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三维集成硅通孔技术

本书系统地阐述了作为后摩尔时代关键突破技术的硅通孔(TSV)技术及其解决方案。面对传统平面微缩逼近物理极限与经济性崩塌的严峻挑战,TSV技术凭借其超高的互连密度、极低的信号延迟和卓越的功耗效率,成为重构芯片架构、实现性能跃升与成本优化的核心支柱。本书深入解析了TSV的三维集成需求、制造工艺链、关键设计挑战、可靠性分析与热管理等技术内容;然后紧密结合产业实践,详细解析了TSV技术在HBM、Chiplet异构集成、CIS、MEMS封装及LED等前沿领域的成功应用案例;同时,前瞻性地介绍了TSV技术的未来演进路径。本书最后的附录还提供了相关技术术语、关键工艺参数、生态图谱和技术路线等内容。
本书适合从事电子、微电子、半导体、三维集成电路设计的工程师、科研人员和技术管理人员阅读,也可以作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的补充阅读内容和参考书。

封面
前折页
书名页
版权
前言
第1章 三维集成与硅通孔技术概论(基础)
 1.1 后摩尔时代的三维集成需求
  1.1.1 摩尔定律的物理极限及面临的经济性挑战催生TSV
  1.1.2 三维集成技术的定义分类与演进路线
 1.2 TSV技术导论
  1.2.1 TSV的功能定义与类型分类
  1.2.2 TSV的技术优势与应用场景
  1.2.3 TSV技术与三维先进封装的关系
 1.3 基于TSV的三维集成与行业生态
  1.3.1 基于TSV技术的双层三维集成方式
  1.3.2 基于TSV技术的多芯片三维集成方式
  1.3.3 应对TSV的三维集成设计挑战的关键发展方向
  1.3.4 基于TSV技术的行业生态与发展趋势
第2章 TSV制造工艺(进阶)
 2.1 深硅刻蚀工艺
  2.1.1 激光打孔
  2.1.2 DRIE(Bosch工艺)
 2.2 绝缘层沉积
  2.2.1 氧化法
  2.2.2 等离子体增强化学气相沉积
  2.2.3 原子层沉积
 2.3 阻挡层与种子层制作
  2.3.1 PVD制作TSV阻挡层
  2.3.2 CVD制作TSV阻挡层
  2.3.3 ALD制作TSV阻挡层
  2.3.4 种子层制作
 2.4 铜填充与CMP
  2.4.1 铜填充工艺
  2.4.2 CMP工艺
 2.5 TSV背面处理技术
  2.5.1 晶圆临时键合与解键合技术
  2.5.2 晶圆减薄技术
  2.5.3 背面平整暴露
  2.5.4 背面通孔暴露
第3章 TSV建模与仿真(专业)
 3.1 TSV电学参数
  3.1.1 TSV电学参数简化的原则
  3.1.2 TSV电学参数计算方法
  3.1.3 简化计算应用
 3.2 TSV参数化建模
  3.2.1 几何结构建模的重要性
  3.2.2 提高TSV几何结构建模
  3.2.3 几何结构建模示例
 3.3 单TSV等效电路模型
  3.3.1 等效电路模型的重要性
  3.3.2 单TSV等效电路模型应用
 3.4 多TSV等效电路模型
  3.4.1 多TSV建模
  3.4.2 多TSV电路模型应用
 3.5 TSV热应力建模分析
  3.5.1 热应力建模理论概述
  3.5.2 热应力建模分析应用
第4章 TSV可靠性分析与热管理(专业)
 4.1 TSV可靠性的影响因素分析
  4.1.1 热机械应力
  4.1.2 电迁移
  4.1.3 工艺缺陷
 4.2 TSV可靠性设计技术
  4.2.1 TSV硬件冗余及故障容错策略
  4.2.2 TSV可测试性设计
  4.2.3 TSV可靠性测试标准
 4.3 TSV热管理技术
  4.3.1 电-热-机械应力耦合效应
  4.3.2 铜凸起抑制技术
  4.3.3 TSV散热技术
第5章 TSV技术应用与系统集成案例(进阶)
 5.1 高端领域的集成案例
  5.1.1 高带宽存储器技术简介
  5.1.2 基于TSV的GPU集成案例
  5.1.3 基于TSV的CPU集成案例
  5.1.4 基于TSV的FPGA集成案例
  5.1.5 基于TSV的AI芯片集成案例
  5.1.6 基于TSV的自动驾驶集成案例
 5.2 CMOS图像传感器集成案例
  5.2.1 基于TSV的堆叠式结构技术简介
  5.2.2 基于TSV的索尼公司的CIS集成案例
  5.2.3 基于TSV的三星公司的CIS集成案例
 5.3 微机电系统与传感器集成案例
  5.3.1 基于TSV的MEMS集成案例
  5.3.2 基于TSV的RF BAW集成案例
  5.3.3 基于TSV的指纹传感器集成案例
 5.4 LED及其他应用场景的集成案例
  5.4.1 基于TSV的LED集成案例
  5.4.2 基于TSV的堆叠存储集成案例
  5.4.3 基于TSV的生物医疗集成案例
第6章 TSV技术未来发展与挑战(前沿)
 6.1 新兴材料与工艺探索
  6.1.1 碳纳米管与石墨烯TSV
  6.1.2 低温(<200℃)键合工艺
 6.2 光子TSV与光电集成
  6.2.1 光互连TSV技术
  6.2.2 光电共封装技术
 6.3 玻璃通孔技术
  6.3.1 TGV的材料优势
  6.3.2 TGV的制造工艺
 6.4 规模化生产与成本挑战
  6.4.1 TSV规模化生产的挑战
  6.4.2 TSV良率提升的路径
附录
 附录A TSV术语速查表
 附录B TSV关键工艺参数
 附录C TSV与TGV等技术对比
 附录D 集成电路TSV三维封装可靠性试验方法指南
 附录E TSV生态图谱
 附录F 各厂商TSV技术路线
后折页
封底

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