集成电路工艺和器件的计算机模拟

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出版者:复旦大学出版社
作者:阮刚
出品人:
页数:304
译者:
出版时间:2007-3
价格:36.00元
装帧:
isbn号码:9787309053647
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

集成电路工艺和器件的计算机模拟,国际上也称作IC TCAD,是少数几种有能力缩减集成电路开发周期和研制费用的技术之一。

《集成电路工艺和器件的计算机模拟-IC TCAD技术概论》以介绍集成电路工艺和器件的模拟器为主线,概论IC TCAD技术早期的可实用的成果、随后的多方面发展、当今的研究进展和商用化现状,以及近期和远期的困难挑战和能力需求。

《集成电路工艺和器件的计算机模拟-IC TCAD技术概论》适用于大学微电子或其他相关专业的硕士/博士研究生或高年级本科生作教材或教学参考书。《集成电路工艺和器件的计算机模拟-IC TCAD技术概论》作为一本IC TCAD技术的入门书,也适用于有需要或有兴趣在IT领域工作的研发、生产和管理人员。

电子系统设计与实现:从理论到实践 内容简介 本书旨在为电子工程、微电子学及相关领域的学生和专业人士提供一套全面而深入的电子系统设计与实现方法论。全书结构严谨,内容覆盖了从基础理论到复杂系统集成的完整流程,强调理论分析与工程实践的紧密结合。 第一部分:基础电子学与器件原理 本部分首先系统回顾了半导体物理学的核心概念,为理解现代电子器件的工作机制奠定坚实基础。重点阐述了PN结、双极型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET,特别是MOSFET)的物理结构、工作特性以及小信号模型。详细分析了这些有源器件在不同偏置条件下的放大、开关和线性化行为。 接着,本书深入探讨了无源元件的实际应用和寄生效应。电阻、电容和电感在电路中的理想模型与非理想特性(如温度漂移、频率依赖性)进行了细致的对比分析。特别关注了集成电路中对寄生参数的敏感性及其对系统性能的影响。 第二部分:模拟电路设计精要 模拟电路部分聚焦于电流和电压信号的精确处理与转换。从最基本的放大器结构(共源、共基、共射、共集)开始,逐步过渡到多级放大器、差分放大器和运算放大器(Op-Amp)的内部结构设计。 在设计运算放大器时,本书不仅详细讲解了增益、带宽、相位裕度和输入/输出阻抗等关键指标的计算,还专门辟章节讨论了电流镜、偏置电路和频率补偿技术。大量的实例展示了如何利用反馈理论来优化电路性能,例如电压串联反馈、电流并联反馈等拓扑结构的应用。 此外,本书覆盖了数据转换器(ADC和DAC)的原理与设计,包括不同架构(如逐次逼近、Sigma-Delta、流水线)的优缺点比较。信号完整性在模拟前端设计中的重要性,如噪声分析、失真(THD)控制和电源抑制比(PSRR)的提升策略,均有详尽的阐述。 第三部分:数字电路与系统逻辑 本部分构建了现代数字系统的逻辑基础。从布尔代数和逻辑门电路(CMOS/NMOS/PMOS)的功耗与速度特性入手,系统性地分析了组合逻辑和时序逻辑电路的设计。 组合逻辑部分涵盖了译码器、多路选择器、加法器、乘法器等核心功能模块的优化实现。时序逻辑部分则深入讲解了锁存器、触发器(D、JK、T)、寄存器和有限状态机(FSM)的设计与同步化问题。对竞争冒险(Hazard)的检测与消除方法进行了具体指导。 在更高级别的设计中,本书讨论了存储器的组织结构(SRAM、DRAM的单元级设计与阵列组织),以及异步逻辑和时钟分布网络的关键技术。强调了低功耗数字设计方法,如时钟门控和电压缩放技术在VLSI设计中的应用。 第四部分:系统级集成与接口技术 本部分将理论模块提升到系统层面,探讨了如何将模拟和数字功能高效地集成在一个芯片或系统中。 同步与时序控制: 详细分析了系统时钟的生成、分配和抖动(Jitter)控制,这是确保复杂混合信号系统稳定运行的关键。讲解了锁相环(PLL)和延迟锁定环(DLL)的原理及其在时钟恢复和频率合成中的应用。 接口标准与通信: 介绍了多种主流的片上(On-chip)和片间(Off-chip)通信协议,如SPI、I2C、UART以及高速串行接口(如PCIe或SerDes的基础概念)。重点分析了这些接口的物理层设计要求,包括驱动器和接收器的阻抗匹配。 电源管理与电磁兼容性(EMC): 专门章节讨论了片上电源调节器(LDO和开关转换器)的设计,以及去耦电容的合理布局对抑制电源噪声的重要性。同时,概述了电磁干扰(EMI)的产生机理以及如何通过版图设计和封装技术实现基本的EMC防护。 第五部分:设计流程与验证方法 本部分着重于将理论转化为可制造的实际产品所需的工程流程。 设计自动化(EDA)工具链: 概述了从行为级描述(如Verilog/VHDL)到物理实现的全套流程,包括逻辑综合、静态时序分析(STA)、布局规划和版图设计。 版图设计与物理实现: 深入讲解了关键器件和模块(如晶体管、电阻、电容)的版图规则,强调了设计规则检查(DRC)和版图后验证(LVS)。重点讨论了互连线延迟、电迁移(Electromigration)效应和衬底噪声耦合在实际版图中的影响及规避策略。 仿真与验证: 阐述了从SPICE级仿真到系统级建模的验证层次。涵盖了电路级仿真(瞬态、噪声、蒙特卡洛分析)以及使用硬件描述语言(HDL)进行功能验证和形式化验证的基本方法。 本书通过大量的工程实例和习题,旨在培养读者严谨的系统思维和解决实际工程问题的能力,使之能够独立承担从概念到芯片/模块实现的完整设计任务。

