纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Sandip Kundu等著 著

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• CMOS集成电路
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• 超大规模集成电路
• VLSI
• 半导体
• 工艺优化
• 设计规则
• DFM
• 集成电路设计

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030400345

商品编码：29239582363

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计

：58.00元

作者：(美)Sandip Kundu等著

出版社：科学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787030400345

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》的内容包括：CMOSVLSI电路设计的技术趋势；半导体制造技术；光刻技术；工艺和器件的扰动和缺陷分析与建模；面向可制造性的物理设计技术；测量、制造缺陷和缺陷提取；缺陷影响的建模和合格率提高技术；物

目录

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第1章　绪论
　1.1　技术趋势：延续摩尔定律
　　1.1.1　器件的改进
　　1.1.2　材料科学的贡献
　　1.1.3　深亚波长光刻
　1.2　可制造性设计
　　1.2.1　DFM的经济价值
　　1.2.2　偏差
　　1.2.3　对基于模型的DFM方法的需求
　1.3　可靠性设计
　1.4　小结
　　参考文献
第2章　半导体制造
　2.1　概述
　2.2　图形生成工艺
　　2.2.1　光刻
　　2.2.2　刻蚀技术
　2.3　光学图形生成
　　2.3.1　照明系统
　　2.3.2　衍射
　　2.3.3　成像透镜系统
　　2.3.4　曝光系统
　　2.3.5　空间像与缩小成像
　　2.3.6　光刻胶图形生成
　　2.3.7　部分相干
　2.4　光刻建模
　　2.4.1　唯象建模
　　2.4.2　光刻胶的完全物理建模
　2.5　小结
　　参考文献
第3章　工艺和器件偏差：分析与建模
　3.1　概述
　3.2　栅极长度偏差
　　3.2.1　光刻导致的图形化偏差
　　3.2.2　线边缘粗糙度：理论与特性
　3.3　栅极宽度偏差
　3.4　原子的波动
　3.5　金属和电介质厚度偏差
　3.6　应力引起的偏差
　3.7　小结
　　参考文献
第4章　面向制造的物理设计
　4.1　概述
　4.2　光刻工艺窗口的控制
　4.3　分辨率增强技术
　　4.3.1　光学邻近效应修正
　　4.3.2　亚分辨率辅助图形
　　4.3.3　相移掩膜
　　4.3.4　离轴照明
　4.4　DFM的物理设计
　　4.4.1　几何设计规则
　　4.4.2　受限设计规则
　　4.4.3　基于模型的规则检查和适印性验证
　　4.4.4　面向可制造性的标准单元设计
　　4.4.5　减小天线效应
　　4.4.6　DFM的布局与布线
　4.5　高级光刻技术
　　4.5.1　双重图形光刻
　　4.5.2　逆向光刻
　　4.5.3　其他高级技术
　4.6　小结
　　参考文献
第5章　计量、制造缺陷以及缺陷提取
　5.1　概述
　5.2　工艺所致的缺陷
　　5.2.1　误差来源的分类
　　5.2.2　缺陷的相互作用及其电效应
　　5.2.3　粒子缺陷建模
　　5.2.4　改善关键区域的版图方法
　5.3　图形所致缺陷
　　5.3.1　图形所致缺陷类型
　　5.3.2　图形密度问题
　　5.3.3　图形化缺陷建模的统计学方法
　　5.3.4　减少图形化缺陷的版图方法
　5.4　计量方法
　　5.4.1　测量的精度和容限
　　5.4.2　CD计量
　　5.4.3　覆盖计量
　　5.4.4　其他在线测量
　　5.4.5　原位计量
　5.5　失效分析技术
　　5.5.1　无损测试技术
　　5.5.2　有损测试技术
　5.6　小结
　　参考文献
第6章　缺陷影响的建模以及成品率提高技术
　6.1　概述
　6.2　缺陷对电路行为影响的建模
　　6.2.1　缺陷和故障的关系
　　6.2.2　缺陷-故障模型的作用
　　6.2.3　测试流程
　6.3　成品率提高
　　6.3.1　容错技术
　　6.3.2　避错技术
　6.4　小结
　　参考文献
第7章　物理设计和可靠性
　7.1　概述
　7.2　电迁移
　7.3　热载流子效应
　　7.3.1　热载流子注入机制
　　7.3.2　器件损坏特性
　　7.3.3　经时介电击穿
　　7.3.4　缓解HCI引起的退化
　7.4　负偏压温度不稳定性
　　7.4.1　反应-扩散模型
　　7.4.2　静态和动态NBTI
　　7.4.3　设计技术
　7.5　静电放电
　7.6　软错误
