微机械电子系统及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:刘广玉

出品人:

页数:202

译者:

出版时间:2003-2-1

价格:16.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810771832

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• MEMS
• 微机电系统
• 传感器
• 微电子
• 集成电路
• MEMS技术
• 应用
• 工程
• 电子工程
• 微纳技术

好的，这是一份关于另一本图书的详细简介，内容完全聚焦于该书的实际内容，且不涉及“微机械电子系统及其应用”： --- 《现代集成电路设计与制造工艺》 作者： 丁维、张宏宇 出版社： 科学技术出版社 出版年份： 2023年 概述 《现代集成电路设计与制造工艺》一书，作为电子工程和微电子学领域的一部深度参考著作，全面覆盖了当前集成电路（IC）从概念设计到实际晶圆制造的全过程。本书旨在为电子工程专业的高年级本科生、研究生以及在半导体行业工作的工程师提供一个既有理论深度又兼顾实践操作的知识框架。全书逻辑清晰，层层递进，重点突出了先进工艺节点下的设计挑战、可靠性考量以及新的材料应用趋势。 本书的独特之处在于，它不仅仅停留在对标准CMOS技术的介绍，而是深入探讨了超深亚微米（UDSM）及更先进工艺（如FinFET、GAA等）对电路性能、功耗和面积的影响。内容覆盖了从器件物理基础到系统级集成的广阔范围，使读者能够构建起一个完整的IC工程视角。 详细内容章节结构与重点 全书共分为六大部分，二十个章节，结构如下： 第一部分：半导体器件物理基础与模型 (Foundations in Semiconductor Device Physics) 本部分为后续设计与制造打下坚实的理论基础。 第1章：半导体材料与晶体结构 详细阐述硅基衬底的制备、缺陷控制及其对器件性能的影响。 讨论硅锗（SiGe）异质结在射频（RF）电路中的应用潜力。 第2章：MOS晶体管的物理学 深入分析沟道输运机制，包括漂移、扩散和载流子饱和效应。 重点讲解亚阈值区（Subthreshold Region）的电流控制与短沟道效应（Short Channel Effects, SCEs）。 建立经典的BSIM模型（Berkeley Short-channel IGFET Model）的基本框架，用以描述实际器件行为。 第3章：先进CMOS器件结构 详细介绍平面MOS结构向体硅（Bulk）结构、SOI（Silicon-On-Insulator）结构的演进。 深入分析FinFET技术的三个维度栅极控制原理，及其在降低短沟道效应和提高亚阈值陡峭度方面的优势。 初步探讨Gate-All-Around (GAA) 结构的基本概念和面临的制造挑战。 第二部分：集成电路设计方法学 (Integrated Circuit Design Methodologies) 本部分聚焦于如何将器件转化为可工作的电路块。 第4章：版图设计规则与可制造性设计 (DFM) 介绍光刻（Lithography）、刻蚀（Etching）等关键工艺对版图布局的约束。 详细阐述最小间距、线宽控制、光刻胶效应的补偿技术。 第5章：互连线与寄生效应分析 分析铜互连的优势与电迁移（Electromigration）问题。 讨论金属层间的耦合电容、串扰（Crosstalk）以及RC延迟的计算模型，特别是针对高密度设计。 第6章：低功耗设计技术 探讨动态功耗与静态功耗的分解。 详细介绍电压调控（Voltage Scaling）、时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）的具体实现方法及对设计流程的影响。 第7章：时序分析与闭环设计 介绍静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）的原理和关键参数（建立时间、保持时间）。 讨论工艺、电压、温度（PVT）变化对时序裕度的影响。 第三部分：模拟集成电路设计 (Analog IC Design) 本部分专注于高精度、高线性度的模拟模块设计。 第8章：基本模拟单元 深入研究差分对、共源共栅（Folded Cascode）等基础放大器的设计，侧重于增益、带宽和相位裕度的权衡。 探讨运算放大器的噪声分析，包括闪烁噪声（Flicker Noise）和热噪声。 第9章：反馈电路与稳定性 详述频率补偿技术，如密勒补偿（Miller Compensation）和尾电流补偿。 介绍稳定性裕度（Phase and Gain Margins）的计算与优化。 第10章：数据转换器（ADC/DAC）设计 详细分析电阻梯形DAC、电容开关DAC的结构。 重点讲解$Sigma-Delta$调制器的原理、量化噪声整形和过采样技术在现代高精度ADC中的应用。 第四部分：数字集成电路设计 (Digital IC Design) 本部分侧重于大规模、高性能数字电路的设计流程。 第11章：标准单元库与逻辑综合 介绍标准单元（Standard Cells）的特性和选择策略。 阐述逻辑综合（Logic Synthesis）如何将寄存器传输级（RTL）代码映射到目标工艺库。 第12章：时钟网络设计与分配 详细分析时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）的目标和约束。 讨论时钟偏斜（Skew）和时钟抖动（Jitter）对整个系统性能的破坏性影响及抑制方法。 第13章：存储器电路设计 分析SRAM（静态随机存取存储器）的单元结构、读写时序要求。 介绍DRAM（动态随机存取存储器）的电荷保持机制与刷新策略。 第五部分：半导体制造工艺流程 (Semiconductor Fabrication Process) 本部分详尽描述了晶圆制造的物理过程。 第14章：前道工艺：氧化、扩散与离子注入 详述热氧化（Thermal Oxidation）的薄膜质量控制。 深入讲解离子注入的剂量、能量控制及其对半导体区域电学特性的影响。 第15章：薄膜沉积技术 区分物理气相沉积（PVD，如溅射）和化学气相沉积（CVD）。 重点介绍原子层沉积（ALD）在制造高介电常数（High-k）栅极氧化物中的关键作用。 第16章：光刻技术与图形转移 详细介绍深紫外光刻（DUV）的成像原理，包括掩模版（Mask）的结构。 分析先进光刻技术，如浸没式光刻（Immersion Lithography）和EUV（极紫外光刻）的基本原理和挑战。 第17章：刻蚀技术 对干法刻蚀（Dry Etching）中的反应离子刻蚀（RIE）和深反应离子刻蚀（DRIE）进行对比分析。 讨论刻蚀的各向异性控制和侧壁保护技术。 第六部分：后道工艺、封装与可靠性 (Back-End, Packaging, and Reliability) 本部分关注金属布线、集成封装与长期运行保障。 第18章：金属互连与大马士革工艺 详细介绍铜（Cu）互连工艺流程，包括阻挡层（Barrier Layer）和籽晶层的沉积。 分析化学机械抛光（CMP）在实现金属层间平坦化中的核心地位。 第19章：集成封装技术 介绍传统的引线键合（Wire Bonding）和先进的倒装芯片（Flip Chip）技术。 探讨系统级封装（SiP）和2.5D/3D集成技术的结构与热管理问题。 第20章：电路可靠性与失效分析 探讨影响芯片寿命的关键因素，如热载流子注入（HCI）和偏置温度不稳定性（BTI）。 分析静电放电（ESD）保护电路的设计原则及其在I/O端口的布局要求。 总结 《现代集成电路设计与制造工艺》通过对器件、设计方法、模拟/数字实现以及晶圆制造全流程的系统性梳理，为读者提供了一个从原子层面到系统层面的多尺度视角。本书尤其强调了先进工艺节点下，设计与制造环节的紧密耦合关系，是理解和掌握现代半导体技术不可或缺的参考书。

