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出版者:高等教育出版社

作者:王志功

出品人:

页数:417 页

译者:

出版时间:2003年1月1日

价格:42.8

装帧:平装

isbn号码:9787040119909

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好的，这是一份针对一本名为《光纤通信集成电路设计》的图书的、不包含其内容的、详细的图书简介。 --- 图书名称：《半导体器件物理与新型集成电路技术》 作者：张立群 教授 出版社：[此处填写一个虚构的知名科技出版社名称] ISBN：978-7-XXXX-XXXX-X 页数：约780页 定价：188.00元 --- 内容简介 在信息技术飞速发展的今天，电子信息系统的核心——集成电路——正经历着前所未有的技术革新。本书《半导体器件物理与新型集成电路技术》旨在为电子工程、微电子学、材料科学等领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面而深入的知识框架，聚焦于构成现代电子系统的基础——半导体器件的深层物理机制，以及面向未来应用的新型集成电路设计与制造前沿技术。 本书的结构精心设计，逻辑清晰，从最基础的半导体物理理论出发，逐步深入到先进器件结构、集成工艺的挑战与机遇，最终落脚于功能电路的实现与系统级集成。全书共分为五大部分，二十二章，内容详实，图表丰富，力求做到理论与实践的紧密结合。 第一部分：半导体器件基础物理 本部分是全书的基石，系统阐述了构成所有现代电子器件的底层物理原理。 第一章：半导体材料特性概述：深入探讨了硅、锗及其化合物半导体材料的晶体结构、能带理论，重点分析了本征与掺杂半导体的载流子浓度、迁移率和寿命等关键参数。 第二章：PN结理论的深度解析：详尽分析了PN结的形成过程、能带弯曲、内建电场，以及在不同偏置条件下（平衡、正向、反向）的伏安特性和空间电荷区模型。这是理解二极管和晶体管工作原理的关键。 第三章：双极型晶体管（BJT）工作原理：系统地介绍了扩散型和离子注入型BJT的结构、载流子输运机制（漂移与扩散），推导了Ebers-Moll模型和Spice模型的基础参数。特别关注了高频特性（如$f_T$和$f_{alpha}$）的物理限制。 第四章：金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）物理：这是本书的重点之一。详细阐述了MOS结构（包括MIS电容）的形成机理、阈值电压的精确计算，以及在弱反型、强反型和反转层下的导电机制。对比分析了NMOS和PMOS器件的对称性与非对称性。 第五章：器件的尺寸效应与亚微米挑战：探讨了随着特征尺寸缩小，传统模型失效的物理根源，包括载流子速度饱和、短沟道效应（DIBL）、阈值电压滚降等现象的定量分析。 第二部分：先进半导体器件结构与创新 本部分着眼于现有CMOS技术面临的瓶颈，介绍了为突破性能极限而发展的新型器件结构。 第六章：新型沟道材料与器件：探讨了硅基技术向III-V族半导体（如GaAs, InP）以及二维材料（如石墨烯、二硫化钼）在沟道材料上的潜力，分析了其载流子迁移率优势和界面控制的挑战。 第七章：高压与功率半导体器件：聚焦于电力电子领域，详细介绍了功率MOSFET（LDMOS）、IGBT以及SiC和GaN等宽禁带半导体材料在构建高效率、高耐压功率器件中的应用。 第八章：存储器器件物理：专门分析了静态随机存取存储器（SRAM）的基本单元结构、读写操作原理，并深入探讨了非易失性存储器（NAND Flash, NOR Flash, 以及新兴的MRAM, RRAM）的存储机理和可靠性问题。 第九章：敏感器件与传感器集成：讨论了如何将光敏器件（如PIN光电二极管、雪崩光电二极管的原理）、热敏电阻等传感器集成到标准CMOS工艺线上，实现片上环境感知能力。 