　　7.6.1　软错误的类型
　　7.6.2　软错误率
　　7.6.3　面向可靠性的SER缓解与修正
　7.7　可靠性筛选与测试
　7.8　小结
　　参考文献
第8章　可制造性设计：工具和方法学
　8.1　概述
　8.2　IC设计流程中的DFx
　　8.2.1　标准单元设计
　　8.2.2　库特征化
　　8.2.3　布局、布线与虚拟填充
　　8.2.4　验证、掩膜综合与检测
　　8.2.5　工艺和器件仿真
　8.3　电气DFM
　8.4　统计设计与投资回报率
　8.5　优化工具的DFM
　8.6　面向DFM的可靠性分析
　8.7　未来技术节点的DFx
　8.8　结束语
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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突破微观极限：解锁下一代电子元件的潜能 我们正身处一个信息爆炸、技术飞速发展的时代，其核心驱动力之一便是集成电路（IC）的不断革新。从我们手中挥洒自如的智能手机，到驱动全球经济运行的强大服务器，再到改变医疗诊断方式的精密仪器，无一不依赖于芯片的进步。而在这个微观世界的深处，纳米级CMOS（互补金属氧化物半导体）技术正扮演着举足轻重的角色，它以前所未有的精度和效率，为我们勾勒出下一代电子元件的蓝图。 本书并非聚焦于某个特定的技术领域，而是旨在为您呈现一个更宏观、更具前瞻性的视角，带领您探索集成电路设计理念的演进，理解驱动这一切技术变革的深层逻辑。我们将深入探讨，在芯片制造工艺不断逼近物理极限的今天，设计师们如何以前所未有的智慧和策略，克服重重挑战，实现更复杂的集成度和更高的性能。 设计思维的进化：从功能到制造的无缝对接 回溯集成电路设计的历程，早期设计师们更多地关注电路的功能实现和性能优化。然而，随着晶体管尺寸的缩小和集成度的指数级增长，单纯的功能实现已经不足以支撑芯片的成功。制造工艺的复杂性和成本的考量，如今已成为设计过程中不可或缺的一环。 本书将引导您理解“可制造性设计”（Design for Manufacturability, DFM）这一核心理念的深远意义。它不仅仅是制造工艺的延伸，更是一种全新的设计思维模式。我们不再是将设计图纸交给制造部门“照搬照抄”，而是从设计之初就将制造的种种约束和可能性融入考量。这就像是建筑师在设计摩天大楼时，不仅要考虑美观和功能，更要与结构工程师、材料科学家紧密合作，确保大楼在现实中能够安全、高效地建造和使用。 在纳米级CMOS技术的背景下，DFM的重要性被提升到了前所未有的高度。微小的尺寸意味着对制造过程中的任何微小偏差都异常敏感。一道微不可见的划痕、一次轻微的曝光偏差，都可能导致整个芯片的失效。因此，本书将着重阐述，设计师如何通过引入特定的设计规则、优化布局布线策略，甚至采用特殊的器件结构，来主动规避潜在的制造缺陷，提高芯片的良率。这涉及到对光刻、蚀刻、薄膜沉积等一系列复杂制造工艺的深刻理解，以及如何将这些理解转化为可执行的设计实践。 材料科学的边界与创新的力量 集成电路的进步，在很大程度上是材料科学不断突破的体现。从最初的硅，到如今广泛应用的各种高介电常数（high-k）材料、金属栅极（metal gate）以及铜互连线，每一步革新都为缩小器件尺寸、提升性能打开了新的通道。 本书将为您揭示，在纳米尺度下，传统材料的性能瓶颈如何显现，以及科学家们是如何通过探索和应用新型材料，来克服这些限制的。例如，高介电常数材料的应用，有效减小了栅极漏电，使得晶体管可以做得更小，同时保持其电学特性。金属栅极的引入，则解决了多晶硅栅极在缩小时出现的薄层效应问题。铜互连线取代了铝，显著降低了互连电阻和RC延迟，这对高速信号传输至关重要。 我们将深入探讨这些材料的特性、它们在CMOS器件中的作用，以及它们为设计带来的新机遇和新挑战。理解材料的本质，是理解纳米级CMOS技术深层潜力的关键。本书会帮助您建立起材料科学与集成电路设计之间的桥梁，让您看到，材料的微观特性如何直接影响到宏观芯片的设计和性能。 超越摩尔定律：系统级集成与异构计算的未来 长期以来，集成电路产业的发展遵循着“摩尔定律”的预言，即芯片上集成的晶体管数量每18-24个月翻一番。然而，随着物理尺寸的逼近原子尺度，继续按照指数级缩小晶体管尺寸的道路变得越来越艰难，成本也越来越高。这被称为“后摩尔时代”的到来。 在这种背景下，集成电路的设计思路正发生深刻的转变。本书将为您剖析，如何通过“超越摩尔定律”（More than Moore）的策略，实现集成电路的持续进步。这包括但不限于： 系统级集成（System-in-Package, SiP）： 将多个独立功能芯片（如CPU、GPU、内存、射频芯片等）通过先进的封装技术集成到同一个封装体中，实现更小的体积、更低的功耗和更优的互连性能。这就像是将乐高积木巧妙地组合起来，创造出更复杂的整体。 三维集成（3D IC）： 将多层芯片垂直堆叠，通过垂直互连将它们连接起来。这种方式可以极大地缩短互连长度，提高数据传输带宽，同时节省芯片面积。想象一下，将平铺的城市变成高耸入云的立体都市。 