有效手段，而且還能夠有效集成各種異質材料、器件和信號處理形式，成為三維集成技術發展的主要方嚮之一。本書是世界上三維集成電路設計方麵的本專著，既有的理論深度，又有較高的可讀性。它係統、嚴謹地闡釋瞭集成電路三維集成的設計技術基礎，包括3一DIC係統的工藝、互連建模、設計與優化、熱管理、3一D電路架構以及相應的案例研究，提齣瞭可以高效率解決特定設計問題的解決方案，並給齣瞭設計方麵的指南。

本書是一本的技術參考書，適用的讀者範圍包括：超大規模集成電路(VLSI)設計工程師，微處理器和係統級芯片的設計者以及相關電子設計自動化(EDA)軟件的開發者，微機電及微係統集成方麵的設計開發者，以及微電子行業中對未來技術走嚮高度敏感的管理者和投資者。本書也可以作為相關專業研究生的教材和教師的教輔參考書籍。

目錄

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譯叢序

譯者序

原書序

緻謝

章導言

1.1從集成電路到計算機

1.2互連，一位老朋友

1.3三維或垂直集成

　1.3.1三維集成的機遇

　1.3.2三維集成麵臨的挑戰

1.4全書概要

第2章3一D封裝係統的製造

2.1三維集成

2.1.1係統級封裝

2.1.2三維集成電路

2.2單封裝係統

2.3係統級封裝技術

2.3.1引綫鍵閤式係統級封裝

2.3.2外圍垂直互連

2.3.3麵陣列垂直互連

2.3.4 SiP的壁麵金屬化

2.4 3一D集成係統的成本問題

2.5小結

第3章3-D集成電路製造技術

3.1單片3一D IC

3.1.1堆疊3-D IC

3.1.2 3-D鰭形場效應晶體管

3.2帶矽通孔(TsV)或平麵間過孔的3一D Ic

3.3非接觸3一DIc

　……

第4章　互連預測模型

第5章　3一D　Ic物理設計技術

第6章　熱管理技術

第7章　雙端互連的時序優化

第8章　多端互連的時序優化

第9章　三維電路架構

0章　案例分析：3一DIc的時鍾分配網絡

1章　結論

附錄

參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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芯片製造的無限可能：從納米尺度到係統級的高效突破 本書將帶您深入探索當今電子産業最前沿的芯片製造技術，揭示如何超越傳統的平麵二維設計範式，邁嚮三維集成電路（3D IC）的全新紀元。這不是一本關於三維建模或CAD軟件操作的書籍，而是聚焦於驅動現代高性能計算、人工智能、物聯網和5G通信等領域飛躍式發展的核心技術與設計理念。我們將一同剖析三維集成電路的設計、製造、封裝以及測試等關鍵環節，理解它們如何突破物理限製，實現前所未有的性能提升、能效優化和小型化。 第一章：從二維局限到三維曙光——顛覆式創新的必要性 在信息爆炸和智能化浪潮的推動下，對計算能力、數據處理速度和能源效率的需求正以前所未有的速度增長。然而，傳統的二維集成電路（2D IC）在摩爾定律逐漸觸及物理極限的背景下，麵臨著功耗牆、互連瓶頸和信號延遲等嚴峻挑戰。本章將深入分析這些二維設計的固有局限，闡述為何三維集成電路的設計與製造成為瞭必然的趨勢和亟待突破的關鍵。我們將迴顧集成電路技術發展的曆史演進，對比二維與三維結構的根本差異，並描繪三維集成電路在解決當前技術難題中的巨大潛力。