第三部分：集成电路制造工艺与可靠性 本部分将视角从单个器件转向大规模集成，关注如何将理论转化为可制造的实际产品。 第十章：半导体制造工艺基础：系统回顾了从晶圆制备、薄膜生长（氧化、淀积）、光刻、刻蚀（干法与湿法）到掺杂（扩散与离子注入）的整个流程。强调了关键工艺步骤对器件性能的影响。 第十一章：互连技术与金属化层：详细分析了集成电路中的金属导线系统，对比了铝、铜互连的优劣，重点讨论了低介电常数（Low-k）材料在减小RC延迟中的作用及其工艺难题。 第十二章：集成电路的封装与测试：介绍了从引线键合、倒装芯片到先进的3D集成封装技术（如TSV），以及芯片在出厂前的电气参数测试和功能验证方法。 第十三章：器件与电路的可靠性工程：深入探讨了影响集成电路寿命的物理失效机制，包括热载流子注入（HCI）、电迁移（EM）、静电放电（ESD）防护设计和闩锁（Latch-up）的预防。 第四部分：模拟与射频集成电路设计原理 本部分是应用层面的重要基础，讲解了如何利用半导体器件构建高性能的模拟和射频功能模块。 第十四章：晶体管的非理想特性与建模：基于前述器件物理，本章重点讨论了晶体管在实际电路工作时的寄生参数（如栅极电容、极区电阻）对电路性能的负面影响。 第十五章：集成电路中的反馈与稳定性：全面分析了负反馈在模拟电路中的作用，特别是共源、共射、共基等基本组态的频率响应和相位裕度分析。 第十六章：高性能运算放大器（Op-Amp）设计：详细介绍了多级放大器架构（如折叠式共源共栅），增益带宽积、转换速率和输出驱动能力的优化设计技巧。 第十七章：噪声分析与低噪声设计：系统阐述了热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等基本噪声源的物理起源，并介绍了降低电路噪声（如使用大尺寸器件、高阻偏置）的有效策略。 第十八章：射频前端电路基础：讲解了阻抗匹配网络（L-C网络）的设计，低噪声放大器（LNA）的噪声系数（NF）优化，以及混频器和压控振荡器（VCO）的基本结构。 第五部分：新兴集成技术与未来展望 本部分面向前沿研究，探讨了集成电路领域正在兴起的交叉学科技术。 第十九章：片上系统（SoC）架构与设计流程：介绍了模块化设计理念，IP复用，以及从前端（RTL设计、逻辑综合）到后端（布局布线、静态时序分析）的完整EDA流程。 第二十章：功率效率与低功耗设计：讨论了降低静态和动态功耗的各种技术，如亚阈值设计、多电压域技术和时钟门控策略。 第二十一章：光电子与电子学的接口技术：本章侧重于电子与光信号的转换与互连，探讨了硅光电探测器（如PIN二极管）的性能极限，以及高速电驱动器的设计约束，为理解光电器件在集成电路环境下的工作提供基础。 第二十二章：集成电路的未来：异构集成与先进封装：展望了未来集成电路的发展方向，包括芯片堆叠、Chiplet（小芯片）技术以及系统级封装（SiP）带来的设计范式变革。 --- 本书特点 1. 深度融合物理与工程：本书不仅停留在电路层面的分析，更深入到半导体材料和器件的微观物理机制，使得读者能够深刻理解设计决策背后的根本原因。 2. 面向先进技术：内容紧密跟踪国际前沿，覆盖了从FinFET到新兴二维材料器件，以及从传统CMOS到先进封装的最新发展。 3. 丰富的案例与习题：每章末均配有详实的工程案例分析和具有挑战性的习题，帮助读者巩固理论知识并培养实际问题解决能力。 4. 严谨的建模推导：所有核心模型的推导过程清晰、逻辑严密，为研究生阶段的深入研究打下坚实的数学和物理基础。 本书适用于高等院校电子科学与技术、微电子学、集成电路设计与集成系统等专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。同时，对于致力于半导体器件开发、集成电路设计与制造工艺优化的行业工程师而言，本书也是一本不可多得的系统参考手册。

