3D集成手册：3D集成电路技术与应用 [Handbook of 3D integration： technology and applications of 3D integrated circuits] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 菲利普·加罗，克里斯多夫·鲍尔，[德] 彼得·兰姆 著，赵元富，姚全斌，白丁 等 译

图书标签:

• 3D集成电路
• 3D IC
• 先进封装
• 异构集成
• TSV
• 硅通孔
• 2
• 5D集成
• 微电子
• 集成电路设计
• 电子工程

出版社： 中国宇航出版社

ISBN：9787515913001

版次：1

商品编码：12285308

包装：平装

外文名称：Handbook of 3D integration： technology and applications of 3D integrated circuits

开本：16开

出版时间：2017-05-01

用纸：胶版纸###

内容简介

　　三维（3D）集成是一种新兴的系统级集成封装技术，通过垂直互连将不同芯片或模块进行立体集成。《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》对国内外研究所和公司的不同3D集成技术进行了详细介绍，系统阐述了不同工艺的设计原理和制作流程。《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》旨在及时、客观地向工程师和学者们提供该领域的前沿信息，供相关科研人员及高等院校相关专业的研究生学习、参考与使用。

目录

第1章 3D集成概述
1．1 引言
1．2 晶圆堆叠技术的发展
1．3 3D封装与3D集成
1．4 非TSV的3D叠层技术
1．4．1 Irvine传感器
1．4．2 超薄芯片叠层（UTCS）（IMEC，CNRS，U．Barcelona）
1．4．3 富士通公司
1．4．4 Fraunhofer/IZM研究所
1．4．5 3D Plus公司与Leti公司
1．4．6 东芝公司系统封装模块
参考文献
第2章 3D集成的驱动力
2．1 引言
2．2 电性能
2．2．1 信号传输速度
2．2．2 存储器的延迟
2．3 功耗与噪声
2．3．1 噪声
2．4 外形尺寸
2．4．1 非易失性存储器技术：闪存
2．4．2 易失性存储器技术：静态随机存取存储器（SRAM）与动态随机存取存储器（DRAM）
2．4．3 CMOS图形传感器
2．5 低成本
2．6 应用驱动
2．6．1 微处理器
2．6．2 存储器
2．6．3 传感器
2．6．4 现场可编程逻辑门阵列（FPGA）
参考文献
第3章 3D集成工艺技术概述
3．1 3D集成技术概述
3．1．1 硅通孔技术（TSVs）
3．1．2 晶圆减薄
3．1．3 晶圆／IC对准键合
3．2 工艺流程
3．3 3D集成技术
3．3．1 TSV制作
3．3．2 载体晶圆的临时键合
3．3．3 减薄工艺
3．3．4 对准与键合
参考文献

第一篇 硅通孔制作
第4章 硅通孔的深反应离子刻蚀（DRIE）
4．1 引言
4．1．1 实现硅片贯穿互连技术的深反应离子刻蚀
4．1．2 DRIE的技术状态与基本原理
4．1．3 Bosch工艺
4．1．4 通孔制备方法的选择
4．2 DRIE设备及特征
4．2．1 高密度等离子体反应器
4．2．2 等离子体化学
4．2．3 等离子体诊断和表面分析
4．3 DRIE工艺
第二篇 晶圆减薄与键合技术
第三篇 集成过程
第四篇 设计、性能和热管理
第五篇 应用

