On-chip ESD Protection for Integrated Circuits

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出版者:Kluwer Academic Pub
作者:Wang, Albert Z.H.
出品人:
页数:319
译者:
出版时间:2002-1
价格:$ 236.17
装帧:HRD
isbn号码:9780792376477
丛书系列:
图书标签:
  • IC
  • PDF
  • ESD protection
  • On-chip protection
  • Integrated circuits
  • Semiconductor devices
  • Microelectronics
  • Circuit design
  • Reliability
  • Failure analysis
  • Device physics
  • IC design
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具体描述

This comprehensive and insightful book discusses ESD protection circuit design problems from an IC designer's perspective. On-Chip ESD Protection for Integrated Circuits: An IC Design Perspective provides both fundamental and advanced materials needed by a circuit designer for designing ESD protection circuits, including: Testing models and standards adopted by U.S. Department of Defense, EIA/JEDEC, ESD Association, Automotive Electronics Council, International Electrotechnical Commission, etc. ESD failure analysis, protection devices, and protection of sub-circuits Whole-chip ESD protection and ESD-to-circuit interactions Advanced low-parasitic compact ESD protection structures for RF and mixed-signal IC's Mixed-mode ESD simulation-design methodologies for design prediction ESD-to-circuit interactions, and more!Many real world ESD protection circuit design examples are provided. The book can be used as a reference book for working IC designers and as a textbook for students in the IC design field.