您將瞭解到，三維集成電路並非簡單的堆疊，而是涉及材料科學、微電子工藝、器件物理以及係統架構的全麵革新，它為實現更高密度的功能集成、更短的互連路徑以及更低的功耗提供瞭革命性的解決方案。 第二章：三維集成電路的設計挑戰與策略 設計三維集成電路是一項復雜而精密的工程，它需要全新的設計方法論、工具鏈和驗證技術。本章將聚焦於三維集成電路的設計層麵，探討其獨特的設計挑戰，並介紹當前業界主流的設計策略和流程。我們將深入剖析異構集成（Heterogeneous Integration）的概念，即在同一封裝中集成不同類型、不同工藝節點、甚至不同功能的芯片（如CPU、GPU、內存、ASIC等），以實現最佳的性能與成本平衡。您將瞭解到如何通過矽通孔（Through-Silicon Via, TSV）和微凸點（Micro-Bump）等先進互連技術，實現芯片之間垂直方嚮上的高效連接。此外，本章還將詳細介紹多芯片模塊（Multi-Chip Module, MCM）、晶圓堆疊（Wafer Stacking）以及2.5D/3D封裝等不同的三維集成實現方式，並分析它們各自的優缺點和適用場景。同時，我們也需要關注設計流程中的關鍵問題，例如熱管理（Thermal Management）、功耗分配（Power Delivery）、信號完整性（Signal Integrity）以及可靠性（Reliability）等，這些都是在三維結構下需要特彆重視和解決的設計考量。 第三章：尖端製造工藝與材料創新 三維集成電路的實現離不開前沿的製造工藝和創新的材料。本章將帶您走進芯片製造的最前沿，詳細介紹實現三維集成所需的關鍵製造技術和材料。我們將重點關注矽通孔（TSV）的製造工藝，包括其形成過程、材料選擇（如銅、鎢等）以及關鍵的減薄和研磨技術。同時，本章還將深入探討芯片鍵閤（Die Bonding）與堆疊技術，如共晶鍵閤（Eutectic Bonding）、陽極鍵閤（Anodic Bonding）以及混閤鍵閤（Hybrid Bonding）等，這些技術直接關係到芯片之間連接的可靠性和密度。此外，對於二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物等）在先進封裝和高性能互連中的潛在應用，以及先進光刻技術（如EUV光刻）在實現更小尺寸TSV和更精細互連中的作用，也將進行深入的介紹。我們還將探討材料選擇對電學性能、熱學性能和機械性能的影響，以及如何通過材料創新來剋服三維集成帶來的新挑戰。 第四章：先進封裝技術——實現三維集成的橋梁 先進封裝技術是實現三維集成電路的關鍵橋梁，它決定瞭多顆芯片如何被集成在一起，並與外部世界進行高效連接。本章將深入探討各種先進封裝技術，尤其是那些能夠支持三維集成的創新方案。我們將重點介紹扇齣型封裝（Fan-Out Packaging），如扇齣晶圓級封裝（FOWLP）和扇齣芯片級封裝（FOCSP），以及它們在實現高密度、高性能封裝方麵的優勢。此外，係統級封裝（System-in-Package, SiP）作為一種集成多種功能芯片的策略，也將被詳細解析，並探討其與三維集成技術的融閤。矽中介層（Silicon Interposer）和有機中介層（Organic Interposer）在2.5D集成中的作用，以及3D封裝（如TSV堆疊）的實現方式和優勢也將得到詳細介紹。我們還會關注散熱封裝技術，因為三維堆疊帶來的高密度對散熱提齣瞭更高要求。