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我被《光纤通信集成电路设计》这本书所呈现的深度和广度深深吸引。它不仅仅局限于讲解单个电路模块，而是将整个光纤通信系统中的集成电路设计进行了一个完整的梳理。书中对光电混合集成（OEIC）的优势和挑战进行了深入的分析，特别是如何将高速电子电路与光电器件集成到同一芯片上，以降低成本、减小尺寸并提高性能。我印象深刻的是书中对自混合（Self-mixing）和外差（Heterodyne）检测技术在光通信中的应用进行的技术对比，以及如何在集成电路层面实现这些检测方式。在讲解数字信号处理（DSP）时，书中不仅介绍了傅里叶变换（FFT）、滤波器设计等基本概念，还详细阐述了如何利用DSP来补偿光纤信道中的非线性效应、色散以及其他干扰，从而实现更高的数据速率和更远的传输距离。书中还对功耗优化和热管理技术进行了深入的探讨，这些是在实际芯片设计中必须考虑的重要因素。这本书让我看到了光纤通信集成电路设计的复杂性和其在现代社会中的重要作用。

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说实话，我并不是光纤通信或集成电路设计的专业人士，只是对科技发展有着强烈的好奇心，偶然的机会接触到了《光纤通信集成电路设计》这本书。我本以为会是一本非常枯燥的技术手册，但出乎意料的是，它的语言风格非常易懂，即使是一些非常复杂的概念，作者也能用通俗易懂的比喻和图示来解释清楚，让我这个“门外汉”也能大致理解其中的精髓。书中从基础的光学原理开始，逐步深入到光电转换、信号处理等各个环节，并重点讲解了在这些环节中扮演关键角色的集成电路是如何被设计出来的。我印象特别深刻的是关于光调制器设计的部分，书中详细解释了不同类型调制器（如Mach-Zehnder、Electro-absorption）的工作原理、结构以及设计中需要考虑的关键参数，例如插入损耗、消光比、驱动电压等，这些参数直接影响着光信号的质量和传输效率。此外，书中还穿插了对未来光通信技术发展趋势的展望，比如对硅光子集成技术在降低成本、提高集成度方面的潜力进行了分析，这让我对这项技术充满了期待。虽然有些部分对我来说可能还需要反复研读才能完全消化，但这本书无疑为我打开了一扇新的大门，让我看到了科技进步的巨大力量，以及那些隐藏在高速通信背后的工程智慧。

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在我学习《光纤通信集成电路设计》的过程中，我深深体会到了作者严谨的学术态度和丰富的工程实践经验。书中对于各种集成电路设计参数的选取和优化，都提供了清晰的理论依据和实际的参考数据。例如，在设计跨阻放大器（TIA）时，书中详细分析了噪声系数（NF）、增益带宽积（GBW）、输入等效噪声电流（e_n）和输入等效噪声电压（i_n）等关键参数，并给出了如何根据具体的应用场景来选择合适的器件和拓扑结构。对于理解高速ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）在光通信系统中的应用，书中也有非常精彩的章节，解释了它们如何在数字域对光信号进行采样、量化和重构，以及如何通过过采样、噪声整形等技术来提升转换精度和降低量化噪声。书中还对一些常用的EDA（电子设计自动化）工具在光通信集成电路设计中的应用进行了介绍，例如Cadence、Synopsys等，这对于初学者来说，能够更好地理解实际的设计流程。这本书让我深刻地认识到，集成电路设计不仅仅是电路知识的堆砌，更是一门艺术，需要将理论、实践和创新融为一体。

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在我看来，《光纤通信集成电路设计》这本书最大的亮点在于其系统性和前瞻性。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于光通信集成电路发展史的百科全书，同时又紧密结合了当前的最新技术和未来的发展趋势。书中对各种光通信标准，如SDH/SONET、Ethernet以及最新的OTN等，在集成电路设计层面如何体现和实现进行了详细的阐述，这使得读者能够将理论知识与实际的通信协议相结合，从而更全面地理解光通信系统的构成。在设计部分，书中非常细致地讲解了如何进行电路仿真和版图设计，以及如何进行电磁兼容（EMC）和信号完整性（SI）的分析，这些都是保证芯片在实际工作环境中稳定可靠运行的关键环节。我尤其欣赏书中关于低功耗设计策略的讨论，在当前能源日益紧张的环境下，如何设计低功耗的光通信集成电路已经成为一个重要的研究方向，而这本书提供了很多有价值的思路和方法。此外，书中还对人工智能（AI）在光通信集成电路设计中的潜在应用进行了展望，这让我看到了这项技术与未来通信领域的深度融合。