3D集成电路：迈向微电子的垂直新纪元 在信息时代飞速发展的今天，电子设备的性能提升和小型化需求从未停歇。传统的二维集成电路（IC）设计正面临物理极限的严峻挑战，而一种革命性的技术——三维集成电路（3D IC），正以前所未有的姿态，为微电子产业开启一个全新的垂直时代。本书《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》深入剖析了这一前沿技术，旨在为广大研究者、工程师和技术爱好者提供一本详实、全面的参考指南。 从二维到三维：颠覆性的飞跃 长期以来，集成电路的发展主要依靠“摩尔定律”的推动，通过不断缩小晶体管的尺寸，在同一芯片上集成更多的电子元件。然而，当器件尺寸逼近原子尺度时，量子效应、功耗增加、散热困难等一系列物理和工程难题开始显现，使得二维（2D）技术的发展进入瓶颈。 三维集成电路（3D IC）的出现，为突破这一瓶颈提供了全新的思路。它不再局限于在平面上扩展，而是将多个芯片层堆叠起来，通过垂直互连的方式实现芯片间的通信。这种垂直堆叠的方式，极大地改变了我们对芯片设计的认知，带来了诸多颠覆性的优势： 性能提升： 垂直互连大大缩短了信号传输路径，显著降低了信号延迟，从而提高了芯片的运行速度和整体性能。例如，在高性能计算（HPC）领域，3D IC能够显著缩短处理器与内存之间的数据传输时间，大幅提升计算效率。 功耗降低： 更短的互连距离意味着更低的电容和电阻，从而减少了信号传输过程中的功耗。这对于移动设备、物联网（IoT）设备等对能源效率要求极高的应用场景至关重要。 尺寸小型化： 通过将多个功能模块垂直集成，3D IC能够以更小的三维体积实现更强大的功能，满足消费电子产品、可穿戴设备等对极致小型化的需求。 功能集成度提升： 3D IC使得不同类型的芯片（如逻辑芯片、存储芯片、射频芯片等）能够被集成在同一封装内，实现更高级别的系统集成（System-in-Package, SiP）。这不仅能够简化系统设计，还能有效降低成本。 异构集成： 3D IC技术特别适合实现异构集成，即将不同工艺、不同功能、甚至不同供应商的芯片堆叠在一起，形成一个高度定制化的、性能优越的整体。这为应对日益复杂和多样化的应用需求提供了强大的支持。 核心技术解析：构建三维世界的基石 《3D集成手册》的精髓在于对构成3D IC的各项核心技术进行深入细致的阐述。这些技术共同构建了实现三维集成世界的基石： 垂直互连技术（Through-Silicon Via, TSV）： TSV是3D IC实现垂直通信的关键。它是在硅片内部通过特定工艺蚀刻出细小的垂直导通孔，并在孔内填充金属，从而实现跨越不同芯片层的电信号连接。本书详细介绍了TSV的制造工艺、关键参数（如孔径、深度、密度）、材料选择（如铜、钨）、以及与之相关的可靠性问题。读者将了解到如何优化TSV的参数以平衡性能、成本和良率，以及不同的TSV布局策略对整体性能的影响。 晶圆键合（Wafer Bonding）与堆叠（Stacking）： 将多个芯片层精确地对准并可靠地连接在一起是3D IC制造中的另一大挑战。本书涵盖了各种晶圆键合技术，包括共晶键合、金属局部熔融键合、玻璃键合等，并分析了它们的适用范围、优缺点以及对器件性能的影响。同时，也对不同的堆叠方式，如2.5D（Chiplets + Interposer）和3D（Full 3D Stacking）进行了详细的比较和阐述。 芯片减薄与切割（Wafer Thinning and Dicing）： 为了实现高密度的垂直堆叠，单片芯片的厚度需要被大幅减薄。本书介绍了化学机械抛光（CMP）、等离子刻蚀、激光切割等先进的减薄和切割技术，并讨论了这些工艺对芯片完整性、良率以及后续键合过程的影响。 散热与可靠性： 随着集成度的提高，散热问题成为3D IC面临的严峻挑战。功率密度的提升和器件的紧密堆叠，使得热量难以有效散发，可能导致性能下降甚至器件损坏。本书深入探讨了3D IC的散热设计，包括热分析、散热材料的选择、热管理策略（如微通道散热、热管等），以及如何通过结构设计和工艺优化来提高器件的可靠性，包括机械应力、热应力、电迁移等方面的分析。 