数字逻辑集成电路手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:赵负图

出品人:

页数:699

译者:

出版时间:2005-5

价格:92.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502562380

丛书系列:

图书标签:

• 数字逻辑
• 集成电路
• 电子技术
• 半导体
• 电路设计
• 数字电路
• 计算机硬件
• 电子工程
• 嵌入式系统
• 微电子学

《现代半导体器件物理与制造工艺》 图书简介 本书深入剖析了当代集成电路制造所依赖的核心物理原理和前沿制造技术，旨在为电子工程、微电子学、材料科学领域的专业人士和高年级学生提供一份全面且详实的参考指南。它不再局限于传统数字逻辑电路的设计与实现层面，而是将视角提升到半导体器件的微观结构、载流子输运机制以及复杂制造流程的控制与优化。 本书的结构设计力求逻辑严密，内容覆盖面广，从最基础的半导体物理学理论出发，逐步深入到先进工艺的细节。 第一部分：半导体物理基础与器件模型 本部分奠定了理解现代集成电路性能极限的理论基础。 晶体结构与能带理论的深化应用： 我们将超越教科书上的简单介绍，详述硅、锗以及III-V族半导体材料在不同晶格缺陷、掺杂浓度下的能带结构变化，重点分析禁带宽度、有效质量和态密度的精确计算方法。特别关注了应变硅（Strained Silicon）结构如何通过晶格畸变来调控载流子迁移率。 载流子输运机制的精确描述： 详细阐述了漂移、扩散、热电子效应以及表面散射在微型器件中的相对贡献。书中引入了玻尔兹曼输运方程的半经典和量子修正模型，并讨论了短沟道效应下速度饱和（Velocity Saturation）的物理根源及其对器件开关速度的影响。 PN结与MOS结构的高级分析： 深入探讨了PN结的反向击穿机制（雪崩和齐纳效应），以及MOS电容器的C-V特性在不同频率和温度下的行为。重点解析了强反型区、弱反型区和耗尽区的电荷分布模型，为后续的晶体管设计打下坚实基础。 第二部分：先进晶体管结构与性能优化 本部分着重介绍从传统平面MOS到面向未来的三维晶体管结构的演进，并探讨了如何通过结构设计来克服尺寸效应带来的挑战。 经典MOSFET的短沟道效应分析： 全面梳理了DIBL（漏致势垒降低）、阈值电压滚降（Vth Roll-off）和亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）的物理机制。 高迁移率技术： 详细介绍了应变硅、SiGe异质结的引入如何有效提高空穴和电子的迁移率，并分析了这些技术在CMOS工艺中的集成难点和效益评估。 面向未来架构的革新： 重点剖析了FinFET（鳍式场效应晶体管）的原理、设计参数（如鳍片宽度、高度、栅极包覆率）对静电控制能力的影响。此外，还包含了Gate-All-Around (GAA) 晶体管，如Nanosheet和Nanowire结构，在解决超短沟道漏电流方面的物理优势和制造挑战。 新型载流子传输机制探索： 对隧道FET (TFET) 进行了深入研究，阐述了其基于带间隧穿的低功耗潜力，以及克服本征隧穿效率瓶颈的结构改进方案。 第三部分：半导体制造工艺与材料工程 本部分是本书的另一核心，它聚焦于如何将理论模型转化为实际可制造的、高性能的微电子器件。 晶圆制备与掺杂技术： 详细描述了高纯度单晶硅的生长技术（直拉法/区熔法），以及先进的离子注入工艺。重点讲解了激活退火过程中的损伤修复机制，以及快速热处理（RTP）对掺杂剂分布的影响。 薄膜沉积技术： 全面比较了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD，包括溅射）和原子层沉积（ALD）的优缺点。特别是ALD在极薄介质层（如高k栅介质）制造中的精确厚度和保形性控制，是本书的重点内容。 光刻技术——决定集成度与成本的关键： 深入解析了深紫外（DUV）光刻的成像原理、像差控制和掩模对齐精度。随后，本书重点阐述了极紫外（EUV）光刻的技术瓶颈（如光源、掩模缺陷管理、反射光学系统）及其对未来节点制程的颠覆性影响。 互连技术与先进材料： 讨论了从铝到铜互连的迁移过程，重点分析了铜化学机械抛光（CMP）工艺的平坦化机理和关键参数控制。同时，研究了低k/超低k介电材料在减小RC延迟中的作用及其与铜的界面兼容性问题。 刻蚀工艺的精确控制： 区分了干法刻蚀（反应离子刻蚀RRIE、深反应离子刻蚀DRIE）和湿法刻蚀。强调了等离子体刻蚀中侧壁保护、各向异性控制和选择比对结构保真度的重要性。 第四部分：可靠性、封装与未来展望 器件可靠性挑战： 分析了影响长期可靠性的关键因素，如热载流子注入（HCI）、栅氧化层击穿（TDDB）、电迁移（EM）和静电放电（ESD）的物理模型和预防措施。 先进封装与系统级集成： 探讨了从传统引线键合到倒装芯片（Flip Chip）、再到三维集成（3D IC）的演进，以及Chiplet（小芯片）技术在异构集成中的应用与挑战。 本书的深度和广度确保了读者不仅能理解“为什么”某种电路可以工作，更能理解“如何”通过材料选择、结构创新和工艺控制来实现高性能、高密度、高可靠性的集成电路。它是一本面向器件物理与制造实践的深度参考书。

