硅通孔与三维集成电路 朱樟明,杨银堂 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱樟明，杨银堂 著

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• 硅通孔
• 三维集成电路
• 集成电路
• 封装技术
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• TSV
• 3D IC
• 半导体
• 电子工程
• 材料科学

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030471642

商品编码：29332274220

包装：平装

出版时间：2017-12-01

基本信息

书名：硅通孔与三维集成电路

定价：68.00元

作者：朱樟明,杨银堂

出版社：科学出版社有限责任公司

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787030471642

字数：

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统讨论了基于硅通孔的三维集成电路设计所涉及的一些关键科学问题，包括硅通孔寄生参数提取、硅通孔电磁模型、新型硅通孔结构、三维集成互连线、三维集成电路热管理、硅通孔微波/毫米波特性、碳纳米硅通孔及集成互连线等，对想深入了解硅通孔和三维集成电路的工程人员和科研人员具有很强的指导意义和实用性。本书所提出的硅通孔结构、硅通孔解析模型、硅通孔电磁模型、三维集成电路热管理、三维集成互连线建模和设计等关键技术，已经在IEEETED、IEEEMWCL等国外期刊上发表，可以直接供读者参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《微观世界的深层连接：从硅通孔到三维集成电路的革新》 在信息时代的洪流中，计算能力的需求如同永不枯竭的泉水，持续涌动并不断挑战着现有技术的边界。传统二维集成电路的尺寸已接近物理极限，摩尔定律的步伐逐渐放缓，我们亟需一种全新的范式来打破瓶颈，释放更强大的计算潜能。正是在这样的背景下，硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）技术的兴起，为构建三维集成电路（3D IC）铺平了道路，开启了微电子领域一次前所未有的革命。 硅通孔：跨越维度的桥梁 硅通孔，顾名思义，是指通过硅晶圆厚度方向钻设的垂直电连接通道。它就像是连接不同楼层的电梯，允许在垂直方向上实现信号和电源的传输。在传统的二维集成电路中，器件之间的连接主要依靠层层堆叠的金属导线，这不仅增加了信号延迟，也限制了集成密度。而硅通孔的出现，彻底改变了这一局面。 想象一下，将多层芯片像三明治一样堆叠起来，并且通过这些垂直的“筷子”——硅通孔——将它们牢固地连接在一起。这样的结构，能够极大地缩短芯片内部信号传输的路径，从而显著降低信号延迟，提升数据传输速率。这对于高性能计算、人工智能、图形处理以及移动通信等对速度要求极高的应用领域至关重要。 硅通孔的制造过程并非易事，它涉及一系列精密的微电子工艺。首先，需要在硅晶圆的特定位置精确地形成垂直的孔洞。这通常通过深硅刻蚀（Deep Reactive Ion Etching, DRIE）技术来完成，它能够在硅材料中制造出高纵横比的垂直孔。