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我过去几年一直在关注智能制造和自动化领域的最新进展，但总是感觉缺少一本能够系统梳理“微观驱动”这一块的综合性读物。市面上很多书要么专注于某一特定的材料科学，要么只关注某一种特定的驱动原理，难以形成一个完整的知识体系。然而，这本书的宏大视角令人印象深刻。它没有局限于硅基材料，而是广泛探讨了聚合物、金属氧化物等多种前沿材料在微系统中的应用潜力。更重要的是，它似乎拥有一种前瞻性，对未来几年内可能出现的柔性电子和可穿戴设备中的核心技术趋势进行了预测和布局。我尤其欣赏作者在讨论制造工艺时，那种近乎“哲学”层面的思考——即如何在精度和可制造性之间找到那个最优解。这种对工程伦理和成本效益的考量，使得这本书的价值远远超出了单纯的技术手册范畴，更像是一部关于“微观世界设计哲学”的著作。阅读过程中，我常常需要停下来，不是因为看不懂，而是因为被某些观点触动，需要时间消化其背后的深层含义。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，瞬间就给人一种专业、严谨的感觉。我原本是抱着一丝好奇心打开它的，因为我对“系统”这个词汇总是抱有一种特殊的敬畏感，它往往意味着复杂性和深度。拿到手后，首先映入眼帘的是前言部分，作者以一种近乎诗意的笔触描绘了微观世界中那些精妙的机械结构，仿佛在引导我们进入一个肉眼不可见的奇幻领域。书中大量的插图和流程图，即便是初次接触这个领域的读者，也能大致领会其核心概念。我特别欣赏作者在阐述基本原理时所采用的类比手法，比如将复杂的传动机制比作精密的瑞士钟表，使得那些原本晦涩难懂的物理定律瞬间变得生动起来。虽然我目前还未深入到最核心的计算部分，但仅从前几章对材料特性和微加工技术的介绍来看，就能感受到作者在资料搜集上的广度和深度。这本书似乎在试图搭建一座桥梁，连接理论的殿堂与实际工程的土壤，这一点对于我这个偏向应用层面的学习者来说，无疑具有极大的吸引力。