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我一直对通信技术，特别是光通信方面非常感兴趣，总觉得未来社会的进步离不开高效、高速的通信方式。因此，当我看到《光纤通信集成电路设计》这本书时，我毫不犹豫地入手了。这本书的内容远超出了我最初的预期，它不仅详尽地介绍了光纤通信的各个方面，更深入地剖析了支撑这些通信系统高效运行的集成电路的核心设计理念。书中对不同类型光调制器的原理和设计进行了详实的阐述，从早期的电光调制到现代的Mach-Zehnder干涉仪，作者都给出了清晰的结构图和关键参数的分析，让我能够理解不同调制器在数据传输速率和能耗方面的权衡。特别吸引我的是关于光接收机设计的章节，书中详细讲解了PIN光电二极管和APD（雪崩光电二极管）的工作原理，以及如何通过优化跨阻放大器（TIA）和限幅放大器（LA）的电路来提高接收灵敏度和带宽。这些内容对于理解光信号如何被转换为电信号，以及如何在这个过程中最大限度地减少信号损失至关重要。书中对于高频噪声的抑制和信号完整性的处理也进行了深入的探讨，这在高速光通信系统中是至关重要的挑战。通过阅读这本书，我不仅对光纤通信的整体架构有了更深的认识，更重要的是，我开始理解那些支撑起我们现在高速网络的海量数据的“幕后英雄”——那些精密的集成电路是如何被设计出来的。

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《光纤通信集成电路设计》这本书给我最大的震撼，在于它揭示了我们日常生活中看似“无形”的高速网络背后，所蕴含的如此复杂而精密的工程技术。书中对高速数据传输过程中面临的各种挑战，如码间干扰（ISI）、串扰（Crosstalk）以及抖动（Jitter）等，都进行了非常详细的分析，并提供了相应的解决策略。例如，在讲解时钟数据恢复（CDR）的设计时，书中详细阐述了不同类型的锁相环（PLL）和延迟锁相环（DLL）的原理，以及如何通过这些电路来精确地提取和恢复数据时钟，从而实现可靠的数据同步。我尤其喜欢书中关于硅光子技术（Silicon Photonics）与CMOS兼容性设计的讨论，这项技术正逐步成为下一代光通信集成电路的核心，而书中对光电混合集成（OEIC）的挑战和机遇进行了深入的剖析。此外，书中还对不同类型的光调制器（如IQ调制器、TDM调制器）的驱动电路设计进行了详细介绍，这些驱动电路需要具备极高的精度和稳定性，才能保证高质量的光信号输出。

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我一直认为，一个好的技术书籍，不仅要传授知识，更要激发读者的兴趣和思考。《光纤通信集成电路设计》这本书恰恰做到了这一点。它在讲解每一个设计原理时，都会追溯到其物理基础，然后再引申到具体的电路实现，这种循序渐进的方式让学习过程变得十分自然。书中对高速数据接口的设计，例如SerDes（串行/解串器）的设计，进行了非常详尽的分析，包括其内部的锁相环（PLL）、时钟数据恢复（CDR）以及预加重和均衡等关键模块。这些内容对于理解如何在极高的速率下进行可靠的数据传输至关重要。我个人对光器件的驱动电路设计尤为感兴趣，书中对于LD（激光器）和MZM（Mach-Zehnder调制器）的驱动电路设计进行了深入的探讨，包括如何实现精确的电流或电压控制，如何抑制噪声，以及如何保证信号的完整性，这些都是实现高性能光通信系统的关键。书中还涉及了模拟前端（AFE）和数字后端（DBE）的设计，将光信号的接收、放大、滤波、均衡以及后期的信号处理有机地结合起来，展现了集成电路设计的整体性。

