功率集成电路(超大面积集成电路)

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出版者:浙江大学出版社
作者:陈景银
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1995-08
价格:11.50
装帧:平装
isbn号码:9787308015103
丛书系列:
图书标签:
  • 功率电子
  • 集成电路
  • 超大面积芯片
  • 电力系统
  • 模拟电路
  • 电力转换
  • 芯片设计
  • 功率管理
  • 半导体
  • 电子工程
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具体描述

《微纳电子器件与集成电路设计》 本书旨在为读者深入剖析现代电子产业的核心——微纳电子器件及其集成电路设计。全书共分为三个主要部分,系统性地涵盖了从基础理论到前沿技术的各个层面,力求为半导体从业者、高校师生及相关领域的研究人员提供一份详实且具有指导意义的参考。 第一部分:微纳电子器件基础 本部分着重介绍构成现代集成电路的微观世界,重点阐述了各类关键半导体器件的物理原理、工作特性及制造工艺。 晶体管理论: 从MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的p-n结原理、阈值电压、跨导等基本概念入手,详细讲解了各种MOSFET结构,包括NMOS、PMOS,以及其在不同工艺下的演变,如SOI(绝缘体上硅)和FinFET(鳍式场效应晶体管)技术。同时,也涵盖了BJT(双极结型晶体管)的工作机制,对比了MOSFET和BJT的优劣及其在不同应用场景下的选择。 新型器件探索: 随着摩尔定律的挑战日益严峻,新一代电子器件的研究成为热点。本部分将介绍诸如量子点器件、碳纳米管器件、二维材料(如石墨烯、过渡金属二硫化物)及其构建的晶体管等前沿器件。重点分析这些器件在载流子输运、开关特性、功耗和集成密度方面的潜力,以及它们可能为未来电子技术带来的革命性影响。 器件建模与仿真: 深入探讨器件模型的建立,包括SPICE模型、BSIM模型等,以及它们在电路仿真中的作用。介绍先进仿真工具的使用,帮助读者理解如何通过仿真预测器件性能,优化设计参数。 第二部分:集成电路设计流程与方法 本部分系统性地梳理了从概念到可制造芯片的完整设计流程,涵盖了逻辑设计、电路设计、版图设计等关键环节,并引入了现代设计自动化工具(EDA)的应用。 数字集成电路设计: 详细阐述了数字IC设计的逻辑综合、静态时序分析(STA)、功耗分析、形式验证等步骤。介绍了HDL(硬件描述语言)如Verilog和VHDL在描述和验证数字逻辑中的应用。重点讲解了可综合设计原则以及如何优化设计以满足性能、面积和功耗的要求。 模拟与混合信号集成电路设计: 深入研究了模拟电路设计的基础,包括放大器、滤波器、数据转换器(ADC/DAC)、锁相环(PLL)等基本模块的设计原理和优化技巧。讨论了噪声、失真、线性度、带宽等关键性能指标的权衡。同时,探讨了混合信号IC中模拟与数字部分的接口技术和设计挑战。 版图设计与物理验证: 详细介绍了IC的物理实现过程,包括标准单元库、版图设计规则(DRC)、电路提取(LVS)、寄生参数提取等。讲解了如何根据工艺提供的版图设计规则进行版图绘制,以确保芯片的可制造性。同时,也介绍了后仿真实践,用于精确评估电路的实际性能。 第三部分:集成电路设计中的关键技术与挑战 本部分聚焦于当前集成电路设计领域面临的重大技术挑战和前沿研究方向,旨在为读者提供更深层次的洞察和思考。 低功耗设计技术: 随着移动设备和物联网的普及,低功耗设计成为集成电路设计的核心目标之一。本部分将系统介绍各种低功耗设计技术,包括时钟门控、电源门控、动态电压频率调整(DVFS)、亚阈值设计、混合信号低功耗技术等。 先进封装技术与三维集成: 探讨了传统的二维集成电路设计所面临的瓶颈,以及新兴的先进封装技术,如2.5D封装、3D IC(三维集成电路)等。分析了这些技术如何通过堆叠芯片、互连技术(如TSV)等手段,突破传统二维面积限制,实现更高的集成度和更优的性能。 可靠性与测试: 深入讨论了集成电路在制造、封装和工作过程中可能遇到的可靠性问题,如工艺变化、热应力、电压瞬变、电迁移、击穿等。介绍了用于评估和提升芯片可靠性的方法,以及在设计和生产阶段的芯片测试策略,包括功能测试、性能测试和可靠性测试。 本书以严谨的学术态度,结合丰富的实例和最新的研究成果,力求为读者提供一个全面、深入的学习平台。通过对微纳电子器件原理的透彻理解和对集成电路设计流程的系统掌握,读者将能更好地应对未来电子技术发展的挑战,并在半导体领域取得创新性的成就。