刻蚀完成后，孔洞的内壁需要进行绝缘处理，以防止短路。之后，通过物理气相沉积（PVD）等方法，在孔壁上沉积一层金属（通常是铜），填满整个孔洞，形成导电通路。最后，通过化学机械抛光（CMP）等工艺，去除多余的金属，使表面平整，为后续的芯片堆叠做准备。 不同的硅通孔结构也各有千秋。最常见的有“通孔至通孔”（via-to-via）和“通孔至硅”（via-to-silicon）等类型，以及根据连接的芯片数量和位置，还可以分为单层通孔、多层通孔以及混合型通孔。每种结构都有其特定的应用场景和设计考量。 三维集成电路：堆叠的智慧，无限的可能 硅通孔是实现三维集成电路的关键基石，而三维集成电路则是硅通孔技术所带来的终极愿景。它不再是简单地将芯片“堆叠”起来，而是将多个功能不同的芯片，如同模块化积木一般，垂直地集成在一起，形成一个统一的、高性能的封装单元。 三维集成电路的优势显而易见。首先，密度爆炸性提升。在相同的芯片面积下，三维集成可以容纳更多的功能单元，实现极高的集成度。这对于体积受限的移动设备、可穿戴设备以及物联网传感器等尤为重要。 其次，性能飞跃。如前所述，硅通孔极大地缩短了信号传输路径，降低了功耗和延迟，显著提升了数据处理速度和效率。在处理海量数据和复杂算法时，三维集成电路的优势尤为突出。 第三，功耗降低。更短的互连线意味着更小的电阻和电容，从而减少了信号传输过程中的能量损耗。这对于延长电池续航时间、降低散热需求至关重要。 第四，封装成本优化。通过将多个功能芯片集成到一个三维封装中，可以减少独立的芯片封装以及它们之间的连接，从而在一定程度上降低整体的制造成本和封装成本。 三维集成电路的设计和制造也比传统二维集成电路更为复杂。它需要考虑如何将不同工艺、不同设计的芯片进行有效的集成，如何优化垂直连接的布局，以及如何确保堆叠后的整体结构的可靠性和散热性能。目前，主流的三维集成技术包括“芯片堆叠”（chip-stacking）和“晶圆堆叠”（wafer-stacking）等。 “芯片堆叠”是指将已经制造好的、独立的芯片进行堆叠和互连。这种方法更加灵活，可以方便地集成不同工艺节点的芯片。而“晶圆堆叠”则是在制造过程中就将多层晶圆进行堆叠和互连，这种方法可以实现更高的集成度和更短的互连线。 未来的展望：超越极限的计算 硅通孔和三维集成电路的结合，不仅是现有技术的延续和改进，更是引领着整个微电子行业向着一个全新的维度发展。它们正在深刻地改变着我们对芯片设计、制造和应用的认知。 在高性能计算领域，三维集成电路将为数据中心、超级计算机提供前所未有的计算能力，加速科学研究和大数据分析的进程。在人工智能领域，它们将为更强大的AI芯片提供硬件基础，推动机器学习和深度学习模型的训练和推理效率的提升。在通信领域，它们将支撑下一代高速通信网络的发展，满足日益增长的数据传输需求。 此外，三维集成电路在医疗健康（如植入式医疗设备）、汽车电子（如自动驾驶系统）以及航空航天等领域也展现出巨大的应用潜力。它们能够实现更小巧、更强大、更节能的电子系统，为这些领域带来突破性的创新。 然而，要完全实现三维集成电路的潜力，仍面临诸多挑战。材料的兼容性、热管理、测试和封装的复杂性、以及良率的控制，都是需要持续攻克的难题。但随着研究的深入和技术的进步，我们有理由相信，硅通孔和三维集成电路将继续扮演着推动信息技术发展的关键角色，为我们描绘出更加光明、更加高效的未来。它们不仅仅是微观世界的深层连接，更是人类智慧向着更高维度探索的生动体现。

