片上系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:里卡多

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2006-12

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787030182395

丛书系列:

图书标签:

• 片上系统
• SoC
• 嵌入式系统
• VLSI
• 集成电路设计
• 数字电路
• 硬件设计
• 系统设计
• 电子工程
• 半导体
• 设计方法学

精密工程的脉动：面向新型传感与执行的微纳系统集成技术 书籍定位： 本书深入探讨了在微电子、微机械、光电子及生物电子等多个工程领域交叉前沿，专注于构建高度集成化、低功耗、高性能的微纳机电系统（MEMS/NEMS），特别是聚焦于如何将这些系统与先进的传感、执行及信号处理模块进行高效能的片上集成，以应对现代智能设备对小型化、高可靠性和实时响应的严苛要求。 核心内容概述： 本书内容横跨材料科学、器件物理、系统架构以及先进制造工艺，旨在为研究人员、高级工程师及相关专业学生提供一个全面且深入的视角，理解和掌握下一代微纳系统集成的核心挑战与创新解决方案。全书结构遵循从基础理论到前沿应用的递进逻辑，共分为六大部分，涵盖了约二十余章。 第一部分：微纳系统集成基础与前沿材料 本部分奠定理解现代集成系统的基石，重点关注构建这些系统的关键“积木”——先进材料与制造范式。 第一章：集成系统的物理极限与摩尔定律的延伸 讨论传统硅基集成技术在功耗密度和特征尺寸缩小上面临的基本物理瓶颈，并引入基于碳纳米管、二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的下一代晶体管与无源器件的潜力。重点分析量子效应、热管理和可靠性在纳米尺度下的新挑战。 第二章：先进半导体材料与异质集成 详细阐述非硅基半导体（如III-V族材料、宽禁带半导体SiC/GaN）在射频和功率电子集成中的应用。重点介绍异质集成技术，包括键合技术（如直接键合、混合键合）的原理、关键参数控制（如键合界面质量、应力释放）以及在光电集成中的作用。 第三章：高精度微纳制造技术综述 系统回顾当前主流的微纳加工技术，包括先进的光刻技术（EUV、纳米压印）、深度反应离子刻蚀（DRIE）的工艺窗口控制、薄膜沉积的原子层级控制（ALD/CVD）及其对器件性能的影响。特别引入柔性基底制造技术及其在可穿戴和生物医学系统中的应用前景。 第二部分：高灵敏度传感器与执行器设计 本部分聚焦于系统的前端——如何精确地将物理世界（力、光、化学、生物信号）转化为可测量的电信号，以及如何高效地产生物理动作。 第四章：新型微纳传感器原理与建模 深入探讨基于不同物理原理的传感器设计，包括：压阻/压电效应在压力和加速度传感中的应用，基于表面声波（SAW）/体声波（BAW）的滤波器与传感器，以及高灵敏度化学/生物传感器的表面功能化与信号放大机制。重点分析寄生效应的抑制与校准方法。 第五章：微纳执行器与驱动机制 详细解析各类微纳执行器的驱动原理，如静电驱动、电磁驱动、压电驱动和热驱动。书中将对微振镜阵列、微泵/微阀以及声波辅助驱动系统的动态特性、功率效率和长期稳定性进行量化分析与建模。 第六章：光学与光子集成器件 侧重于将光波导、调制器、探测器集成于同一芯片上的技术。探讨硅光子学（Silicon Photonics）平台，包括集成式激光器（如基于III-V族的半导体激光器与硅基的耦合）的设计与优化，以及用于高速数据传输和传感的光学相控阵（OPA）技术。 