测试与封装： 3D IC的复杂结构给测试和封装带来了新的挑战。传统的测试方法可能无法有效地检测到堆叠中的潜在缺陷。本书将详细介绍3D IC的测试策略，包括晶圆级测试、芯片级测试、封装级测试，以及如何利用先进的测试设备和技术来确保产品的质量。同时，也对3D IC的封装技术进行了广泛的介绍，包括TSV封装、2.5D封装、Fan-Out封装等。 广泛的应用领域：重塑产业格局 3D IC技术并非仅仅是理论上的突破，它已经开始在众多关键领域展现出巨大的应用潜力，深刻地影响着信息产业的未来： 高性能计算（HPC）： 在超级计算机、数据中心等领域，3D IC能够显著提升计算能力和效率，缩短AI训练和模拟计算的时间。将高性能处理器与大容量、高速的内存（如HBM）进行3D集成，是HPC领域的重要发展方向。 人工智能（AI）与机器学习（ML）： AI和ML应用对计算能力和数据吞吐量有着极高的要求。3D IC可以实现AI加速器与内存的紧密集成，大幅提升神经网络的推理和训练速度，降低功耗，从而支持更复杂、更强大的AI模型。 移动通信（5G/6G）： 随着通信速率的不断提升，对射频前端、基带处理器等关键器件的性能要求也越来越高。3D IC能够实现射频、基带、存储等多个功能模块的集成，减小设备体积，提高通信效率，并降低功耗，为下一代移动通信技术的发展奠定基础。 物联网（IoT）与边缘计算： 物联网设备需要低功耗、小尺寸、高性能的芯片。3D IC可以将传感器、处理器、通信模块等集成在一起，实现高度智能化的终端设备，并支持边缘计算，减少对云端的依赖，提高数据处理的实时性。 汽车电子： 汽车电子系统日益复杂，对集成度、可靠性和性能的要求极高。3D IC能够将自动驾驶芯片、信息娱乐系统、车载传感器等集成在一起，提高系统的集成度，减小体积，并提升整体性能和可靠性，为智能汽车的发展提供动力。 医疗电子： 在医疗影像设备、植入式医疗设备等领域，3D IC的小尺寸、高集成度、低功耗的优势尤为突出，能够实现更精确、更安全、更便捷的医疗解决方案。 面向未来：挑战与机遇并存 尽管3D IC技术展现出巨大的潜力，但其发展之路并非一帆风顺。本书也对当前面临的挑战进行了客观的分析，包括： 高昂的制造成本： 3D IC的制造工艺复杂，良率控制难度大，导致其制造成本相对较高。 工艺的成熟度： 许多3D IC相关的核心技术仍在发展和完善中，需要进一步的优化和标准化。 设计工具和EDA支持： 针对3D IC的EDA（电子设计自动化）工具和设计流程尚需改进，以更好地支持复杂的异构设计。 散热与功耗管理： 尽管3D IC在功耗方面有优势，但随着集成度的进一步提高，散热问题依然是需要重点攻克的难关。 测试与封装的复杂性： 3D IC的测试和封装技术需要与时俱进，以应对其复杂的结构和不断增长的集成度。 然而，挑战的背后往往蕴藏着巨大的机遇。《3D集成手册》不仅指出了这些挑战，更提供了解决这些挑战的思路和方法。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，3D IC必将成为未来微电子产业发展的主流技术之一。 本书的价值与读者群体 《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》是一本集理论深度、技术广度和应用前瞻性于一体的权威著作。它适合以下读者群体： 微电子领域的科研人员和工程师： 为您提供深入的技术解析、前沿的研究动态和实用的设计参考。 高校学生和教师： 作为一本优秀的教材或参考书，帮助您系统地学习和理解3D IC的核心技术和应用。 半导体产业的决策者和技术管理者： 为您提供对3D IC技术发展趋势的全面了解，为战略规划提供决策支持。 对微电子技术感兴趣的业余爱好者： 带领您走进3D IC的精彩世界，了解未来科技的无限可能。 通过阅读本书，您将对3D集成电路技术有一个全面、深刻的认识，理解其如何重塑电子器件的性能极限，如何驱动信息产业的下一次革命。本书将助您把握3D IC的发展机遇，迎接微电子垂直集成新纪元的到来。