评分☆☆☆☆☆

在如今信息爆炸的时代，寻找一本真正能够解答疑惑、启发思路的专业书籍实属不易。最近，我被《硅通孔与三维集成电路》这本书吸引，这正是因为我对半导体集成技术的未来发展充满了好奇，尤其是对如何突破现有技术瓶颈，实现更小尺寸、更高性能的芯片解决方案。三维集成电路（3D IC）和硅通孔（TSV）技术，无疑是当前和未来半导体领域最热门的两个方向。 我之所以对这本书充满期待，是因为我希望它能为我揭示TSV技术背后的核心原理和复杂的工程实现。例如，在TSV的制造过程中，如何精确地控制刻蚀深度和孔径，如何有效填充金属并避免产生空洞和缺陷，以及如何保证TSV与周围器件的绝缘性能？这些都是我在学习过程中感到困惑的细节，我期望这本书能够提供清晰的解答和深入的分析。 此外，我对3D IC的设计理念和集成方法也充满了兴趣。如何将多个芯片在垂直方向上进行堆叠，如何实现它们之间的信号传输和电源分配，以及如何应对由此带来的散热和可靠性挑战？我相信，TSV技术在其中扮演着至关重要的角色，我希望这本书能够详细阐述TSV如何赋能不同类型的3D IC架构，并分析其在实际应用中的优势和局限性。 这本书的内容深度和广度，以及作者在半导体领域的专业背景，都让我对其充满信心。我期待它能够提供详实的理论知识，结合丰富的工程实践经验，为我打开一扇通往先进半导体技术大门。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在进行一项关于下一代计算架构的研究，其中一个绕不开的核心技术就是三维集成电路（3D IC）和与之紧密相关的硅通孔（TSV）。在现有的技术框架下，芯片的集成度已经越来越高，但物理空间的限制使得性能的提升变得愈发困难。3D IC的出现，打破了这种平面化的束缚，通过垂直堆叠的方式，极大地提升了芯片的集成密度和互连效率。而TSV，作为实现这种垂直互连的关键技术，其重要性不言而喻。 我非常好奇书中对TSV的制造流程会做怎样的详尽介绍。毕竟，TSV的制作涉及到多道复杂的工艺步骤，从光刻、刻蚀、绝缘层沉积到金属填充，每一步的精度和质量都直接影响到最终的器件性能和可靠性。我期待书中能详细阐述各种先进的TSV制造技术，例如如何实现高深宽比、低缺陷的TSV刻蚀，以及如何有效地填充TSV以保证良好的导电性和可靠的互连。 同时，我也关注TSV在3D IC中的应用和集成问题。如何将TSV与不同功能模块的芯片进行有效连接，如何在堆叠过程中保证各层芯片的精确对准和可靠键合，以及如何解决TSV带来的寄生效应、功耗和散热问题，这些都是我非常感兴趣的内容。如果书中能够提供一些实际的3D IC设计案例，并分析其中TSV所起的作用和面临的挑战，那将极大地帮助我理解这一技术的工程实践。 这本书的出版，正是我近期研究工作中急需的知识支持。我相信，通过阅读它，我能够获得对硅通孔和三维集成电路更系统、更深入的理解，从而为我的研究提供坚实的基础和新的思路。