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读后感

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用户评价

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我一直在寻找一本能够连接理论与实践的经典教材,希望它能系统地阐述功率IC从设计、仿真到流片和测试的全过程。这本书的标题确实很有吸引力,特别是“超大面积集成电路”这个概念,让我联想到那些应用于新能源汽车、数据中心电源等前沿领域的复杂系统。然而,阅读后我发现,本书的侧重点似乎完全偏离了我所期待的全面性。它更像是一篇篇高度专业化的学术论文集,每一篇都聚焦于某个特定技术瓶颈的突破,比如新型的碳化硅或氮化镓器件在超大面积应用中的退化机制研究。书中大量的篇幅被用来论述如何通过微米级的材料改性和纳米级的结构设计来提升器件的击穿电压和导通电阻,这些内容的深度无可挑剔,但对于我这种需要建立整体认知框架的读者来说,结构上的松散感是很明显的。我迫切希望能够看到一个清晰的、从宏观到微观的逻辑脉络,比如一个完整的功率模块设计流程图,而不是被淹没在各种晦涩的公式和仿真数据中。这本书更像是为那些已经知道自己要解决什么具体问题的人准备的,而不是为那些还在探索行业方向的后来者准备的。它缺少了那种引领读者的、构建知识体系的教育情怀。

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这本书的排版和图表质量确实非常精良,那些复杂的电磁仿真截图和显微镜下的晶圆照片,无不彰显着出版社的专业水准。然而,从内容的可访问性角度来看,它给我带来了不小的挫败感。我希望找到的是能够帮助我理解“为什么”要采用某种特定拓扑结构,以及在实际产品生命周期中,这种大面积设计可能带来的哪些隐性成本或维护难题。很遗憾,书中几乎没有涉及成本分析、良率控制或长期可靠性测试的章节。它似乎完美地描绘了一个在理想实验室条件下运行的、性能达到理论极限的功率芯片,但现实世界的设计往往需要在性能、成本和可靠性之间进行艰难的权衡。例如,当一个超大面积的模块出现热点导致局部失效时,如何快速定位并进行失效分析,书中并没有提供实用的指导手册或案例。它更像是一份展示前沿研究成果的“画册”,充满了令人惊叹的技术指标,却缺乏一本优秀教材应有的“教学指导书”的严谨性和实用导向性。

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这本《功率集成电路(超大面积集成电路)》似乎是一本深入探讨电力电子领域核心技术的著作,但对于我这种刚刚接触这个行业的“小白”来说,内容未免显得过于艰深和专业化了。我原本期望能找到一些关于基础知识的梳理,比如功率半导体器件的工作原理,或者至少是一些入门级的应用案例分析。然而,书本似乎直接跳过了这些铺垫,一上来就深入到了对超大面积集成电路的特定挑战和解决方案的探讨。书中涉及的那些复杂的工艺流程、器件参数的优化,以及热管理方面的技术细节,对我来说就像是听天书一般。我花了大量时间试图理解其中一些章节的论述,比如关于版图设计对寄生效应的影响,以及如何通过创新的封装技术来应对高功率密度下的可靠性问题。遗憾的是,由于缺乏足够的背景知识支撑,这些高深的见解对我来说更像是精美的理论模型,而非实用的工具。我特别希望书中能增加一些针对初学者的章节,用更直观的方式解释一些关键概念,比如如何通过简单的示波器波形来判断一个功率模块是否存在潜在的失效风险,或者如何进行一个基础的开关电源设计选型。目前来看,这本书更像是为已经身经百战的资深工程师准备的“武功秘籍”,而不是为我们这些初出茅庐者准备的“入门指南”。

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作为一名长期从事传统模拟电路设计的人士,我阅读此书的初衷是想了解功率集成领域,特别是超大面积集成如何影响到传统的电路设计范式。我原以为书中会详细对比传统高压线性电路与新型功率开关电路在设计哲学上的根本区别,并重点阐述在处理大电流和高热流密度时,版图布局和布线策略需要做出的颠覆性改变。然而,这本书给我的印象是,它假定读者已经完全掌握了标准CMOS工艺下的设计规则,然后直接切入到更接近物理极限的挑战中。例如,书中对于如何有效布局数万个并联晶体管以确保电流均流的讨论非常深入,涉及到了应力分布和局部温度梯度的精确建模,但对于这些布局如何融入到更高级别的系统(比如一个完整的电源管理单元PMIC)中却鲜有提及。我期待看到更多关于系统级集成的视角,比如如何将数字控制逻辑与高功率驱动级安全地集成在同一衬底上,同时保证两者之间极低的串扰。这本书更像是“材料科学与器件物理”的跨界产物,而非“电路系统设计”的指南。它似乎更关心“能不能做成”一个大面积的器件,而不是“如何设计出一个高效可靠的系统”。

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我购买这本书是抱着学习最新一代功率半导体封装和集成趋势的期望的。我尤其对如何在高密度集成的情况下实现有效的热管理抱有极大的兴趣,因为这直接决定了产品的最终功率密度和寿命。这本书确实提到了许多先进的热界面材料(TIMs)和先进的散热结构,但这些讨论往往停留在理论建模层面,即通过有限元分析(FEA)软件得出的理想化结果。我非常希望看到工业界如何将这些复杂的、多层级的散热方案实际落地到大规模生产线上的经验分享,比如在组装过程中,如何确保这些新型复合材料与芯片之间的完美接触,以及在经过数千次热循环后,这些界面如何保持其导热性能。书中对于“如何处理设计带来的制造难度”这一关键环节的叙述明显不足,它似乎假设了制造环节能够无缝地实现所有理论上的要求。对于我这个关注从设计到量产全链条的工程师来说,这本书提供的信息是“上层建筑”很宏伟,但“底层基础”的工程实践却显得空泛,无法指导我在实际项目中规避那些由工艺不匹配带来的常见陷阱。

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