好的,这是一本名为《半导体器件可靠性工程导论》的图书简介,内容详实,不涉及《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》中的任何信息。 --- 图书名称:《半导体器件可靠性工程导论》 内容提要 本书旨在系统、深入地探讨半导体器件可靠性工程的基础理论、关键技术以及工程实践。在当今集成电路技术飞速发展的背景下,器件的可靠性已成为衡量其性能、寿命和市场竞争力的核心指标。《半导体器件可靠性工程导论》以严谨的学术态度和丰富的工程案例,为读者构建了一个全面而扎实的可靠性知识框架,覆盖了从基础物理机制到先进的测试与失效分析方法。 本书的核心目标是使读者理解半导体器件在不同工作环境和应力条件下可能发生的失效模式,并掌握预防和控制这些失效的工程策略。可靠性不再是事后的补救,而是贯穿于设计、制造、封装和应用全生命周期的主动管理过程。 第一部分:可靠性基础与失效物理 本部分奠定了全书的理论基石。首先,本书详细阐述了可靠性的基本概念,包括失效率、平均无故障时间(MTTF)、可靠性函数和各种统计分布模型(如威布尔分布、对数正态分布)。深入分析了可靠性与风险评估在产品生命周期中的作用。 随后,重点剖析了半导体器件失效的根本物理机制。这包括热效应(如热通量和热阻)、电效应(如电迁移、热载流子注入、栅氧化层击穿),以及机械应力效应(如封装应力导致的芯片变形和键合线疲劳)。我们不仅描述现象,更深入到微观层面,解释这些机制如何由材料特性、工艺参数和工作条件共同驱动,并提供关键的物理模型供读者参考和应用。 第二部分:环境应力与加速寿命试验 可靠性工程的实践高度依赖于对环境应力的理解与控制。本书的第二部分详尽地介绍了影响半导体器件寿命的主要环境因素: 1. 热循环与温度梯度: 探讨了不同封装材料和结构的热膨胀系数失配如何导致内部应力集中,以及温度变化速率对连接点和焊点的疲劳寿命的影响。 2. 湿度敏感性: 详细分析了水分渗透、吸附和解吸过程对器件性能的降解作用,特别是对塑料封装和倒装芯片结构的影响。介绍了IPC/JEDEC标准的湿敏等级(MSL)测试方法。 3. 机械振动与冲击: 阐述了系统级和组件级振动对引线键合、焊球连接和PCB装配可靠性的影响,并介绍了相关的加速测试规范(如MIL-STD-883)。 加速寿命试验(ALT)是预测长期可靠性的关键工具。本书系统介绍了ALT的设计原则,包括恒定应力试验和递增应力试验。重点讲解了阿累尼乌斯模型(Arrhenius Model)和反幂律模型(Inverse Power Law Model)在温度和电压加速中的应用,指导读者如何从短期高应力数据推导出产品在正常使用条件下的预期寿命。 第三部分:先进封装与系统级可靠性 随着集成电路向更小尺寸、更高密度和三维集成方向发展,封装技术成为可靠性瓶颈的关键环节。本书专门开辟章节讨论先进封装对可靠性的影响: 1. 系统级封装(SiP)与晶圆级封装(WLP): 分析了这些技术在提高集成度时引入的独特可靠性挑战,如更小的焊球间距带来的机械敏感性增加。 2. 键合技术可靠性: 比较了传统的引线键合、楔形键合以及现代的倒装芯片(Flip Chip)技术在热界面和机械稳定性方面的差异。 3. 材料兼容性: 讨论了在异构集成中,不同材料界面(如芯片、硅通孔TSV、有机衬底)的热机械匹配问题及其对界面粘附力和疲劳的影响。 此外,本书还扩展到系统级可靠性(System Level Reliability)。这包括探讨电子系统在实际应用环境中,如汽车电子、航空航天和工业控制中的可靠性需求,以及如何通过冗余设计、故障诊断和容错机制来提升整体系统的健壮性。 第四部分:失效分析与质量保证工具 可靠性工程的闭环需要有效的失效分析(Failure Analysis, FA)作为支撑。本部分详细介绍了用于定位和理解器件失效的先进技术: 1. 非破坏性分析技术: 涵盖了扫描声学显微镜(SAM)用于检测内部空洞和脱层,X射线显微镜用于观察内部结构,以及红外热成像技术用于定位热点。 2. 破坏性分析技术: 详细阐述了表面分析(如SEM/EDS)、截面制备与分析技术,以及如何利用拉力测试和剪切测试来评估键合强度和封装完整性。 3. 电气诊断与故障定位: 讲解了如何通过曲线跟踪仪、参数分析以及先进的半导体测试系统(ATE)数据来初步判断失效模式,引导后续的物理分析方向。 读者对象 本书面向电子工程、材料科学、微电子学等相关专业的高年级本科生、研究生,以及半导体制造、封装测试、质量保证和产品研发领域的工程师和技术人员。它既可作为高等院校相关课程的教材,也是工程师提升专业技能、解决实际可靠性挑战的必备参考手册。通过本书的学习,读者将能够系统地掌握半导体器件可靠性工程的理论框架与工程实施能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我必须承认,《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书的内容密度着实不小,但它的价值也正是如此。作者并没有避讳讨论ESD防护中的一些棘手问题,比如如何在保证ESD性能的同时,最大限度地降低对电路性能的影响,尤其是在模拟和射频领域,寄生参数和损耗是ESD保护器件必须面对的挑战。书中对这些权衡进行了详尽的分析,提供了多种克服这些挑战的设计技巧和方法。我印象最深刻的是关于ESD故障的诊断和失效分析的部分。作者详细介绍了如何利用扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)等技术来定位ESD失效点,以及如何通过电路仿真和失效模型来重现和分析失效过程。这对于我们理解ESD失效的根本原因,以及改进设计非常有帮助。而且,书中还涵盖了最新的ESD防护技术和发展趋势,比如一些新型的ESD保护器件和 ESD 协同设计方法,这让我对未来的ESD设计有了更清晰的认识。读完这本书,我感觉自己在ESD防护领域,从一个“知其然”的门外汉,变成了一个“知其所以然”的行家,能够更自信地去解决实际工程中的ESD问题。

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《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书,在我看来,是一部真正能够指导实践的ESD防护“圣经”。它不仅仅是停留在理论的讲解,而是将ESD防护的设计、验证和失效分析,融入到了整个芯片设计的流程中。我尤其欣赏书中对于ESD保护器件的详细分析,从最基础的二极管、TVS,到更复杂的SCRs和GDTs,作者都对其结构、工作原理、电学特性、以及在不同工艺下的实现方式进行了深入的剖析。他甚至还探讨了如何优化这些器件的性能,比如通过调整器件的尺寸、掺杂浓度、以及寄生参数等,来提高其ESD耐受能力。而且,书中还提供了一系列实用的ESD设计指南和设计规则,这些规则是基于大量的实验数据和设计经验总结出来的,能够帮助工程师避免常见的ESD设计陷阱。我最喜欢的部分是关于ESD失效的诊断和修复。作者详细介绍了如何利用各种先进的测试仪器和分析技术,来定位ESD失效点,以及如何通过电路修改或器件优化来修复失效的芯片。这对于提高产品良率和可靠性具有至关重要的意义。