评分☆☆☆☆☆

这是一本厚重的著作，从书名《硅通孔与三维集成电路》就能感受到其内容的深度和广度。我最近在研究下一代半导体封装技术，特别关注如何突破传统平面封装的瓶颈，实现更小的体积、更高的集成度和更强的性能。三维集成电路（3D IC）和硅通孔（TSV）技术无疑是实现这一目标的关键。在翻阅这本书之前，我对于TSV的制造工艺、可靠性挑战以及3D IC的堆叠设计、互连方式等方面，虽然有一些初步的了解，但总感觉隔着一层纱，不够系统和深入。我期望这本书能够像一个经验丰富的导师，为我揭示这些前沿技术的奥秘。 我尤其对其中关于TSV制造的先进技术和挑战感到好奇。比如，如何实现高深宽比的TSV刻蚀，保证刻蚀的均匀性和选择性？金属填充的工艺流程是怎样的，如何避免空洞和缺陷？TSV的绝缘和互连材料的选择对器件性能和可靠性又有什么影响？这些都是我在实际工作中可能遇到的难题。同时，3D IC的堆叠和键合技术也是我非常感兴趣的部分。如何实现精确的对准和键合，保证各层芯片之间信号的完整性和高密度互连？不同类型TSV（如穿透硅TSV、埋入式TSV）的应用场景和优缺点是什么？这些问题的解答，对于我理解和应用3D IC技术至关重要。 这本书的作者，朱樟明和杨银堂，在半导体领域拥有丰富的经验和深厚的造诣，他们的名字本身就给我带来了极大的信心。一本如此专业且技术性极强的著作，通常需要作者具备扎实的理论基础、丰富的实践经验以及清晰的逻辑思维。我期待书中能够提供详实的理论推导，结合大量的实际案例分析，甚至包括一些最新的研究成果和未来发展趋势的预测。如果书中能够对TSV的可靠性评估、热管理、信号完整性分析等方面给出深入的探讨，那将是非常宝贵的财富。 我最近在深度探索的领域，正是这个名为《硅通孔与三维集成电路》的书所聚焦的核心。在追求更极致的计算能力和更紧凑的设备形态的当下，传统的二维集成电路似乎已经触及了物理极限，而突破的关键点，毫无疑问就落在了实现芯片的三维堆叠和高效的垂直互连上。这正是我对本书抱有极大期望的原因。我迫切地希望能够从这本书中获得关于硅通孔（TSV）技术在实现这一宏伟目标中的核心作用的深刻认知。 在我看来，TSV不仅仅是简单的“孔”，它代表着一种全新的互连范式，能够极大地缩短芯片间的信号传输路径，从而提升整体性能并降低功耗。因此，我特别关注书中对于TSV的制造工艺、材料选择、可靠性以及与3D IC系统集成相关的深入阐述。比如，书中是否详细介绍了不同TSV制造技术（如干法刻蚀、湿法刻蚀）的优劣势，以及如何通过先进的金属化技术来填充TSV，从而保证低电阻和高可靠性？另外，在3D IC的设计和制造过程中，如何有效地进行TSV的布局和布线，以避免串扰和信号完整性问题？这些细节的解答，对于我理解这一技术的工程实现至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的问世，对于我这样长期关注半导体前沿技术进展的研究者来说，无疑是一次及时雨。近年来，随着移动设备、高性能计算以及人工智能等领域的蓬勃发展，对集成电路的性能、体积和功耗提出了越来越高的要求。传统的平面集成技术似乎已经进入了发展的瓶颈期，而三维集成电路（3D IC）以其独特的优势，被认为是未来半导体技术发展的重要方向。而硅通孔（TSV）技术，正是实现3D IC的关键使能技术之一。 我特别希望能在这本书中找到对TSV制造工艺的系统性梳理和深入分析。例如，书中是否会详细介绍各种TSV刻蚀方法（如深硅刻蚀DRIE）的原理、工艺参数对TSV形貌的影响，以及如何优化工艺以获得高深宽比、高精度和低损伤的TSV？此外，TSV的金属化过程，包括绝缘层的沉积、金属的填充（如铜）以及后续的平坦化工艺，都存在诸多挑战，我期望书中能够提供详实的解决方案和最新的研究进展。 更重要的是，我希望这本书能够清晰地阐述TSV技术如何赋能3D IC的构建。这包括不同3D IC架构（如2.5D、3D堆叠）的设计理念，以及TSV在其中扮演的角色。如何通过TSV实现多芯片的垂直互连，以及如何处理由此带来的热管理、功耗分布和信号完整性等问题，都是我非常感兴趣的。如果书中能够包含相关的仿真分析和实际案例，那就再好不过了。 总而言之，我期待这本书能够为我提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，帮助我理解和掌握硅通孔与三维集成电路这一关键技术。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在深入研究下一代计算硬件的发展趋势，而三维集成电路（3D IC）和硅通孔（TSV）技术无疑是其中最引人注目的焦点之一。传统二维集成电路在性能提升和功耗控制方面已经面临着严峻的挑战，而3D IC通过垂直堆叠的方式，有望实现前所未有的集成密度和性能飞跃。TSV技术，作为实现芯片间高效垂直互连的关键，其重要性不言而喻。 我期望在这本书中能看到对TSV制造工艺的全面梳理。从前期的光刻、刻蚀，到绝缘层形成，再到金属填充，每一步都充满了技术难点。我希望书中能详细介绍各种主流的TSV制造方法，比如干法刻蚀（DRIE）的原理、工艺优化方向，以及如何控制TSV的形貌和一致性。同时，我也非常关注TSV的金属化过程，包括如何实现低电阻、高可靠性的金属填充，以及如何避免空洞、裂纹等缺陷的产生。 此外，我更关心TSV技术在3D IC集成中的应用。如何设计合理的TSV布局，以最小化信号延迟和功耗？如何在多层芯片堆叠过程中实现精准的对准和可靠的键合？以及，如何处理TSV可能带来的寄生效应、热管理问题和可靠性挑战？这些都是我在实际工作中可能遇到的问题，我希望这本书能提供详实的分析和可行的解决方案。 总而言之，我期待这本书能为我提供一个系统、深入的知识体系，帮助我理解和掌握硅通孔与三维集成电路这一前沿技术，并为我的研究提供坚实的理论基础和工程指导。