微型计算机原理与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:吴宁

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2002-2-1

价格:29.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302052722

丛书系列:

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深入探索信息时代的基石：集成电路设计与制造工艺 图书名称：集成电路设计与制造工艺 作者： 资深半导体工程师团队 出版社： 科技前沿出版社 ISBN： 978-7-5000-0000-0 --- 内容简介： 本书并非关注于我们日常生活中最常见、最直观的计算设备——微型计算机的系统架构、指令集或外设接口，而是将视角聚焦于支撑这一切计算能力的硅基芯片本身。我们深知，微型计算机的性能飞跃，其根源在于半导体技术的不断革新。因此，《集成电路设计与制造工艺》旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的知识体系，剖析从基础的半导体物理到尖端光刻技术的完整链条。 本书的核心目标是揭示现代集成电路（IC）是如何被“设计”出来，以及如何通过一系列复杂而精密的“制造”流程，最终转化为我们手中高性能电子产品的核心驱动力。 第一部分：半导体基础与器件物理 本部分为理解后续复杂设计与制造流程奠定坚实的理论基础。我们首先回顾了半导体材料的量子力学基础，包括能带理论、空穴与电子的输运机制。随后，我们将重点深入讲解MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理。 不同于关注微机系统的逻辑门组合，本章节详细阐述了晶体管的结构演变——从早期的平面结构到当前的FinFET（鳍式场效应晶体管）乃至Gate-All-Around（GAA）结构。我们将精确分析亚阈值电流、漏电机制、阈值电压控制等关键参数如何直接影响芯片的功耗和速度。此外，书中还涵盖了新型存储器技术，如SRAM、DRAM以及非易失性存储器（如MRAM、RRAM）的物理实现原理，这对于理解数据存储的本质至关重要。 第二部分：集成电路设计流程与方法学 设计一个现代系统级芯片（SoC）是一个涉及数百万甚至数十亿晶体管的复杂工程。本部分系统地介绍了从概念到物理实现的完整设计流程。 我们详细讲解了前端设计（Frontend Design），包括使用硬件描述语言（HDL，如Verilog/VHDL）进行行为级建模，以及后续的综合（Synthesis）过程。特别强调了设计约束（Timing Constraints）的设定，这是确保电路在目标频率下稳定运行的关键。 接着，本书深入探讨了后端设计（Physical Design）的各个阶段： 1. 逻辑综合优化： 如何将门级网表映射到特定工艺库，以优化面积、功耗和时序（PPA）。 2. 布局规划（Floorplanning）： 确定芯片内部宏单元的宏观布局，以平衡信号延迟和布线拥堵。 3. 标准单元布局（Placement）： 晶体管单元在芯片表面的精确放置。 4. 时钟树综合（CTS）： 确保时钟信号以最小的偏差（Skew）到达芯片的每一个角落，这是高速设计的核心挑战之一。 5. 详细布线（Routing）： 解决多层金属层间的互连问题，同时管理寄生电阻和电容，以避免时序违规。 此外，本书也对低功耗设计技术进行了专题介绍，包括时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及动态电压频率调整（DVFS）的应用。 第三部分：半导体制造工艺与先进技术 如果说设计是蓝图，那么制造就是将蓝图变为现实的魔法。本部分是全书的精华所在，详细描述了半导体制造的前道（Front-End-of-Line, FEOL）和后道（Back-End-of-Line, BEOL）工艺。 我们以硅片制备开始，追溯到提拉单晶硅锭的过程。随后，重点剖析了光刻技术（Photolithography）的演进——从深紫外光（DUV）到极紫外光刻（EUV）。书中对EUV系统的光源、掩模版技术（Mask Technology）以及对套刻精度（Overlay Accuracy）的要求进行了详尽的阐述，解释了EUV如何使摩尔定律得以延续。 制造流程中的关键步骤被细致分解： 薄膜沉积（Deposition）： 包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和原子层沉积（ALD），讲解不同工艺在介电层、金属层形成中的作用。 刻蚀技术（Etching）： 比较干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀，重点分析各向异性刻蚀对形成高深宽比结构的重要性。 掺杂（Doping）： 通过离子注入（Ion Implantation）精确控制半导体区域的导电类型和浓度。 在BEOL部分，我们聚焦于互连结构。随着尺寸的缩小，金属导线的电阻和延迟成为瓶颈。本书详细介绍了大马士革工艺（Damascene Process）中铜互连的应用，以及对低介电常数（Low-k）材料的使用，以降低层间电容。 第四部分：封装、测试与可靠性 集成电路的生命周期并未在晶圆加工完成后结束。本部分讨论了晶圆级测试（Wafer Sort）和封装技术。 先进封装： 探讨了从传统的引线键合（Wire Bonding）到现代的倒装芯片（Flip Chip）以及2.5D/3D封装技术（如Chiplet架构）。这些技术对于构建高性能异构计算平台至关重要。 测试与良率： 详细解释了测试向量的生成、DFT（Design for Testability）结构（如扫描链Scan Chain）的嵌入，以及良率分析和缺陷诊断在量产中的核心地位。 可靠性： 讨论了芯片在长期工作中的各种失效机制，如电迁移（Electromigration）、热效应和静电放电（ESD）防护设计。 本书特色： 本书兼顾了理论的深度和工程的实践性。内容组织上，逻辑严密，从原子尺度上的物理现象过渡到系统级的设计流程。全书包含大量工艺流程图、器件剖面图和设计流程示意图，辅以最新的业界标准和技术节点数据，确保读者能够紧跟半导体行业的最前沿。 目标读者： 电子工程、微电子学、材料科学等相关专业的高年级本科生、研究生，以及致力于半导体设计、制造、封装和测试领域的工程师和研发人员。 通过阅读本书，读者将能彻底理解一个高性能计算单元背后的“硬科学”，掌握从硅晶圆到功能芯片的完整技术栈。