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目录信息

读后感

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用户评价

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在寻找能够帮助我提升半导体工艺研发能力的资料时,《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书给我留下了深刻的印象。我个人在理论物理和材料科学领域有较好的基础,也对EDA工具的使用有所了解,但如何将两者有机结合,形成一套高效的仿真体系,一直是我所追求的目标。我非常好奇书中是如何将那些复杂的物理方程,例如薛定谔方程、泊松方程、以及各种输运方程,转化为能够在计算机上进行求解的数值算法的。我对书中关于“器件行为模型”的构建尤为感兴趣,特别是如何模拟电荷载流子的输运、陷阱效应、以及界面态等对器件性能至关重要的因素。我期望书中能够详细讲解各种仿真算法的原理和优缺点,并提供实际的应用案例,展示如何针对不同的器件类型(如NMOS, PMOS, BJT, IGBT等)和工艺节点,选择最优的仿真策略。此外,对于高级工艺,如FinFET、GAAFET等,其三维结构和复杂的表面效应,对仿真精度提出了更高的要求,我希望书中能提供关于这些前沿器件的仿真方法和模型。我希望通过这本书,能够深入理解计算机模拟在集成电路工艺和器件设计中的作用,掌握一套系统性的仿真方法论,从而能够更有效地进行器件的优化和新工艺的开发,为推动半导体技术的进步贡献自己的力量。

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当我注意到《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书时,我立刻意识到它可能是我一直在寻找的那个“缺失的环节”。在我的学术背景中,我对集成电路的物理原理有着较为深入的理解,例如能带理论、载流子输运机制、以及各种量子效应等。我也熟悉一些基础的EDA工具。然而,将这些理论知识转化为实际可用的仿真模型,并用以预测和优化实际的工艺流程,却是我一直试图攻克的难题。我希望这本书能够提供一套系统性的指导,从如何建立基本的物理模型开始,逐步深入到复杂的器件模型和工艺模型。我尤其期待书中能够详细介绍各种常用的建模技术,比如基于物理的模型(如Drift-Diffusion、Boltzmann Transport)以及更高级的基于机器学习的模型,并阐述它们各自的优缺点和适用场景。我也非常希望能看到书中包含一些关于先进器件(如FinFET、GAAFET)的仿真案例,因为这些新型器件的复杂结构对仿真精度提出了更高的要求。此外,对于如何有效地解读仿真结果,并将其应用于实际的工艺设计和优化,我希望书中能够提供一些实用的技巧和方法。总而言之,我购买这本书,是为了能够更好地将我的理论知识与计算机仿真实践相结合,成为一名更具创新能力和解决问题能力的集成电路工程师。

