三维集成电路设计

译丛序

译者序

原书序

致谢

第1章 导言

1.1 从集成电路到计算机

1.2 互连，一位老朋友

1.3 三维或垂直集成

1.3.1 三维集成的机遇

1.3.2 三维集成面临的挑战

1.4 全书概要

第2章 3D封装系统的制造

2.1 三维集成

2.1.1 系统级封装

2.1.2 三维集成电路

2.2 单封装系统

2.3 系统级封装技术

2.3.1 引线键合式系统级封装

2.3.2 外围垂直互连

2.3.3 面阵列垂直互连

2.3.4 SiP的壁面金属化

2.4 3D集成系统的成本问题

2.5 小结

第3章 3D集成电路制造技术

3.1 单片3DIC

3.1.1 堆叠3DIC

3.1.2 3D鳍形场效应晶体管

3.2 带硅通孔（TSV）或平面间过孔的3DIC

3.3 非接触3DIC

3.3.1 电容耦合3DIC

3.3.2 电感耦合3DIC

3.4 3D集成电路垂直互连

3.5 小结

第4章 互连预测模型

4.1 2D电路的互连预测模型

4.2 3DIC的互连预测模型

4.3 3DIC特性的推算

4.4 小结

第5章 3DIC物理设计技术

5.1 布图规划技术

5.1.1 3DIC的单步和多步布图规划方法比较

5.1.2 3DIC的多目标布图规划技术

5.2 布局技术

5.3 布线技术

5.4 版图工具

5.5 小结

第6章 热管理技术

6.1 3DIC热分析

6.1.1 闭合式温度表达式

6.1.2 紧凑热模型

6.1.3 基于网格的热模型

6.2 无热通孔的热管理技术

6.2.1 热驱动布图规划

6.2.2 热驱动布局

6.3 使用热通孔的热管理技术

6.3.1 区域受限制的热通孔插入

6.3.2 热通孔布局技术

6.3.3 热导线的插入

6.4 小结

第7章 双端互连的时序优化

7.1 平面间互连模型

7.2 由单一通孔连接的双端平面间互连网络

7.2.1 平面间互连的Elmore延迟模型

7.2.2 平面间互连延迟

7.2.3 最优通孔定位

7.2.4 对互连线延迟的改善

7.3 带有多个平面间通孔的双端口互连

7.3.1 双端口网络通孔布局问题的试探式求解

7.3.2 双端口通孔布局算法

7.3.3 通孔布局技术的应用

7.4 小结

第8章 多端互连的时序优化

8.1 平面间互连树的时序驱动通孔布局

8.2 多端互连的通孔放置试探法

8.2.1 互连树

8.2.2 包含单一关键电流沉的互连树

8.3 互连树的通孔布局算法

8.3.1 互连树通孔布局算法（ITVPA）

8.3.2 具有单一关键电流沉互连树的通孔布局算法（SCSVPA）

8.4 通孔布局的结果及讨论

8.5 小结

第9章 三维电路架构

9.1 连线受限三维电路的分类

9.2 三维微处理器以及存储器

9.2.1 三维微处理器的逻辑模块

9.2.2 高速缓存的三维设计

9.2.3 3D微处理器的架构设计——存储器系统

9.3 三维片上网络（NoC）

9.3.1 3DNoC的拓扑结构

9.3.2 3DNoC的零负载等待时间

9.3.3 3DNoC的功耗

9.3.4 3DNoC的性能和功耗分析

9.3.5 3DNoC设计辅助

9.4 三维FPGA

9.5 小结

第10章 案例分析：3DIC的时钟分配网络

10.1 美国麻省理工学院林肯实验室（MITLL）3D集成电路制造技术

10.2 3D电路架构

10.3 3D电路中的时钟信号分配

10.3.1 同步电路中的时序特性

10.3.2 测试电路中的时钟分配网络结构

10.4 实验结果

10.5 小结

第11章 结论

附录

附录A 三维集成电路中门对数目的计算

附录B 单通孔布局优化方法的严格证明

附录C 两端通孔布局试探法的证明

附录D 多端网络的通孔放置条件的证明

在21世纪的前十年结束时，基于三维集成技术的“超越摩尔定律”时代就悄然来临了。具备多个有源器件平面的三维集成电路（3DIC），有望提供结构紧凑、布线灵活、传输高速化且通道数多的互连结构，从而为IC设计者们提供突破“互连瓶颈”的有效手段，而且还能够有效集成各种异质材料、器件和信号处理形式，成为三维集成技术发展的主要方向之一。《国际机械工程先进技术译丛：三维集成电路设计》是世界上三维集成电路设计方面的第一本专著，既有一定的理论深度，又有较高的可读性。它系统、严谨地阐释了集成电路三维集成的设计技术基础，包括3DIC系统的工艺、互连建模、设计与优化、热管理、3D电路架构以及相应的案例研究，提出了可以高效率解决特定设计问题的解决方案，并给出了设计方面的指南。
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