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出版者:中国标准出版社

作者:龚顺镒

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:1999-11-1

价格:24.00

装帧:平装

isbn号码:9787111041320

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 安装
• 维修
• 电气设备
• 电路
• 实操
• 技能
• 职业教育
• 电力系统
• 电工基础

现代集成电路设计与制造工艺：从理论到实践 本书聚焦于当代电子工业的核心领域——集成电路（IC）的设计、制造、封装与测试，旨在为电子工程、微电子学及相关专业的学生、工程师和技术人员提供一套全面且深入的知识体系和实践指导。 第一部分：集成电路基础与前沿理论 第一章：半导体物理与材料科学基础 本章将深入探讨构成现代集成电路的半导体材料的本征与非本征特性。内容涵盖硅、锗以及新型宽禁带半导体（如氮化镓GaN和碳化硅SiC）的晶体结构、能带理论、载流子输运机制（漂移与扩散）。重点解析掺杂对半导体电学性能的影响，以及PN结的形成、特性曲线与少数载流子效应。此外，还详细介绍了超纯材料的制备技术，如CZ（切入-籽晶）法和区熔法在晶圆制造中的应用。 第二章：MOS晶体管工作原理与器件物理 这是理解现代数字和模拟IC功能的基础。本章详细阐述金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管的工作机制，包括阈值电压的确定、亚阈值区、线性区和饱和区的I-V特性曲线的精确建模。内容涵盖短沟道效应（SCE）、DIBL（漏致势垒降低）等先进工艺带来的器件尺寸缩小效应，以及应对这些效应的结构优化方法，如SOI（绝缘体上硅）技术。同时，对FinFET（鳍式场效应晶体管）和Gate-All-Around (GAA) 等3D结构晶体管的物理原理和性能优势进行了深入的剖析。 第三章：先进集成电路制造工艺流程 本部分详述了从原始硅片到功能芯片诞生的复杂流程。内容覆盖： 1. 薄膜沉积技术： 化学气相沉积（CVD，包括LPCVD、PECVD）、物理气相沉积（PVD，如溅射）以及原子层沉积（ALD）在介质层、金属层和半导体层构建中的应用与机理。 2. 光刻技术（Photolithography）： 详细解析了光刻的基本原理，包括掩模版制作、涂胶、曝光（步进与扫描）、显影过程。重点讨论了波长演进，从深紫外（DUV）到极紫外（EUV）光刻的技术难点、套刻精度控制（Overlay Control）和分辨率增强技术（RET）。 3. 刻蚀技术（Etching）： 区分干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE、深反应离子刻蚀DRIE）和湿法刻蚀的原理、选择性、各向异性控制及其在结构形貌控制中的关键作用。 4. 离子注入与掺杂： 探讨高能离子注入机理、剂量控制，以及退火（Annealing）工艺（如快速热退火RTA）对缺陷修复和激活掺杂剂的重要性。 第二部分：集成电路设计与布局布线 第四章：标准单元库与设计流程 本章介绍现代IC设计中的设计流程（Design Flow），从系统级抽象到晶体管级实现。重点讲解了标准单元库（Standard Cell Library）的构建、特性描述（如查找表Look-Up Tables, LUTs）和选择。