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这本书真的是太棒了！我一直对计算机底层运作的原理感到好奇，但又觉得它很神秘，仿佛是另一个世界的知识。拿到《微型计算机原理与接口技术》这本书后，我感觉自己好像找到了开启这个神秘世界的一把钥匙。书中的内容讲解得非常细致，从最基本的二进制、十六进制是如何运作的，到CPU内部的各种组成部分，比如寄存器、ALU（算术逻辑单元）等等，都讲得条理清晰。我特别喜欢它对指令集架构的解释，刚开始看到那么多的指令码，觉得肯定会头疼，但作者用了很多形象的比喻和图示，让我很容易就理解了CPU是如何一步步执行命令的。而且，书中还详细介绍了内存是如何管理的，比如分段、分页这些概念，虽然听起来有点复杂，但通过书中的例子，我慢慢地搞懂了计算机是如何在有限的内存空间里高效地运行程序的。最让我惊喜的是，它还涉及了一些汇编语言的入门知识，我之前一直觉得汇编是高不可攀的，这本书让我看到了它的逻辑性和趣味性，甚至尝试着写了一些简单的汇编代码，虽然有些地方还不太熟练，但能亲手让计算机按照我的意愿执行指令，那种成就感是无与伦比的。这本书就像一位循循善诱的老师，让我不再畏惧那些复杂的计算机术语，而是能够一步步地探索和理解它们。

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《微型计算机原理与接口技术》这本书，对我而言，简直就是打开了通往硬件世界的一扇窗。我一直对电子产品背后的“黑盒子”感到好奇，这本书恰好满足了我的求知欲。书中对微处理器的内部构造，从指令周期、时序控制到中断机制，都进行了非常详尽的阐述。我尤其欣赏作者在讲解中断时，用到的那种类比方式，让我瞬间就明白了不同中断的优先级以及它们是如何被高效处理的，这在多任务系统中尤为重要。更让我惊艳的是，书中对于总线和数据传输的解释，详细说明了不同总线类型（如ISA、PCI、USB）的特点和演进过程，这让我对计算机硬件的整体架构有了更宏观的认识。我之前一直认为输入输出设备都是独立的，但这本书让我明白，它们实际上是通过各种接口与CPU进行通信的，而这些接口的设计直接影响着系统的性能和稳定性。书中的图解非常精美，每一个电路图和时序图都清晰明了，帮助我理解那些抽象的概念。我甚至尝试着根据书中的内容，分析了一下我电脑主板上的一些连接，感觉像是拥有了透视眼一样，能看到计算机内部的运作细节。