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我选择《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本著作,很大程度上是出于我对当前半导体产业发展趋势的深刻洞察。随着技术的不断进步,芯片的集成度越来越高,器件的尺寸越来越小,这使得传统的实验方法在效率和成本上都显得捉襟见肘。计算机模拟,尤其是TCAD(Technology Computer-Aided Design)技术,已经成为集成电路设计和制造过程中不可或缺的工具。我希望这本书能够为我提供一套系统性的方法论,帮助我理解如何利用TCAD工具来模拟各种半导体器件的制造过程,并预测其性能。我期待书中能够详细讲解各种器件物理模型,例如MOSFET、BJT、SOI器件等,以及它们在仿真中所使用的数学方程和数值求解方法。同时,我也非常关注书中关于工艺建模的部分,例如光刻、刻蚀、薄膜沉积、掺杂等关键工艺步骤是如何通过仿真来描述和优化的。我希望通过这本书,能够掌握如何设置仿真参数,如何进行敏感性分析,以及如何利用仿真结果来指导工艺改进和器件优化。对于一些前沿的器件技术,例如FinFET、GAAFET等,我同样期待书中能够提供相关的仿真策略和案例,让我能够跟上技术发展的步伐。总之,我希望通过这本书,能够获得一套扎实的理论基础和实用的操作指南,使我能够更有效地利用计算机模拟技术,在半导体领域取得更大的成就。

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我购买《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书,并非仅仅是为了应付工作上的任务,更多的是源于我对微观世界奥秘的好奇心,以及对精密制造工艺的深切兴趣。我一直觉得,半导体芯片的制造过程,就像是在微观尺度上进行的一场精妙的“建筑”工程,每一个步骤都充满了科学的严谨和艺术的匠心。然而,很多时候,我们只能通过宏观的实验结果来反思微观的成因。这本书,承诺将理论与实践相结合,通过计算机模拟,让我们能够“看见”那些肉眼无法直接观察到的电子在半导体材料中的行为,以及它们如何受到各种工艺步骤的影响。我期待书中能够详细介绍各种模拟软件的界面和操作流程,并提供一些经典的仿真算例,例如如何模拟一个MOSFET的I-V曲线,如何分析光刻过程中掩模版对图形保真度的影响,以及如何预测离子注入剂量和能量对掺杂分布的影响。我尤其希望书中能够深入探讨“工艺-器件-性能”之间的关联性,教我如何通过调整工艺参数,来优化器件的电学特性,例如提高速度、降低功耗、增强可靠性等。对于一些复杂的物理现象,如量子隧穿效应、热电子效应、以及各种寄生效应,我也希望书中能够提供相应的模型和仿真方法,让我能够更全面地理解器件的运作机制。总之,我渴望通过这本书,能够获得一种全新的视角来审视半导体制造,将理论知识转化为实际的仿真能力,从而在我的学习和研究中有所突破。