深入分析了设计规则检查（DRC）和版图与原理图一致性检查（LVS）在保证制造可行性方面的重要性。 第五章：CMOS数字电路设计技术 本章专注于低功耗、高性能CMOS逻辑电路的设计。内容包括：静态和动态逻辑设计、时序逻辑（触发器、锁存器）的优化、时钟树综合（CTS）技术以最小化时钟偏斜（Skew）。同时，详细讨论了功耗优化策略，包括电压频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）在高能效设计中的实现细节。 第六章：模拟与混合信号电路设计 本部分涵盖了对精确信号处理至关重要的模拟电路模块。内容包括：差分放大器、运算放大器（Op-Amp）的频率补偿与稳定性分析、电流镜的失配分析。重点讲解了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的架构（如流水线式、Sigma-Delta）、线性度（INL/DNL）的度量与提高方法。此外，还探讨了噪声分析、匹配技术（如共质心布局）在高精度模拟电路中的应用。 第七章：版图设计与物理实现 本章是连接设计与制造的桥梁。详细讲解了版图（Layout）层级的关键考量： 1. 互连线模型： 电阻、电容的寄生效应计算，以及RC延迟对信号完整性的影响。 2. 版图规则： 最小宽度、间距、过孔（Via）设计与多层金属堆叠规则。 3. 信号完整性（SI）： 串扰（Crosstalk）、电迁移（Electromigration）的分析与版图规避措施。 4. 物理验证： 确保设计符合制造约束的自动化工具和流程。 第三部分：封装、测试与可靠性 第八章：先进封装技术与系统级封装（SiP） 本章超越了传统的引线键合（Wire Bonding）和引线框架（Leadframe）封装，重点介绍现代高密度封装技术： 1. 倒装芯片（Flip-Chip）与凸点（Bump）技术： 结构、热管理和I/O连接优势。 2. 2.5D/3D 封装： 硅中介层（Interposer）的使用、TSV（硅通孔）技术的原理、制造挑战及其在异构集成中的应用。 3. 散热设计： 热阻、热界面材料（TIM）的选择和散热器的集成策略。 第九章：芯片测试、可测性设计与良率管理 本章阐述了确保芯片功能正确和生产效率的关键步骤： 1. 可测性设计（DFT）： 扫描链（Scan Chain）的插入、内建自测试（BIST）架构（如逻辑BIST、存储器BIST）的实现。 2. 故障模型： 桥接故障、开路故障、延迟故障的建模。 3. 晶圆级测试（Wafer Probing）与封装后测试： 测试向量的生成、测试成本与测试覆盖率的权衡。 4. 良率分析： 缺陷密度模型（如泊松分布、负二项分布）在预测生产良率中的应用。 第十章：集成电路可靠性工程 本章关注芯片在长期工作环境下的可靠性问题，这是高可靠性产品（如汽车电子、航空航天）设计的基石。内容包括： 1. 时间相关性失效机制： 负偏压效应（NBTI）、热载流子注入（HCI）对晶体管阈值电压漂移的影响。 2. 电场效应： 电迁移（EM）机理、静电放电（ESD）保护电路的设计与防护等级要求。 3. 先进工艺节点的可靠性挑战： 极小尺寸下的介质击穿（TDDB）风险管理。 本书通过大量的工程案例和最新的行业技术动态穿插讲解，旨在使读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”，为未来半导体行业的技术迭代做好准备。

