三維集成矽通孔技術

李偉 王德敬 郭露露 張學劍 袁曉旭

  • 出版商: 機械工業
  • 出版日期: 2026-01-01
  • 售價: $654
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 207
  • ISBN: 7111797442
  • ISBN-13: 9787111797449
  • 相關分類: 微電子學 Microelectronics
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商品描述

本書系統地闡述了作為摩爾時代關鍵突破技術的矽通孔(TSV)技術及其解決方案。面對傳統平面微縮逼近物理極限與經濟性崩塌的嚴峻挑戰,TSV技術憑借其超高的互連密度、極低的信號延遲和卓越的功耗效率,成為重構芯片架構、實現性能躍升與成本優化的核心支柱。本書深入解析了TSV的三維集成需求、制造工藝鏈、關鍵設計挑戰、可靠性分析與熱管理等技術內容;然後緊密結合產業實踐,詳細解析了TSV技術在HBM、Chiplet異構集成、CIS、MEMS封裝及LED等前沿領域的成功應用案例;同時,前瞻性地介紹了TSV技術的未來演進路徑。本書最後的附錄還提供了相關技術術語、關鍵工藝參數、生態圖譜和技術路線等內容。 本書適合從事電子、微電子、半導體、三維集成電路設計的工程師、科研人員和技術管理人員閱讀,也可以作為高等院校相關專業高年級本科生和研究生的補充閱讀內容和參考書。

目錄大綱

前言
第1章 三維集成與矽通孔技術概論(基礎)
1.1 後摩爾時代的三維集成需求
1.1.1 摩爾定律的物理極限及面臨的經濟性挑戰催生TSV
1.1.2 三維集成技術的定義分類與演進路線
1.2 TSV技術導論
1.2.1 TSV的功能定義與類型分類
1.2.2 TSV的技術優勢與應用場景
1.2.3 TSV技術與三維先進封裝的關系
1.3 基於TSV的三維集成與行業生態
1.3.1 基於TSV技術的雙層三維集成方式
1.3.2 基於TSV技術的多芯片三維集成方式
1.3.3 應對TSV的三維集成設計挑戰的關鍵發展方向
1.3.4 基於TSV技術的行業生態與發展趨勢
第2章 TSV制造工藝(進階)
2.1 深矽刻蝕工藝
2.1.1 激光打孔
2.1.2 DRIE(Bosch工藝)
2.2 絕緣層沈積
2.2.1 氧化法
2.2.2 等離子體增強化學氣相沈積
2.2.3 原子層沈積
2.3 阻擋層與種子層制作
2.3.1 PVD制作TSV阻擋層
2.3.2 CVD制作TSV阻擋層
2.3.3 ALD制作TSV阻擋層
2.3.4 種子層制作
2.4 銅填充與CMP
2.4.1 銅填充工藝
2.4.2 CMP工藝
2.5 TSV背面處理技術
2.5.1 晶圓臨時鍵合與解鍵合技術
2.5.2 晶圓減薄技術
2.5.3 背面平整暴露
2.5.4 背面通孔暴露
第3章 TSV建模與仿真(專業)
3.1 TSV電學參數
3.1.1 TSV電學參數簡化的原則
3.1.2 TSV電學參數計算方法
3.1.3 簡化計算應用
3.2 TSV參數化建模
3.2.1 幾何結構建模的重要性
3.2.2 提高TSV幾何結構建模
3.2.3 幾何結構建模示例
3.3 單TSV等效電路模型
3.3.1 等效電路模型的重要性
3.3.2 單TSV等效電路模型應用
3.4 多TSV等效電路模型
3.4.1 多TSV建模
3.4.2 多TSV電路模型應用
3.5 TSV熱應力建模分析
3.5.1 熱應力建模理論概述
3.5.2 熱應力建模分析應用
第4章 TSV可靠性分析與熱管理(專業)
4.1 TSV可靠性的影響因素分析
4.1.1 熱機械應力
4.1.2 電遷移
4.1.3 工藝缺陷
4.2 TSV可靠性設計技術
4.2.1 TSV硬件冗余及故障容錯策略
4.2.2 TSV可測試性設計
4.2.3 TSV可靠性測試標準
4.3 TSV熱管理技術
4.3.1 電-熱-機械應力耦合效應
4.3.2 銅凸起抑制技術
4.3.3 TSV散熱技術
第5章 TSV技術應用與系統集成案例(進階)
5.1 高端領域的集成案例
5.1.1 高帶寬存儲器技術簡介
5.1.2 基於TSV的GPU集成案例
5.1.3 基於TSV的CPU集成案例
5.1.4 基於TSV的FPGA集成案例
5.1.5 基於TSV的AI芯片集成案例
5.1.6 基於TSV的自動駕駛集成案例
5.2 CMOS圖像傳感器集成案例
5.2.1 基於TSV的堆疊式結構技術簡介
5.2.2 基於TSV的索尼公司的CIS集成案例
5.2.3 基於TSV的三星公司的CIS集成案例
5.3 微機電系統與傳感器集成案例
5.3.1 基於TSV的MEMS集成案例
5.3.2 基於TSV的RFBAW集成案例
5.3.3 基於TSV的指紋傳感器集成案例
5.4 LED及其他應用場景的集成案例
5.4.1 基於TSV的LED集成案例
5.4.2 基於TSV的堆疊存儲集成案例
5.4.3 基於TSV的生物醫療集成案例
第6章 TSV技術未來發展與挑戰(前沿)
6.1 新興材料與工藝探索
6.1.1 碳納米管與石墨烯TSV
6.1.2 低溫(<200℃)鍵合工藝
6.2 光子TSV與光電集成
6.2.1 光互連TSV技術
6.2.2 光電共封裝技術
6.3 玻璃通孔技術
6.3.1 TGV的材料優勢
6.3.2 TGV的制造工藝
6.4 規模化生產與成本挑戰
6.4.1 TSV規模化生產的挑戰
6.4.2 TSV良率提升的路徑
附錄
附錄A TSV術語速查表
附錄B TSV關鍵工藝參數
附錄C TSV與TGV等技術對比
附錄D 集成電路TSV三維封裝可靠性試驗方法指南
附錄E TSV生態圖譜
附錄F 各廠商TSV技術路線

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