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当我翻开《集成电路工艺和器件的计算机模拟》时,我的第一感觉是它并非一本简单的科普读物,而是为那些渴望深入理解半导体制造“幕后”机制的专业人士量身打造的。我个人在半导体行业摸爬滚打多年,亲手操作过各种昂贵的设备,也调试过无数的工艺参数,深知理论推导与实际生产之间的巨大差异。很多时候,我们对于某些参数的微小变动可能导致器件性能出现戏剧性变化的原因,往往只能凭经验或大量的试验去摸索。这本书的出现,恰恰填补了这一空白。它承诺将复杂的半导体物理原理,通过严谨的数学建模和计算机仿真技术,以一种可量化、可预测的方式呈现出来。我特别关注书中关于“器件物理模型”的部分,例如亚阈值摆幅、漏电流、阈值电压漂移等关键参数是如何在仿真中被精确描述的。此外,对于光刻过程中的衍射效应、刻蚀过程中的等离子体动力学、以及掺杂过程中的扩散和注入机制,这些都是影响器件性能的根本因素,我相信书中必然会提供深入的建模方法和仿真策略。我期望通过阅读此书,能够掌握一套系统性的仿真流程,学会如何从最基本的能带理论出发,逐步构建出能够准确反映实际器件行为的仿真模型,并能针对性地优化工艺参数,以达到预期的器件性能指标。对于那些希望提升研发效率、缩短产品上市周期,以及解决生产中遇到的疑难杂症的工程师来说,这本书无疑是一笔宝贵的财富,它提供了一个强大的工具,让我们能够“预见”生产中的结果,而非被动地应对。

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坦白说,选择《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书,很大程度上是出于一种“技多不压身”的心理。在当前这个技术迭代飞快的时代,任何能够提高效率、降低成本、增强竞争力的工具和知识都是极其宝贵的。我在工作中,经常会遇到一些看似微不足道的工艺参数调整,却能对最终的芯片性能产生巨大的影响,而这些影响往往难以通过肉眼观察或简单的实验来洞察。这本书提供的计算机模拟方法,正是解决这一难题的关键。我希望它能教会我如何将抽象的物理概念转化为可执行的仿真代码,如何搭建起能够准确描述不同工艺步骤(如薄膜外延、化学机械抛光、离子注入、退火等)的仿真模型。我特别期待书中能够详细介绍各种常用的仿真软件,例如Synopsys TCAD、Silvaco TCAD等,以及如何在这些软件中进行有效的参数设置和结果分析。要知道,一款软件的强大之处,不仅在于其功能,更在于使用者能否灵活运用。我希望书中能提供一些实用的技巧和案例,比如如何针对特定的器件结构(如CMOS、BJT、SOI等)选择合适的仿真模型,如何在不同的工艺窗口下进行敏感性分析,以及如何利用蒙特卡洛方法来评估工艺偏差对器件性能的影响。总而言之,我希望通过这本书,能够将“模拟”这一强大的工具内化为自己的技能,从而在未来的工作中有更强的预测能力和问题解决能力,成为一名更出色的集成电路工程师。

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当我决定购买《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书时,我脑海中浮现的是那些庞大而复杂的EDA软件界面,以及无数个令人头疼的仿真参数。在我的工作中,我经常需要借助这些工具来验证我的设计理念,或者诊断生产中出现的问题,但坦白说,我总感觉自己对它们的理解还停留在“知其然,不知其所以然”的层面。我渴望获得一本能够系统性地讲解这些仿真工具背后所依赖的物理模型和数学算法的书籍,能够让我从根本上理解为什么某些参数会产生那样的结果,以及如何更有效地利用这些工具来解决实际问题。我期望书中能够详细介绍各种物理模型,例如漂移扩散模型、漂移扩散-能量守恒模型、玻尔兹曼输运方程等,并对比它们的适用范围和精度。我同样期待书中能够提供关于不同工艺步骤的建模方法,比如光刻中的衍射和干涉效应,刻蚀中的等离子体化学和物理过程,以及掺杂中的扩散和退火 kinetics。我希望通过阅读这本书,能够掌握一套严谨的仿真流程,学会如何根据具体的工艺和器件需求,选择合适的模型和参数,并能准确地解读仿真结果,从而做出更明智的设计和工艺决策。对于那些希望将理论知识与实践操作紧密结合,并能熟练运用仿真工具解决实际问题的工程师来说,这本书无疑是不可或缺的参考。