异构计算： 针对不同的计算任务，设计和集成具有专门功能的处理单元。例如，将通用计算的CPU、并行计算的GPU、专用算法加速的AI芯片等集成在一起，协同工作，以最优化的方式处理各种复杂的计算需求。这种方式极大地提高了计算的效率和能效比。 本书将详细探讨这些集成和计算策略的设计原理、优势劣势，以及它们在现代电子产品中的应用前景。您将了解到，未来的芯片设计将不再是单一的晶体管数量竞赛，而是多技术、多功能的融合与协同。 挑战与机遇：设计自动化与工艺协同的演进 纳米级CMOS技术的复杂性，使得人工设计几乎不可能完成。因此，设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）工具的发展，与芯片设计同步前行，扮演着至关重要的角色。 本书将为您揭示，现代EDA工具是如何赋能设计师的。从逻辑综合、布局布线、时序分析到物理验证，EDA工具为设计师提供了强大的支持，帮助他们处理海量的晶体管和连接。同时，我们也需要深刻理解，EDA工具的有效性，离不开与制造工艺的紧密结合。 DFM理念的深化，要求EDA工具能够理解并执行复杂的制造规则。工艺协同设计（Co-Design）的概念应运而生，即在设计和制造的早期阶段就进行密切的协同。本书将探讨，设计师如何与工艺工程师、EDA工具开发商紧密合作，共同优化设计流程，最大化芯片的性能、良率和可制造性。 面向未来：创新与可持续发展的驱动力 纳米级CMOS技术的进步，不仅推动了电子产品的迭代更新，更在驱动着各行各业的变革。从人工智能、物联网到自动驾驶、下一代通信，这些前沿技术的实现，都离不开性能更强大、功耗更低的芯片。 本书将从更广阔的视野出发，审视纳米级CMOS技术在推动技术创新和社会发展中的作用。同时，我们也将关注这一领域面临的可持续发展挑战，例如能源消耗、电子垃圾等问题，并探讨如何通过更高效的设计和更环保的材料，来应对这些挑战。 总而言之，本书旨在为您提供一个全面而深入的视角，帮助您理解纳米级CMOS技术的核心理念、关键技术以及未来的发展趋势。我们鼓励您跳出单一的技术细节，从更宏观、更具战略性的角度去思考集成电路的设计与创新，为解锁下一代电子元件的巨大潜能贡献您的智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格相对平实，没有过多的华丽辞藻，但信息密度极高。作者仿佛是一位经验丰富的工程师，娓娓道来，将复杂的纳米级CMOS制造工艺和可制造性设计的挑战，用一种非常务实的方式呈现出来。我最受启发的是书中关于“DFM设计流程集成”的讨论。作者强调了将DFM原则融入整个芯片设计流程的重要性，而不是仅仅在设计后期进行修正。书中列举了多种DFM技术，包括光学邻近效应修正（OPC）、图案化辅助设计（PSM）以及掩膜数据准备（MDP）等，并详细说明了它们在不同设计阶段的应用。我尤其对书中提到的“工艺模型”的构建和应用感到好奇，它似乎是连接设计和制造的关键桥梁。这本书的优点在于，它没有回避纳米级工艺所带来的复杂性和难度，而是直面问题，并提供了系统性的解决方案。对于希望在半导体行业深耕的读者来说，这本书无疑是一本不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对半导体制造的“幕后英雄”——可制造性设计有了全新的认识。我之前可能更关注电路的功能实现和性能优化，而这本书则将我的注意力引向了“如何让这些精密的电路能够被稳定、高效地制造出来”。作者在书中用了相当大的篇幅来阐述“工艺窗口”的概念，并详细解释了如何通过设计来拓宽这个窗口，从而提高芯片的生产良率。我特别欣赏作者在分析具体制造问题时，总是能从设计源头找到原因，并提出切实可行的设计对策。例如，在讨论“互连线可靠性”时，书中不仅分析了电迁移（Electromigration）和应力迁移（Stress Migration）等物理现象，还给出了具体的版图布局建议，比如合理的线宽、间距以及填充策略。这些内容非常贴近实际生产中的痛点，具有很强的指导意义。我感觉这本书不仅能帮助我提升理论知识，更能直接指导我在实际项目中的设计工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺吸引人的，封面采用了一种深邃的蓝色调，上面印着精密的电路图和流动的纳米颗粒，给人一种科技感十足的视觉冲击。纸张的质感也很好，摸起来厚实而光滑，翻阅时没有廉价感。我最看重的是它的目录结构，条理清晰，每一章节的标题都明确点出了核心内容，从基础的CMOS工艺原理到高级的版图设计规则，再到良率提升策略，循序渐进，非常适合我这种希望系统性学习这方面知识的读者。虽然我还没来得及深入研读，但仅仅是翻阅目录和部分章节的摘要，就能感受到作者在内容组织上的用心。我尤其对其中关于“可靠性设计”和“工艺偏差分析”的部分感到好奇，这两个是实际工程中非常关键但又容易被忽视的环节。作者在引言部分也强调了理论与实践相结合的重要性，并提到了丰富的案例研究，这让我对接下来的阅读充满了期待。我希望这本书能为我打开一个全新的视角，让我对纳米级CMOS超大规模集成电路的“可制造性”有一个更深刻、更全面的理解，而不仅仅停留在理论层面。