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这本书的语言风格极其精准和克制，充满了工程师特有的严谨感，这使得它在信息传递的效率上达到了极高的水准。没有冗余的形容词，每一个术语的引入都伴随着精确的数学定义或清晰的逻辑推导。例如，在讨论逻辑综合的优化目标时，作者使用了非常精炼的句子来界定“面积”、“速度”和“功耗”之间的帕累托前沿关系，直接展示了它们在优化空间中的非线性相互制约。这种高度凝练的表达方式，虽然对初学者可能构成一定的阅读门槛，但对于有一定基础的读者而言，却意味着阅读速度的大幅提升和理解上的零歧义。我甚至发现，它在处理模糊或存在争议的技术点时，也会非常坦诚地列出业界主流的不同观点及其各自的优缺点，而不是武断地下结论，这种学术上的诚实态度，极大地增强了文本的可信度。

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这本书的实用价值体现在其丰富的案例分析和设计规范的引用上。它不像一本纯粹的学术专著，而是更像一本“战场实录”。例如，在讨论低功耗设计时，书中提供了一套完整的电源门控（Power Gating）和时钟树综合（CTS）的流程图和关键参数设置建议。这些建议是基于行业标准和实际流片经验总结出来的，而不是凭空想象的理想值。更难得的是，它对不同工艺节点下的设计约束进行了明确的区分，比如，当从0.18微米迁移到28纳米CMOS时，设计工程师必须关注的亚阈值漏电和热效应处理策略的变化，书中都有具体的量化对比。我曾经遇到一个困扰我很久的ESD（静电放电）保护电路设计难题，翻阅这本书后，书中关于输入/输出缓冲器附近钳位二极管的布局策略和寄生电感控制的建议，立刻为我指明了方向，最终帮助我解决了那个棘手的鲁棒性问题。这种即插即用式的实战经验分享，是其他理论书籍无法比拟的。

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我必须得说，这本书的理论深度和广度令人叹为观止，它绝非市面上那些浮于表面的“速成指南”。作者似乎将自己多年来在半导体前沿领域积累的经验毫无保留地倾注其中。书中对新型存储器技术（比如MRAM和RRAM）的介绍部分，其前瞻性是极其突出的。他们不仅详细分析了这些技术的物理基础和电路实现，更重要的是，深入探讨了它们在实际系统集成中面临的挑战，比如噪声容忍度、读写寿命的统计学模型等，这些内容往往是高校教材或基础读物会刻意回避的“硬骨头”。我个人最欣赏的是，作者在阐述高速互联和信号完整性（SI）问题时所采取的严谨的电磁场理论视角，而不是简单地套用TLP模型。通过引用经典的传输线理论和史密斯圆图的应用实例，这本书将读者的思维从传统的数字信号处理提升到了更基础的物理层面，这对于设计GHz级别系统的工程师来说，是至关重要的思维跃迁。

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要说缺点，这本书的深度也可能是它对某些特定领域读者的“障碍”。它显然是面向有志于深入理解数字电路底层物理机制的资深设计师或研究生级别的读者群体。对于那些仅仅需要快速了解基本门电路和布尔代数概念的初学者来说，这本书的密度可能会让他们望而却步。例如，其中关于动态随机全存储器（DRAM）的刷新和电荷泵升压机制的章节，涉及了复杂的电荷共享和时序分析，如果读者没有扎实的半导体器件物理基础，很容易在这些部分迷失。我猜测，作者在内容取舍上，是果断地牺牲了基础普及性，而全面聚焦于前沿和高级应用。因此，我建议后来者，最好先通过其他入门级读物建立起基础概念，再将此书作为进阶和深入研究的必备案头参考，它就像是为那些已经掌握了“如何使用工具”的人，准备的“如何制造工具”的终极指南。

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这本书的排版和印刷质量简直是业界良心，厚重扎实的纸张，即便是长时间翻阅也不会感到疲惫，而且图表的清晰度令人印象深刻。我尤其欣赏作者在复杂概念讲解时所采用的视觉辅助手段。例如，在阐述CMOS反相器的工作原理时，他们没有停留在抽象的电压阈值描述上，而是配上了多张细致入微的半导体器件结构图和瞬态响应曲线图，对比度把握得恰到好处，使得原本晦涩难懂的截止区、饱和区过渡瞬间变得直观起来。装帧设计上，虽然封面朴素，但内页的字体和行距经过了精心设计，阅读体验极其舒适，这对于需要经常查阅手册的工程师来说，无疑是一个巨大的加分项。要知道，很多技术手册为了追求内容密度，常常牺牲了阅读体验，但这本书显然在这方面投入了极大的精力，让人感觉它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品。这种对细节的极致追求，从目录的编排逻辑中也能窥见一斑，章节间的衔接自然流畅，层次分明，大大提高了查找效率。

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