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在阅读《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》之前,我对片上ESD防护的理解,更多地停留在一些基础的电路保护概念上,比如简单的二极管钳位。这本书却以一种极其深入和系统的方式,为我打开了一个全新的视野。作者不仅仅是在介绍各种ESD防护电路,他更侧重于从物理机制层面,去解析ESD的发生和失效过程。他详细地阐述了ESD电流如何在地层介质中传播,如何影响到不同的半导体器件,以及最终导致芯片失效的具体物理现象。我特别欣赏书中关于ESD模型和仿真的章节,作者详细介绍了各种ESD模型(如CDM、HBM、MM)的原理和应用,以及如何在EDA工具中进行ESD仿真。这对于我在设计中进行ESD性能评估和优化,提供了非常有效的工具和方法。书中还讨论了不同工艺技术(如CMOS、BiCMOS、BCD)下ESD防护设计的特点和挑战,以及如何根据具体的工艺参数来选择和设计最优的ESD保护结构。这些内容对于跨工艺的集成电路设计工程师来说,具有极高的参考价值。

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从读者角度来看,《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书,绝对是一次对ESD防护知识的深度探索。作者在书中以一种非常严谨和系统的方式,阐述了ESD的物理原理、设计方法、验证技术以及失效分析。他不仅介绍了各种典型的ESD防护电路,比如二极管、TVS、SCRs等,还深入探讨了它们在不同工艺下的实现方式,以及如何优化它们的ESD性能。我尤其喜欢书中关于ESD失效分析的部分,作者详细介绍了如何利用各种先进的测试仪器和分析技术,来定位ESD失效点,以及如何通过电路仿真和失效模型来重现和分析失效过程。这对于我们理解ESD失效的根本原因,以及改进设计非常有帮助。而且,书中还涵盖了最新的ESD防护技术和发展趋势,比如一些新型的ESD保护器件和 ESD 协同设计方法,这让我对未来的ESD设计有了更清晰的认识。总而言之,这本书为我提供了一个全面而深入的ESD防护设计框架,让我能够更自信地去处理各种复杂的ESD问题。

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《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书,可以说是一次对ESD防护领域知识的深度挖掘和系统梳理。作者并没有回避ESD设计中的一些难题,比如如何在高频、低功耗的设计中同时满足ESD要求。书中对此进行了详尽的探讨,提供了多种创新的解决方案,比如利用特定的衬底注入技术,或者设计具有低寄生参数的ESD保护结构。我印象最深刻的是关于ESD测试和验证的部分。作者详细介绍了各种ESD测试方法(如HBM, CDM, MM),以及如何正确地进行ESD测试,如何解读测试结果,以及如何根据测试结果来改进ESD设计。这对于确保芯片的ESD可靠性至关重要。而且,书中还讨论了ESD法规和标准,这对于理解行业内的要求和规范非常重要。总而言之,这本书为我提供了一个全面而深入的ESD防护设计框架,让我能够更自信地去处理各种复杂的ESD问题。

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我必须承认,《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书,对于我理解集成电路的ESD防护,提供了前所未有的深度和广度。作者在书中不仅详细阐述了ESD的物理学原理,还将其与实际的芯片设计和制造工艺紧密结合。他深入剖析了各种ESD失效机理,比如过热烧毁、栅极氧化层击穿、以及寄生结构的触发等,并用大量的实验数据和仿真结果来佐证。我尤其喜欢书中关于不同ESD保护器件的对比分析,他详细介绍了各种器件的结构、工作原理、ESD耐受能力,以及它们在不同应用场景下的优缺点。比如,对于高阻抗电路,他会推荐使用具有低漏电流的ESD保护结构;对于高速接口,他会强调需要考虑寄生参数和信号完整性。而且,书中还涉及到了ESD防护的系统级设计,比如如何对整个系统进行ESD评估,以及如何协同设计芯片和封装的ESD防护。这让我意识到,ESD防护并非孤立的芯片级问题,而是需要从整个产品生命周期来考虑。