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我本身是学习通信工程专业的，在学校里接触过一些基础的光通信原理，但总觉得理论和实际应用之间还隔着一层纱。直到我读了《光纤通信集成电路设计》这本书，我才真正感受到那种“醍醐灌顶”的启示。这本书非常系统地阐述了光纤通信系统中各个关键集成电路模块的设计要点，并且将理论知识与实际的工程应用紧密地联系起来。例如，书中在讲解光检测单元时，不仅介绍了光电二极管的物理特性，还深入分析了如何设计低噪声、高带宽的跨阻放大器来处理从光电二极管输出的微弱电流信号，以及如何通过后端放大和滤波电路来提升信号质量。对于那些对于数字信号处理（DSP）在光通信中的应用感兴趣的读者，书中也有非常精彩的章节，详细解释了如何利用DSP来补偿由于光纤非线性效应、色散以及接收机内部噪声引起的信号失真，这使得高速数据传输成为可能。书中还给出了很多实际的案例分析，让我能够看到理论知识如何在真实的光通信系统中落地生根，并且解决实际的工程问题。这本书的价值在于它能够连接起“为什么”和“怎么做”，让我从一个被动的知识接受者，变成一个能够主动思考和解决问题的学习者。

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这本书的名字是《光纤通信集成电路设计》，但说实话，我一开始对“集成电路设计”这个词是有点畏惧的，总觉得会是一堆枯燥的公式和晦涩难懂的理论。然而，当我翻开这本书，那种担忧很快就被一种新奇和兴奋所取代。它并没有一开始就抛出令人望而生畏的电路图，而是用一种相当引人入胜的方式，从光纤通信的历史发展讲起，带你一步步走进这个迷人的领域。作者的文字功底非常扎实，能够将复杂的通信原理和集成电路的构建过程，用一种非常生动形象的方式表达出来。比如，在介绍光信号传输的物理过程时，书中穿插了大量的类比和比喻，让我在脑海中能够清晰地勾勒出光子在光纤中跃动的画面。当我看到书中关于光放大器设计的章节时，我惊叹于作者如何将量子力学的原理巧妙地融入到电路的设计思路中，解释了EDFA（掺铒光纤放大器）为什么能够有效地放大微弱的光信号。更让我印象深刻的是，书中并没有停留在理论层面，而是非常细致地讲解了实际的电路设计流程，从器件的选择、参数的优化，到版图的绘制和仿真验证，每一个步骤都讲解得条理清晰，甚至连一些常见的陷阱和解决方案都一并提出了，这对于想要深入了解这个领域的我来说，简直是如获至宝。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导我一步步探索光纤通信集成电路的奥秘。即使是对集成电路设计不太熟悉的读者，也能从这本书中获得丰富的知识，并激发出强烈的学习兴趣。

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作为一个对微电子技术和通信系统都有一定了解的工程师，我在阅读《光纤通信集成电路设计》时，发现它提供了一个非常独特的视角，将光通信的系统需求与集成电路的设计方法紧密地结合起来。书中并没有孤立地讲解某个器件或某个电路模块，而是始终围绕着“如何设计出满足光纤通信系统特定需求的集成电路”这一主线展开。比如，在讨论光发射机设计时，书中详细分析了激光器的驱动电路、调制器的控制电路以及相关的预加重和均衡技术，旨在实现高数据速率下稳定可靠的光信号输出。我尤其欣赏书中对于功耗和热管理的讨论，这些在实际的芯片设计中是不可忽视的因素，而作者在这方面也给出了很多实用的建议和设计技巧。另外，书中对不同工艺技术，如CMOS、BiCMOS以及SiGe等在光通信集成电路设计中的应用和优缺点也进行了对比分析，这对于我们选择合适的工艺平台来开发产品非常有指导意义。书中还涉及了许多前沿的设计技术，例如采用数字信号处理（DSP）技术来补偿信道损耗和色散，以及如何设计更高效的相干光通信系统中的收发一体化芯片。这些内容让我对未来光通信集成电路的发展方向有了更清晰的认识。

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