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这本书的深度和广度都让我印象深刻。《微型计算机原理与接口技术》不仅仅是理论的堆砌，更是将理论与实践紧密结合的典范。我特别喜欢书中关于存储器层次结构的论述，从寄存器、高速缓存（Cache）到主存储器（RAM）和辅助存储器（ROM, Flash），以及它们之间的相互作用，解释得非常透彻。作者通过分析不同的存储器技术，如DRAM、SRAM，以及它们在速度、成本和容量上的权衡，让我对计算机性能的瓶颈有了更深的理解。更重要的是，书中对I/O接口的设计原则和实现方式，进行了细致的讲解，比如DMA（直接内存访问）的工作原理，是如何绕过CPU直接进行数据传输，极大地提高了系统效率。我之前一直不明白为什么一些大数据传输任务不会导致CPU负担过重，读完这部分内容才恍然大悟。此外，书中还涉及了中断控制器、定时器等重要外围设备的工作原理，并辅以大量的实例，让我能够将这些知识点融会贯通。这本书的阅读体验非常流畅，即使是复杂的概念，作者也能用清晰易懂的语言和生动的比喻来阐释，让我能够轻松地掌握。

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《微型计算机原理与接口技术》这本书，让我对计算机的“内脏”有了前所未有的了解。我一直对电子硬件非常感兴趣，但总觉得缺乏一个系统性的入门。这本书填补了我的知识空白。它不仅仅讲解了微处理器如何工作，还深入剖析了各种外围设备是如何与微处理器进行交互的。我特别喜欢它关于数据总线、地址总线和控制总线的讲解，清晰地描绘了CPU与内存、I/O设备之间信息传递的通道。书中对几种典型的微处理器架构（如ARM、x86）的介绍，让我看到了不同设计理念带来的性能和功耗上的差异，这对于理解当今多样化的计算设备非常有帮助。而对于接口技术的部分，比如PCIe、USB等，书中不仅介绍了它们的基本原理，还涉及了一些高级特性，如热插拔、电源管理等，这些细节让我对现代计算机接口的复杂性和精妙性有了更深的认识。我尝试着按照书中的某个例子，搭建了一个简单的基于Arduino的实验，成功地控制了LED的闪烁，这让我对书本知识的实用性有了切身体验。这本书的图文并茂，加上清晰的逻辑结构，让我在学习过程中感到非常愉快，也激发了我进一步探索硬件领域的兴趣。

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读完《微型计算机原理与接口技术》，我最大的感受就是它真的非常实用！这本书不仅仅停留在理论层面，而是深入到了微观世界，让读者能够理解那些我们日常使用的电子设备是如何工作的。我尤其对其中关于微处理器的章节印象深刻，它详细介绍了不同类型的微处理器架构，以及它们在性能、功耗和应用领域上的差异。书中的一些案例分析，比如如何选择合适的微处理器来驱动一个嵌入式系统，让我学到了很多实际的工程经验。而且，它对各种接口技术，比如串行接口（UART、SPI、I2C）和并行接口的讲解，也非常到位。我之前对这些接口只知道名称，但具体怎么用、有什么区别都不是很清楚。这本书通过大量的图示和代码示例，让我对这些接口的工作原理有了更深刻的理解，甚至可以自己动手搭建一些简单的硬件系统。比如，我根据书中的指导，成功地连接了一个传感器到微控制器，并读取了传感器的数据，这种将书本知识转化为实际成果的体验，真的让我非常有成就感。这本书的语言风格也比较接地气，不会有过多的学术腔调，读起来感觉很轻松，而且很多内容都是直接来源于实际项目，这对于想要进入硬件开发领域的人来说，绝对是一本不可多得的宝典。

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本科教材，非电类课本。错误满天飞，内容安排还凑合吧。

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