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坦白说,在翻开《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》之前,我对ESD防护这个话题并没有抱有多大的期待,总觉得这是一门相对“边缘”的学问,可能更多是理论上的堆砌。然而,这本书的出现,彻底改变了我的看法。它以一种极其系统和全面的方式,将ESD防护的设计、分析和优化,从芯片的宏观架构层面,一直深入到晶体管级别的微观细节。作者在书中花了相当大的篇幅来讲解ESD的失效机理,他并没有简单地罗列常见的失效模式,而是深入剖析了各种失效模式的根源,比如热击穿、栅极氧化层击穿、以及载流子注入等,并用大量的实验数据和理论模型来佐证。这使得我对ESD的理解不再停留在表层,而是真正理解了“为什么会发生”以及“如何避免”。我尤其喜欢书中关于不同ESD保护结构在不同应用场景下的权衡分析。例如,在高速数字接口和模拟射频电路中,对ESD防护的要求和面临的挑战是截然不同的,作者就针对这些特点,详细对比了各种保护策略的优劣,并给出了相应的优化建议。这对于我在实际项目中选择最合适的ESD保护方案,提供了宝贵的参考。此外,书中还涉及到了ESD的可靠性建模和预测,这对于评估芯片在生命周期内的ESD性能至关重要。

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坦白说,这本书《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》的出现,很大程度上填补了我在这方面知识的空白。在接触它之前,我对于ESD防护的设计,更多地是依靠经验和一些零散的资料。这本书则以一种非常系统和全面的方式,将ESD的原理、设计、验证和失效分析,进行了深入的阐述。作者在书中详细讲解了各种ESD效应的物理机理,从电荷的积累、电场的分布,到电流的注入和器件的击穿,每一步都讲解得非常透彻。我尤其欣赏书中关于ESD保护器件的详细分析,他不仅介绍了各种器件的基本结构和工作原理,还深入探讨了它们在不同工艺下的实现方式,以及如何优化它们的ESD性能。比如,针对CMOS工艺,书中就详细介绍了如何设计栅极氧化层保护电路,如何选择合适的保护器件来保护I/O接口等。而且,书中还包含了很多实际的设计案例和仿真结果,这些都极大地帮助我理解了ESD设计中的一些复杂问题。我感觉这本书就像一本“ESD防护宝典”,能够帮助我在实际工作中更好地应对各种ESD挑战。

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这本《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》绝对是集成电路设计领域里一股清流。我拿到这本书的时候,抱着一种“看看又能有什么新花样”的心态,但它很快就颠覆了我的固有认知。作者在开篇就以一种非常直观的方式,将静电放电(ESD)这一看似抽象的概念,具象化到了芯片内部的微观世界。他不仅仅是列举了一堆公式和理论,而是深入浅出地阐述了ESD的发生机制,从电荷的积累到放电的瞬间,每一步的物理过程都被描绘得细致入微。我尤其欣赏的是,书中用了大量的图示和仿真结果来辅助理解,这对于像我这样更偏向实践的工程师来说,简直是福音。那些复杂的半导体结、栅极氧化层在ESD冲击下的行为,通过这些可视化手段,变得不再神秘莫测。而且,作者并没有止步于理论讲解,他详细地剖析了各种典型的片上ESD保护器件,比如ESD二极管、TVS二极管、SCRs等,对它们的结构、工作原理、优缺点以及在不同工艺下的适用性都进行了深入的探讨。更让我惊喜的是,书中还涉及到了如何进行ESD设计和验证的流程,这对于我们实际项目开发至关重要。从前端的设计规则到后端的电路级仿真和测试,作者都给出了非常实用的指导。读完这部分,我感觉自己仿佛掌握了一套完整的ESD防护“秘籍”,能够自信地去应对各种ESD挑战。

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《On-chip ESD Protection for Integrated Circuits》这本书,给我带来的最大收获,就是它提供了一个非常系统和完整的ESD防护设计框架。作者并没有仅仅停留在描述性的介绍,而是深入到ESD防护的根本原理,以及如何在实际设计中实现有效的防护。我尤其欣赏书中关于ESD失效机制的详细讲解,从电荷的积累到击穿的物理过程,每一步都被描绘得细致入微。他甚至还探讨了不同工艺技术(如CMOS、BiCMOS、BCD)下ESD失效的特点,以及如何针对这些特点来设计合适的ESD防护方案。我印象最深刻的是书中关于ESD保护电路的优化设计。作者详细介绍了如何通过调整器件的尺寸、掺杂浓度、以及寄生参数等,来提高ESD耐受能力,同时尽量减小对电路性能的影响。而且,书中还包含了很多实用的设计指南和设计规则,这些规则是基于大量的实验数据和设计经验总结出来的,能够帮助工程师避免常见的ESD设计陷阱。

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