第三部分：低功耗电路与信号调理 系统要实现高性能，必须依赖于能够在微纳尺度下高效工作的配套电子电路。本部分是连接物理世界与数字世界的桥梁。 第七章：面向微纳系统的超低功耗电路设计 讨论针对电池供电和能量收集应用的电路设计策略。包括亚阈值偏置（Subthreshold Operation）技术、动态电压与频率调节（DVFS）在边缘计算中的应用，以及脉冲编码（Spiking）电路在模仿生物系统中的设计考量。 第八章：高精度模数/数模转换技术 针对传感器数据链，深入研究低噪声、高分辨率的数据转换器（ADC/DAC）设计。重点剖析高阶Sigma-Delta调制器的结构优化、采样保持电路的非线性抑制以及多通道同步采样技术。 第九章：前端信号处理与噪声抑制 讲解如何设计高性能的低噪声放大器（LNA）、跨阻抗放大器（TIA）以及用于处理生物电信号的滤波器组。分析系统级噪声源（如电源噪声、串扰、工艺角效应）对最终测量精度的影响，并提供系统级的噪声预算方法。 第四部分：先进封装与三维集成技术 在微纳系统领域，器件的性能往往受限于其封装和互连技术。本部分关注如何突破二维平面的限制。 第十章：系统级封装（SiP）与晶圆级封装（WLP） 详细介绍从晶圆到器件的过渡技术。探讨扇出型封装（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP）的优势与挑战，以及高密度互连（HDI）技术在提升系统集成度中的作用。 第十章一：三维集成（3D IC）与混合键合 聚焦于垂直堆叠技术，特别是混合键合（Hybrid Bonding）在实现微米级甚至亚微米级间距的超密集互连中的关键作用。分析热耗散管理（Thermal Management）在多层堆叠系统中的设计策略与材料选择。 第第十二章：微流控与电化学接口的集成 讨论如何将流体控制系统（微泵、微阀、微通道）与电子控制单元进行有效集成。重点分析生物芯片（Lab-on-a-Chip）中，电化学检测单元与信号采集电路的共基板设计与隔离技术。 第五部分：可靠性、测试与系统验证 集成系统的长期稳定运行是其实际应用的关键。 第十三章：微纳系统集成件的可靠性挑战 分析在微纳尺度下特有的失效机制，如疲劳、蠕变、电迁移、介质击穿以及界面脱粘。探讨如何通过材料选择和结构设计来提高器件的平均无故障时间（MTTF）。 第十四章：片上诊断与容错机制 介绍内置自测试（BIST）技术在复杂微纳系统中的应用，包括传感器标定、执行器性能监控。讨论在系统级引入冗余和错误纠正码（ECC）以确保关键任务应用可靠性的方法。 第十五章：集成系统的建模、仿真与优化 介绍如何使用多物理场仿真工具（如有限元分析FEA）对多域耦合系统（机电、热电、流固耦合）进行精确建模。强调从器件级参数到系统级性能指标的准确映射方法。 第六部分：前沿应用案例分析 本部分选取了当前最热门且对集成技术要求最高的几个应用领域，进行深入的系统级剖析。 第十六章：面向物联网（IoT）的边缘智能节点 分析超低功耗无线传感节点的设计流程，包括能量收集（Energy Harvesting）、自适应通信协议与集成AI加速器的系统架构。 第十七章：下一代生物电子学与神经接口 探讨高密度、柔性电极阵列与神经元记录/刺激电路的紧密集成技术，重点关注生物兼容性材料与长期植入的挑战。 第十八章：高精度惯性测量单元（IMU）的演进 通过分析高阶IMU，展示如何将多轴陀螺仪、加速度计与补偿、滤波算法集成的复杂系统设计案例。 本书力求在理论深度和工程实用性之间取得平衡，提供大量设计实例、工艺参数和性能指标对比，是推动微纳系统向更高复杂度、更强环境适应性迈进的专业参考。