瞭解這些先進封裝技術，將有助於理解如何將設計好的三維芯片有效地轉化為實際可用的産品。 第五章：性能、功耗與可靠性——三維集成電路的核心考量 在三維集成電路的設計與製造過程中，性能、功耗和可靠性是相互關聯且至關重要的考量因素。本章將圍繞這三個核心主題展開，深入探討三維結構對這些方麵的影響，以及相應的優化策略。我們將詳細分析短互連帶來的性能優勢，如減少信號延遲和提高帶寬，以及如何通過優化TSV的布局和布綫來進一步提升性能。在功耗方麵，我們將探討TSV的功耗特性，以及如何通過低功耗設計技術和先進的電源管理來優化整體能效。熱管理作為影響性能和可靠性的關鍵因素，將受到重點關注，包括熱建模與仿真、散熱材料的應用以及散熱封裝設計。同時，本章還將深入分析三維集成電路的可靠性挑戰，如TSV的失效模式、應力集中問題以及封裝材料的熱膨脹失配等，並介紹可靠性設計與測試方法，確保芯片在嚴苛的工作環境下能夠穩定運行。 第六章：設計自動化工具與驗證方法 隨著三維集成電路設計的日益復雜，高效的設計自動化（EDA）工具和完備的驗證方法變得尤為重要。本章將聚焦於支持三維集成電路設計和驗證的EDA工具鏈和方法學。我們將介紹專門針對三維集成的布局布綫（Place and Route）工具，以及如何處理TSV的建模和優化。功耗分析（Power Analysis）和熱分析（Thermal Analysis）工具在三維結構下的特殊應用也將被深入探討。此外，信號完整性（Signal Integrity）和電源完整性（Power Integrity）仿真在應對短互連和多層堆疊時的挑戰也需要新的方法。本章還將重點介紹三維集成電路的驗證策略，包括功能驗證、性能驗證以及可靠性驗證。我們將探討如何利用形式化驗證（Formal Verification）和靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）等技術來確保設計的正確性和性能。理解這些EDA工具和驗證方法，將為設計齣高性能、高可靠性的三維集成電路提供強有力的支持。 第七章：應用領域與未來展望 三維集成電路正在深刻地改變著我們所處的科技世界，本章將展望其在各個關鍵應用領域的廣闊前景，並探討未來的發展趨勢。我們將重點關注高性能計算（HPC），如超級計算機和數據中心的服務器芯片，三維集成如何實現更強大的計算能力和更低的能耗。人工智能（AI）和機器學習（ML）是另一大受益領域，大模型訓練和推理對高帶寬內存和高計算密度有著迫切需求，三維集成將為AI芯片帶來革命性的突破。物聯網（IoT）和邊緣計算（Edge Computing）對低功耗、小型化和異構集成的需求，也將推動三維集成技術的廣泛應用。5G/6G通信對高頻、高速信號處理的需求，也依賴於三維集成提供的低延遲互連和高性能器件。此外，本章還將探討三維集成電路的進一步發展方嚮，如三維存儲器（如3D NAND和3D DRAM）、三維處理器、新型三維器件（如碳納米管和二維材料器件）的集成，以及人工智能輔助的設計與製造等前沿課題。最後，我們將對三維集成電路的未來進行展望，描繪它在推動技術進步和塑造未來社會方麵的重要作用。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解三維集成電路的設計、製造、封裝和應用，從而把握這項顛覆性技術帶來的巨大機遇，共同推動電子産業邁嚮更加高效、智能和可持續的未來。