评分☆☆☆☆☆

这本《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》的风格非常严谨，充满了学术研究的深度。作者在每个技术点的论述都引经据典，引用了大量的行业标准和最新的研究成果，这为内容的权威性提供了坚实的基础。我特别喜欢书中对各种设计约束和优化方法的详细推导，逻辑清晰，数学模型也运用得恰到好处，虽然有些部分需要一定的专业背景才能完全理解，但一旦掌握，就会觉得茅塞顿开。我对书中关于“设计规则检查（DRC）”和“版图寄生参数提取（LVS）”的讲解尤为关注，这两者是验证设计是否符合制造要求的关键步骤。作者不仅介绍了这些工具的功能，还深入剖析了在纳米级工艺下，传统DRC/LVS可能遇到的新挑战，以及相应的解决方案。此外，书中对“测试与可测试性设计（DFT）”的探讨也很有价值，如何在设计初期就考虑测试的便捷性和有效性，这直接关系到产品上市时间和成本。这本书更像是一本技术手册，适合那些需要进行深入研究和实际操作的工程师和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

我一直对集成电路的设计流程充满兴趣，尤其是在技术节点不断逼近物理极限的今天，设计中的每一个细节都可能对最终的良率产生巨大影响。这本书的题目《纳米级CMOS超大规模集成电路可制造性设计》恰好触及了我最想深入了解的痛点。从我目前阅读到的几个章节来看，作者在解释一些抽象概念时，会引入非常形象的比喻，比如将版图规则类比为建筑规范，将工艺偏差比喻为原材料的不确定性，这大大降低了理解难度。我尤其欣赏的是作者在讲述不同工艺技术（例如FinFET、GAAFET）时，并非简单罗列参数，而是深入分析了这些技术在可制造性方面带来的挑战和机遇。书中提出的“设计-制造协同”理念，让我意识到不能孤立地看待设计，而是要从制造的角度反思设计决策。我期待书中能够提供更多关于DFM（Design for Manufacturability）工具和EDA（Electronic Design Automation）软件在实际应用中的技巧，以及如何有效地利用这些工具来优化版图，减少制造缺陷。这本书的出现，可以说填补了我在这方面知识体系中的一块重要空白。