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这本《集成电路工艺和器件的计算机模拟》的选购,源自我近期在半导体行业深入研究时遇到的一个普遍痛点:理论知识与实际操作之间的鸿沟。尽管我熟悉CMOS、MOSFET等核心器件的物理原理,也了解晶体管开关过程中的电荷传输机制,但将这些理论转化为可在工业生产中直接应用的工艺参数,却常常需要海量的实验数据和反复的试错。我一直在寻找一本能够弥合这一差距的书籍,能够提供一套系统性的方法论,指导我如何利用计算机工具来模拟和优化这些复杂的半导体制造流程。我希望这本书能够深入讲解各种建模技术,比如基于物理的模型(如Drift-Diffusion模型、Boltzmann Transport方程)以及更高级的基于机器学习的模型,并能结合实际的EDA(Electronic Design Automation)软件,例如Synopsys TCAD、Silvaco TCAD等,展示如何设置仿真参数、解读仿真结果,并最终指导工艺工程师进行参数调整。特别是对于一些关键的工艺步骤,如光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积等,它们对器件性能有着至关重要的影响,我期待书中能有详尽的案例分析,说明如何通过模拟来预测和控制这些工艺的变异性,从而提高良率和器件的可靠性。此外,对于先进器件,例如FinFET、GAAFET等三维结构,其复杂的几何形状和电荷分布对仿真精度的要求更高,我也希望这本书能够覆盖到这些前沿领域,提供相应的仿真策略和技巧。总而言之,我购买此书,是希望能够获得一套扎实的理论基础和实用的操作指南,让我能够更有效地利用计算机模拟工具,加速新工艺的开发和器件的优化,从而在竞争激烈的半导体领域取得突破。

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我之所以选择《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书,是源于我多年来在半导体行业一线摸索的经验,深切体会到了理论与实践之间的鸿沟。作为一名工艺工程师,我每天都在与各种高精尖的设备打交道,也在不断地调整着那些微小的参数,希望能获得最优的器件性能。然而,很多时候,我们对于这些参数调整背后的物理机制,以及它们对最终结果的精确影响,常常只能凭经验或大量试错来摸索。这本书,恰恰承诺要填补这一空白。我期待它能够深入浅出地讲解如何将复杂的半导体物理原理,通过计算机模型来量化和模拟。我非常关注书中关于“器件模型”的部分,比如如何准确描述电子和空穴在半导体材料中的输运,如何模拟各种界面缺陷和陷阱对器件性能的影响,以及如何预测不同温度和电压下的器件行为。同时,我也对书中关于“工艺模型”的部分寄予厚望,希望能够学习到如何模拟光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等关键工艺步骤,并理解它们对器件结构和电学特性的最终影响。我相信,通过学习书中提供的仿真方法和工具,我能够更有效地预测工艺参数的变化对器件性能的影响,从而缩短研发周期,提高产品良率,并更从容地应对生产中遇到的各种挑战。

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购买《集成电路工艺和器件的计算机模拟》这本书,主要是出于我对科学研究方法的深度求索。我一直认为,任何学科的发展,都离不开严谨的理论推导和精确的实验验证,而计算机模拟,正是连接这两者的重要桥梁。在半导体领域,工艺的微小变化往往会对器件性能产生巨大的影响,而通过传统的实验方法来穷尽所有可能的变化并找到最优解,其成本之高、周期之长,是难以想象的。这本书,承诺将复杂的半导体物理理论,通过计算机模拟的方式,以一种直观、可量化的方式呈现出来。我希望书中能够详细讲解各种仿真模型,从最基础的电荷输运模型,到更复杂的量子效应模型,以及如何根据不同的器件结构和工艺需求,选择合适的模型。我同样期待书中能够提供一些实际的仿真案例,例如如何模拟一个CMOS反相器的性能,如何预测光刻过程中临界尺寸(CD)的偏差,以及如何评估不同掺杂浓度对器件击穿电压的影响。我希望通过阅读这本书,能够理解计算机模拟在集成电路设计和制造中的核心作用,并掌握一套系统的仿真方法,能够独立地进行器件的仿真和优化,从而为科学研究和工程实践提供强有力的支持。

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