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这本书的排版和装帧质量确实配得上它内容的深度。纸张的选择非常考究，厚实而又不反光，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。装帧结实，完全不用担心频繁翻阅会导致书脊断裂，这对于需要反复查阅的工具书来说至关重要。我在查找关于“流体动力学在微尺度下的特殊行为”那一节时，发现作者不仅解释了传统的纳维-斯托克斯方程的修正，还附带了几个经典实验装置的简易搭建指南。虽然我个人没有立即动手实验的条件，但这种“手把手”的引导，极大地增强了知识的可靠性和实践性。对比我收藏的其他几本同类书籍，它们的插图往往是黑白且模糊不清的，而这本书中的示意图清晰锐利，每一个箭头和标记都精确无误，这无疑是提升阅读效率的关键因素。坦白说，这种对细节的极致追求，本身就体现了作者对“微机械”这一主题所应有的严谨态度，让人油然而生信赖感。

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说实话，我对技术类书籍的阅读体验常常是两极化的：要么是过于学术化，读起来像啃石头；要么是过于科普化，深度不够。这本书却巧妙地找到了一个平衡点。我最近在研究一些关于传感器集成的问题，常常被各种参数和模型搞得头昏脑胀。翻阅这本册子时，我惊喜地发现它对不同类型微纳器件的工作机制做了非常细致的剖析，尤其是关于能量收集和环境响应性的对比分析，写得极其透彻。作者似乎深谙读者的痛点，总能在关键节点提供详尽的数学推导，但又不会过度纠缠于纯粹的理论证明，而是立刻将这些理论与实际的性能指标挂钩。我特别喜欢其中一个章节，专门讨论了如何通过结构优化来提升器件的信噪比，那几个案例分析简直是教科书级别的范例。读完后，我立刻回去重新审视了我自己手头的一个设计方案，发现之前完全忽略了一个关键的尺寸效应。这本书不仅是知识的传递，更像是一位经验丰富的前辈在耳边进行一对一的指导，带着你避开那些常见的“坑”。

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从一个致力于跨学科研究的科研工作者的角度来看，这本书最大的贡献在于它打破了学科壁垒。我过去在做一个结合生物传感和微流控的项目时，最大的障碍就是如何将生物学上的信号捕获机制，有效地转化为可靠的电子信号输出。这本书里有一章专门讲了“界面效应与信号耦合”，它没有简单地罗列公式，而是构建了一个完整的模型，清晰地展示了不同材料界面处的电化学反应如何影响最终的测量精度。作者在处理这些复杂交汇领域时所展现出的博学和驾驭能力，实在是令人叹服。他能够熟练地在量子力学、材料科学和控制工程之间进行无缝切换，并且总能用最直观的方式解释清楚不同学科语言之间的“翻译问题”。这本书不仅能让微电子背景的人理解生物系统的挑战，也能让生物背景的人快速掌握工程实现的路径。可以说，它成功地构建了一个多学科交叉领域的通用术语表和方法论框架，极大地加速了我的研究进程。

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