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我拿到这本书时，是抱着一种学习的心态，虽然我的专业背景与“片上系统设计”并没有直接关联，但科技的进步总是日新月异，了解一些前沿的技术趋势，对我的工作和个人发展都有益处。这本书的名字虽然听起来有些专业，但其核心内容——“片上系统设计”——在我看来，更像是一门艺术。它需要将不同的功能模块，如处理器、内存、输入输出接口等，巧妙地集成到一个单一的芯片上，这本身就是一项巨大的挑战。我很好奇，在设计过程中，工程师们是如何平衡性能、功耗和成本这三个至关重要的因素的？有没有什么特别的“秘诀”或者“黄金法则”能够指导他们做出最佳的权衡？我猜想，这个过程一定充满了无数次的实验、迭代和优化，每一步都可能影响到最终产品的表现。这本书的出现，恰好满足了我对这种“幕后英雄”工作的窥探欲，让我有机会去了解那些驱动现代科技发展的“大脑”。

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读完这本书的书名，我联想到了我们日常生活中所使用的各种智能设备，从便携式电子产品到复杂的工业控制系统，它们之所以能够如此智能和高效，很大程度上都归功于集成在里面的“片上系统”。这本书的名字，让我立刻产生了好奇，它会不会揭示这些“大脑”是如何被“制造”出来的？我猜想，片上系统的设计过程一定充满了挑战，需要将许多不同的功能模块，比如处理器、图形渲染单元、通信接口等等，巧妙地整合到一个小小的芯片上，而且还要考虑功耗、发热、性能等诸多因素。这本书会不会提供一些实际的设计案例，或者介绍一些在设计过程中常用的工具和方法？即使我不是专业的工程师，我也很想通过这本书，对这个精密的设计过程有一个初步的了解，感受科技的魅力，并从中获得一些关于创新和工程智慧的启发。

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我是在一次技术交流会上偶然听说了“片上系统设计”这个词，当时觉得非常新颖，而且在场的专家们都对这个领域赞不绝口，这引起了我极大的兴趣。虽然我不是直接从事设计工作，但我对整个科技产业的产业链和技术发展脉络非常关注。片上系统（SoC）可以说是现代电子设备的核心，从智能手机到汽车电子，再到物联网设备，几乎无处不在。我很好奇，这本书会如何描绘这个复杂而精妙的设计过程？它是否会涉及不同类型SoC的设计特点和应用场景？比如，用于高性能计算的SoC和用于低功耗物联网设备的SoC，在设计理念和实现方式上会有哪些显著的区别？我期待这本书能够帮助我建立起一个宏观的视角，理解SoC设计在整个电子产业生态中的地位和价值，以及它所面临的挑战和未来的发展趋势。

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作为一名初涉电子工程领域的学生，我对“片上系统设计”这个概念既陌生又充满向往。在课堂上，我们接触过一些基础的数字电路和模拟电路知识，但将这些零散的知识点整合成一个完整的、能够实现复杂功能的“系统”，对我来说仍是一个巨大的飞跃。这本书的名字，立刻吸引了我，因为它直接点明了这一核心概念。我渴望知道，一个“片上系统”的诞生，究竟需要经历怎样的设计流程？从最初的需求分析，到架构的划分，再到具体的硬件实现，每一步又有哪些关键的技术和方法？我脑海里充满了各种问题，例如，如何选择合适的处理器核心？内存的容量和类型又是如何确定的？不同功能模块之间的通信是如何实现的？这本书能否为我提供一个清晰的路线图，引导我逐步理解并掌握片上系统的设计精髓，从而在未来的学习和实践中少走弯路，甚至为我打开新的职业发展方向。

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这本书的封皮设计很吸引我，那种简洁而又不失科技感的蓝色，配上金属质感的字体，让我立刻就想翻开它。虽然我不是这本书的专业读者，但平时对电子产品和科技发展也颇感兴趣。每次看到手机、电脑里那些小小的芯片，总会好奇它们是如何被设计出来的，又是如何实现如此复杂的功能。这本书的名字“片上系统设计”听起来就很有深度，仿佛打开了通往微观世界的大门，能看到那些隐藏在日常生活中的“智慧核心”是如何一步步被构建的。我尤其好奇，设计一个“片上系统”需要哪些关键的步骤？是从概念的构思开始，还是先有具体的硬件需求？这个过程会不会像搭建一座精密的乐高模型，需要无数个零件的组合和调试？我脑海里浮现出无数个关于芯片制造的画面，希望这本书能给我一些启发，让我对这个神秘的领域有更直观的认识。也许它不会教我具体的电路图，但一定能让我感受到设计师们的智慧和创造力。

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