评分☆☆☆☆☆

作为一名计算机体系结构的研究生，我一直在寻找能够深化我对下一代计算硬件理解的深度资源，而《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》这本书，从我初步的翻阅来看，非常有潜力成为我研究的重要参考。我尤其对书中关于3D集成如何赋能异构计算和片上系统（SoC）的章节感到好奇。将不同类型的芯片（如CPU、GPU、内存、FPGA等）垂直集成在一起，不仅可以大大缩短它们之间的通信延迟，还能显著提高能效比，这对于构建高性能的AI加速器、数据中心服务器乃至未来的量子计算机都至关重要。我希望能在这本书中找到关于如何设计和优化3D堆叠芯片的互连网络（NoC）的详细介绍，以及如何处理不同工艺和电压域之间的兼容性问题。书中关于3D集成对内存带宽和容量的影响分析也让我非常感兴趣，这关系到能否突破“冯·诺依曼瓶颈”，实现内存与计算的融合。我期待书中能包含一些关于3D集成技术在高性能计算（HPC）、大数据分析以及边缘计算等领域的最新研究进展和未来发展趋势的探讨，这将为我的论文选题和研究方向提供重要的启示。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对微电子学有着深厚热情但并非专业背景的科技爱好者。偶然间听说了《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》这本书，它所描绘的“立体化”的芯片世界让我感到无比着迷。虽然我可能无法完全理解书中所有的技术术语和复杂公式，但我坚信这本书将能为我打开一扇通往未来计算世界的大门。我希望这本书能够以一种相对易于理解的方式，介绍3D集成技术的基本概念，例如为什么我们需要将芯片从二维变成三维，以及这样做能带来哪些令人兴奋的可能性。我期待书中能有一些生动的插图和模型，帮助我直观地理解芯片是如何在垂直方向上进行堆叠和连接的。虽然我可能不会去阅读那些关于硅通孔制造工艺的详细步骤，但我希望能了解这些技术的背后所蕴含的工程智慧和创新精神。这本书对我而言，更像是一次关于微观世界奇迹的探索之旅，我希望它能激发我对集成电路技术更深层次的好奇心，并让我更清晰地认识到科技是如何不断突破界限，塑造我们未来的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对我这个在半导体行业摸爬滚打多年的工程师来说，简直是一场及时雨。我们公司最近在考虑将3D集成技术引入到下一代产品的设计中，但由于这是一个相对新兴且复杂的技术领域，内部缺乏系统性的资料和权威的指导。 《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》的出版，恰好填补了这一空白。我迫不及待地想看看书中是如何详尽地剖析各种3D集成架构的优缺点，比如2.5D封装和真正的3D堆叠之间的区别，以及它们各自适用于哪些场景。我特别关注书中对材料科学、可靠性工程以及热管理等方面的论述。毕竟，在三维空间内堆叠如此多的组件，材料的选择、连接的可靠性以及如何有效地散热，都是决定产品性能和寿命的关键因素。我希望书中能够提供一些实用的设计指南和故障排除技巧，帮助我们团队更好地理解和规避潜在的设计风险。此外，书中对不同制造工艺的比较和分析也至关重要，了解各种工艺的成熟度、成本效益以及对特定应用的支持能力，将直接影响到我们的技术选型和供应商选择。我期待这本书能够提供一些关于3D集成良率提升策略和测试验证方法的内容，这些都是我们在实际生产中亟需解决的问题。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手一本名为《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》的厚重书籍，虽然我还没有真正深入研读其中的具体技术细节，但仅仅是翻阅和粗略浏览，就足以让我对这本书的出版和它的潜在价值感到兴奋。从封面设计到纸张的质感，再到印刷的清晰度，都能感受到这是一本精心制作的学术著作。我个人对集成电路领域有着浓厚的兴趣，特别是对于那些能够突破传统二维平面限制的创新技术，3D集成无疑是其中最令人瞩目的方向之一。我知道，随着摩尔定律的挑战日益严峻，垂直集成和三维堆叠已经成为延续高性能计算、低功耗设备以及新兴应用（如人工智能、物联网）发展的关键技术。因此，我对于这本书能够全面、系统地梳理3D集成电路的发展脉络、核心技术原理、制造工艺难点以及前沿应用场景充满了期待。这本书的结构似乎也非常完整，从基础理论的介绍，到具体的工艺流程，再到不同应用领域的案例分析，这种循序渐进的编排方式，对于我这样初学者而言，无疑是极大的福音，能够帮助我快速建立起对3D集成技术的整体认知框架，并逐渐深入到各个子领域的研究。我非常好奇书中会如何详细地阐述诸如硅通孔（TSV）技术、键合技术、晶圆堆叠、多芯片封装等关键技术，以及它们在实际制造中面临的挑战和相应的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

我对《3D集成手册：3D集成电路技术与应用》这本书的期待，更多地源于它所代表的行业前沿性和变革性。作为一名行业分析师，我需要时刻关注半导体技术的发展趋势，而3D集成无疑是其中最具有颠覆性潜力的领域之一。这本书的厚度和包含的主题之广泛，预示着它将为我提供一个全面的市场和技术洞察。我希望书中能深入分析3D集成技术对不同半导体细分市场的影响，例如移动设备、汽车电子、通信设备以及新兴的VR/AR和自动驾驶技术。我特别想了解不同厂商在3D集成领域的竞争格局，以及他们所采取的技术路线和专利布局。书中对3D集成技术未来发展路线图的预测，以及其在成本、性能、功耗和可靠性方面可能带来的突破，都将是我进行市场预测和战略分析的重要依据。我期待书中能包含一些关于3D集成生态系统的讨论，包括材料供应商、设备制造商、芯片设计公司以及封装测试服务商之间的合作模式和价值链分析。这些信息对于理解整个产业的演进方向至关重要。