評分☆☆☆☆☆

這是一本極其厚重的著作，光是拿在手裏就感受到一種沉甸甸的專業分量。我是一名在半導體行業工作多年的工程師，一直關注著業界的技術動嚮。近年來，“三維集成電路”無疑是熱點中的熱點，其帶來的性能提升、功耗降低和體積減小等優勢，讓它成為瞭下一代計算平颱的重要基石。我拿到這本書，是想看看它能否在現有成熟知識體係的基礎上，提供更前沿、更深入的見解。我尤其關注其中關於“設計自動化工具”和“仿真驗證流程”的內容，因為在復雜的三維結構下，傳統的EDA工具和方法可能麵臨嚴峻的挑戰。如果這本書能夠探討如何應對這些挑戰，介紹新的設計流程和算法，那將是對我非常有價值的補充。同時，我也想瞭解作者對於“熱管理”和“可靠性”等實際工程問題的分析，畢竟在多層堆疊的結構中，這些問題變得尤為突齣。

評分☆☆☆☆☆

這本圖書的裝幀設計相當有藝術感，書頁邊緣的處理也十分精細，給人一種高端品質的感受。我是一名在校的電子工程專業研究生，近期正在著手撰寫與先進集成電路設計相關的畢業論文。在查找相關文獻的過程中，我發現“三維集成電路”是當下研究的熱點領域，其潛力巨大，但也麵臨著設計復雜性、驗證難度以及成本控製等諸多挑戰。我希望這本書能夠為我提供一個全麵而深入的視角，讓我更好地理解三維集成電路設計的整個流程，以及其中涉及到的關鍵技術和理論知識。我特彆關注書中關於“設計自動化工具（EDA）”在三維集成電路設計中的應用和演進，以及“信號完整性分析”和“功耗優化”在三維結構下的新方法。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，就被它沉甸甸的份量和精美的封麵設計所吸引。我一直對半導體行業充滿好奇，特彆是芯片製造這個高科技領域，而“三維集成電路設計”這個書名，光聽起來就充滿瞭未來感和技術深度。拿到手後，我迫不及待地翻閱起來，希望能夠從中一窺究竟。雖然我對這個領域的瞭解還比較初步，但從目錄和章節的標題來看，這本書似乎涵蓋瞭從基礎概念到前沿技術的方方麵麵。我尤其對其中關於“先進封裝技術”的部分感到興趣，因為我知道這是未來芯片性能提升的關鍵瓶頸之一，如果這本書能夠深入淺齣地講解其中的原理和挑戰，那將非常有價值。另外，我也期待它能對“異構集成”這樣的概念做詳細的闡述，畢竟未來的芯片很可能不再是單一功能的整閤，而是多種不同工藝、不同類型的芯片被巧妙地組閤在一起，這其中涉及到的設計難度和協同工作機製，都是我想要瞭解的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的紙張質感相當不錯，印刷清晰，拿在手裏有一種踏實的感覺。我是一名硬件工程師，主要負責産品開發中的芯片選型和初步設計。隨著産品對性能和集成度的要求越來越高，我發現傳統二維芯片已經逐漸難以滿足需求。因此，我開始關注“三維集成電路”這個新興領域。我希望這本書能夠為我提供一些實用的指導，幫助我理解三維集成電路的基本原理、設計流程以及在實際應用中的優勢和劣勢。我尤其對書中關於“不同堆疊架構的比較”和“異構集成的設計考量”感興趣，我想知道在不同的應用場景下，選擇哪種三維集成方案更為閤適，以及如何將不同工藝製造的芯片有效地集成在一起。如果書中能有一些案例分析，那就更好瞭。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的書脊設計非常簡潔大氣，正文排版也相當舒適，即使是需要長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞。我是一名熱愛科技的業餘愛好者，雖然沒有專業的背景，但對芯片技術的發展一直保持著濃厚的興趣。我瞭解到“三維集成電路”是突破摩爾定律瓶頸的關鍵技術之一，能夠將更多的晶體管集成到更小的空間裏，從而實現更強大的計算能力。因此，我希望能通過這本書，更直觀地瞭解三維集成電路是如何製造齣來的，它和我們現在使用的普通芯片有什麼本質區彆。我對書中可能包含的“材料科學”和“製造工藝”的介紹特彆感興趣，比如如何實現精確的層層堆疊，如何在不同的芯片層之間建立高效的連接等等。如果這本書能夠用通俗易懂的語言，配閤生動的插圖，來解釋這些復雜的工藝流程，那我將非常欣喜。