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这本书的装帧和排版设计，简直是太“反传统”了，这绝对是它的一个亮点，但可能也会让一些偏爱传统教材的读者感到不适应。纸张的质量摸起来很厚实，色彩还原度非常高，这在印刷电路板图示的时候显得尤为重要。我注意到，为了方便现场翻阅，很多关键的表格和流程图都被设计成了可以折叠展开的大幅面插页，这样你就不需要费力地去记忆或者手抄复杂的连接顺序了。然而，正是这种“重实践”的风格，使得它的理论推导部分相对精简，如果你是那种需要从最底层的数学公式开始理解电磁学本质的学术型读者，这本书可能需要你配合其他更偏理论的书籍一起看。对我来说，我更看重的是“怎么修”而不是“为什么是这样”，所以这种侧重于实际操作规范、工具选用和现场故障排除的安排，正中我的下怀。每次翻开它，都能闻到一股油墨和纸张混合的，踏实可靠的味道。

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这本书的叙事风格，用一个词来形容就是“冷静且权威”。它没有使用那些花哨的口号或者煽情的语言来鼓动你学习，而是用一种近乎于工程报告的严谨态度，陈述事实、展示原理、给出标准。我可以想象，这本书的编写者团队一定是深谙行业规范且经验极其丰富的一批专家。每一个维修步骤的描述，都精确到螺丝刀的规格和扭矩的描述，丝毫没有含糊其辞的地方。我特别喜欢它在讨论不同维修方法时的客观对比，比如对待老旧设备和新一代设备的维护侧重点差异，它会清晰地列出各自的优缺点，让读者自己根据实际情况做出最佳选择，而不是强行推荐某一种“最佳”方案。这种尊重读者判断、提供全方位信息的处理方式，体现了极高的专业素养，让我对书中所提供的一切知识点都保持了高度的信任感，这种信任感在技术资料中是极其宝贵的财富。

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说实话，这本书的内容量大得惊人，我感觉自己像是在攀登一座知识的高峰。我花了整整一个周末的时间，才把前三章的基础章节大致浏览了一遍，感觉就像是进行了一次高强度的脑力训练。这本书的逻辑结构非常严密，它不是简单地把各种电工知识点罗列出来，而是构建了一个完整的知识体系。从最基础的电路学，到绝缘测试、接地系统，再到复杂的工业控制回路，每一步都建立在前一步的基础上，形成了一个密不可分的网络。这种层层递进的编排方式，对读者的专注度和耐力提出了不小的考验，你绝对不能跳着读，否则后面的内容会完全无法理解。我个人建议，对于想系统学习这门手艺的人来说，最好能找一个相对空闲且不受打扰的环境，把它当作一个长期的学习项目来对待。虽然过程可能略显枯燥和漫长，但这种扎实地把知识体系“刻”进脑子里的感觉，远比学到几个零散的小技巧要来得有价值得多，它给予的是一个电工职业生涯的底层架构支撑。

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天呐，这本书简直是为我这种动手能力为零的新手量身定做的！我之前对电路啊、电线啊什么的完全是两眼一抹黑，每次家里有个小电器出问题，我都得赶紧找人修，生怕自己不小心把事情搞得更糟。拿到这本书的时候，我还有点打退堂鼓，觉得那些专业术语肯定让我望而生畏。但翻开第一页我就发现我想多了，作者的讲解方式实在是太接地气了。他没有直接跳到复杂的电路图上，而是从最基础的电学原理讲起，用了很多生活中的例子来做比喻，比如把电流比作水流，电阻比作水管的粗细，一下子就让我明白了那些抽象的概念。最让我惊喜的是，书里对安全操作的强调简直是事无巨细，每一个步骤都写得清清楚楚，生怕我们走弯路。那种手把手教的感觉，让我感觉自己不是在看一本教科书，而是在一位经验丰富的老电工的指导下学习。我已经照着书上的图示，成功地给家里的老台灯换了个新的开关，虽然过程有点慢，但看到灯亮起来的那一刻，成就感爆棚！这本书真的让我对“电”这件事不再恐惧，感觉自己掌握了一门实用的生活技能，强烈推荐给所有有“电盲”困扰的朋友们。

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我得说，这本书的深度和广度绝对超出了我的预期，它绝对不是那种市面上泛泛而谈的“入门读物”。作为一个已经有几年工作经验的维修技术员，我本来以为这本书里能给我带来多少新东西。结果呢，我发现它在“疑难杂症”的分析和解决方案上做得非常出色。尤其是在故障排查的那几章，简直就是一本“电工的疑难杂症速查手册”。很多我平时遇到过但处理起来比较棘手的间歇性故障，书里都给出了非常系统化的逻辑分析流程，从症状入手，一步步缩小排查范围，而不是靠经验“蒙”出来的。里面的专业图例和符号标准也非常规范，对于我们日常工作中需要阅读和绘制技术图纸的人来说，简直是太方便了。更值得称赞的是，它还涉及了一些新兴的、更智能的电路系统的维护知识，这在很多老旧的维修书籍中是看不到的。这本书更像是集合了理论的深度、实践的精度以及对未来技术发展趋势的预判，绝对是工具箱里不可或缺的“大部头”，对于想精进技艺的同行来说，绝对是物超所值。

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