評分☆☆☆☆☆

收到這本書時，我驚喜於它比預期的要厚實不少，這預示著內容一定非常充實。作為一名從事瞭多年數字邏輯設計的工程師，我對任何能夠提升芯片性能、降低功耗的技術都抱有極大的興趣。“三維集成電路設計”這個主題，在我看來，是當前半導體行業最具革命性的方嚮之一。我迫切地想瞭解，這本書是否能夠深入探討“高密度互連技術”的實現細節，例如如何剋服信號串擾和電阻電容效應帶來的影響。我還希望它能對“熱管理問題”在三維結構下的特殊性進行詳細闡述，畢竟堆疊越多的層數，散熱挑戰也越發嚴峻。如果書中能提供一些關於“先進封裝技術”的最新進展，比如2.5D和3D封裝的區彆和應用，以及它們在設計時需要考慮的關鍵因素，那將對我個人的知識更新非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝非常考究，看得齣齣版社在細節上花瞭不少心思。我是一名剛剛接觸電子工程領域的學生，對於“三維集成電路設計”這個概念，我之前隻在一些科普文章中略有耳聞，知道它代錶著芯片設計的新方嚮，能夠突破傳統二維結構的物理極限。因此，我抱著極大的學習熱情來閱讀這本書。當我瀏覽到關於“堆疊技術”和“互連方法”的章節時，我感覺自己就像進入瞭一個全新的世界。書中的插圖和圖錶非常豐富，將復雜的概念可視化，這對於我這樣初學者來說至關重要。我尤其欣賞作者在解釋“TSV”（矽通孔）等關鍵技術時，所采用的類比和循序漸進的講解方式，讓我能夠更容易地理解其工作原理和在三維結構中的作用。這本書為我打開瞭通往更深層次半導體設計知識的大門，讓我對未來集成電路的發展有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵色彩搭配十分和諧，給人一種專業而不失活力的感覺。我是一名在讀的博士生，研究方嚮與集成電路設計相關，最近正在關注三維集成電路的前沿技術。我瞭解到，當前三維集成電路設計麵臨著諸多挑戰，例如信號完整性、功耗分配、熱效應以及設計驗證的復雜性等等。我希望這本書能夠提供一些關於這些問題的深入分析和創新的解決方案。我特彆期待看到書中關於“先進互連技術”的討論，例如如何設計高密度、低延遲的垂直互連，以及如何優化三維結構下的信號傳輸路徑。另外，我也對書中關於“設計空間探索”和“性能建模”的內容抱有很高期望，因為在三維集成電路的設計過程中，需要在巨大的設計空間中找到最優解，這需要強大的工具和有效的算法支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵插圖非常有吸引力，色彩鮮明，構圖巧妙，瞬間就吸引瞭我的目光。作為一名對科技前沿充滿熱情的普通讀者，我一直對芯片製造這個神奇的領域充滿好奇。“三維集成電路設計”聽起來就像是科幻小說裏的技術，能夠將更多的功能集成到更小的空間裏。我希望這本書能夠用一種比較易懂的方式，來介紹三維集成電路的基本概念，比如它和我們現在使用的普通芯片有什麼不同，為什麼需要這樣做。我對書中可能涉及的“堆疊技術”非常感興趣，想知道不同材料的芯片是如何一層層疊起來的，以及它們之間是如何連接的。如果還能瞭解到一些關於“未來芯片”的發展趨勢，以及三維集成電路在其中扮演的角色，那將是非常棒的學習體驗。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是想找到一本能夠全麵係統地介紹“三維集成電路設計”這一復雜領域的專業書籍。我瞭解，隨著芯片製造技術的不斷進步，傳統的二維平麵設計已經逐漸觸及物理極限，而三維集成則為突破這些限製提供瞭新的可能。我非常期待書中能夠詳細解釋“矽通孔（TSV）”技術的工作原理、製造工藝以及其在實現三維互連中的作用。同時，我也想瞭解“堆疊式芯片”的設計方法，包括如何進行層級的劃分、如何進行模塊的布局以及如何優化層間的通信。這本書的重量和厚度都讓我覺得內容應該非常豐富，希望能從中學習到關於“先進互連材料”和“三維封裝技術”的前沿知識。