从基础知识至生产现场,图文并茂,一系列介绍,带您了解半导体的全貌!
本书特色
21世纪的今日,「资讯化的浪潮」正袭击整个世界。众人皆知「半导体」与借由半导体而开花结果的「积体电路(IC)」为现今最热门的高科技产业,但对其概况与内容却是不甚了解,本书即是以最容易上手的基础知识开始介绍,由书中每一节2页篇幅的图文对照,清楚解说这项黑色鍊金术的最新发展与研究,使每位读者马上就可以成为「半导体通」。
作者简介
菊地正典
1944年生,1968年毕业于东京大学工学部物理工学科。后进入日本电气公司,从事半导体元件、Process之相关工作,累积半导体开发与量产丰富经验之后,1996年担任同公司半导体事业集团总工程师;2000年4月,担任NEC电子元件总工程师;兴趣为读书、打高尔夫球等。
校订者:
罗焕金
大同大学电机研究所毕,现任职于新竹科学园区。
译者:
王政友
一九四四年生,台北工专(现改制为台北科技大学)电机科毕业。一九六五年进入台湾电力公司担任仪控专业工程师。一九七三年于美国匹兹堡接受发电机组之计算机控制培训,一九八○年于日本EPDCI接受水力发电厂之遥测遥控培训,一九八三年完成自制遥测遥控系统WL-8300。着有《IC之应用丛书 1-7》(无线电界),译有《图解光触媒》、《图解半导体》、《图解有机EL》(以上由世茂出版)等。
前言
第1章 半导体的历史
电晶体的诞生∕接合型电晶体∕平面型电晶体∕电厂效应电晶体∕半导体积体电路(IC)∕真空管∕专题:新电晶体的时代
第2章 什么是半导体?
导体、半导体、绝缘体∕硅∕纯质半导体与杂质半导体∕P型半导体与N型半导体∕电子与电洞∕能量带∕PN接合∕MOS构造∕专题:硅的纯度与加工精度
第3章 了解各种电路元件
印刷电路板∕电阻器∕电容器∕线圈∕电源∕变压器∕专题:电路元件与半导体元件
第4章 何谓半导体元件?
电阻元件与电容元件∕PN接合二极体∕定电压二极体∕光电二极体∕发光二极体∕半导体雷射∕双极性电晶体∕MOS电晶体∕MOS电晶体的变迁∕CMOS型∕Bi-CMOS型∕CCD∕元件分离
第5章 什么是IC?
IC是一种集合体∕IC的种类∕由密集度对IC所做的分类∕由功能面对IC所做的分类∕记忆体的种类∕DRAM的世代交替技术的演进∕Bit Cross∕MPU的两个支流∕MCU∕AISC∕系统LSI∕IC的用途
第6章 IC进行计算及演算的结构
布林代数∕基本逻辑闸∕比较电路与一致电路∕加算器的结构∕减算器的结构∕正反器∕暂存器与位移暂存器∕运算放大器∕微分器与积分器∕DA、AD变换器∕专题:所有的逻辑电路皆可由NOT+AND或NOT+OR电路予以达成
第7章 IC记忆资料的结构
DRAM的资料写入与读取∕DRAM记忆单元的变迁∕SRAM记忆单元的构成∕ROM的资料写入∕EPROM的永久记忆与消除全部资料∕EEPROM的写入与消除∕快闪记忆器∕专题:DRAM的保持时间与微小的洩露
第8章 IC的开发与设计
IC的开发流程∕功能设计∕逻辑设计∕Layout设计∕设计规则∕Device设计∕光罩设计∕Process设计
第9章 硅晶圆板的制作方法
高纯度多结晶硅∕单结晶硅的制作∕晶圆板的加工∕晶片研磨∕收气∕Epitaxial晶圆板与SOI∕晶圆板口径对成本造成的冲击
第10章 IC制造的前期工程
制造IC的全工程∕前期工程的流程∕G∕W工程∕产量∕何处使用何种薄膜∕薄膜的制作方法∕成膜工程∕光蚀刻工程∕蚀刻工程∕杂质添加工程∕热处理工程∕CMP∕洗净与干燥∕解析、分析与评估技术∕专题:下阶段的曝光技术候选者
第11章 IC制造的后期工程
切割∕装配∕引线搭接∕无引线搭接∕密封∕加工、打标印∕package的种类∕package的变迁与进化∕CSP∕散热的架构∕检查、筛选∕稳定性试验与筛选∕何谓soft error?
第12章 IC晶圆板的生产线
无尘室∕进入无尘室的体验∕生产线的电力、纯水、气体∕生产线的纯水、气体、药液∕CIM的活用∕生产线的自动化∕专题:局部无尘化与迷你生产线
第13章 尖端技术的现状与未来发展
晶圆板的大口径化∕从步进器至扫瞄器∕Beam技术∕新材料的开发∕多层配线∕Damascene Process
附录1 与半导体有关的年表
附录2 半导体中使用的主要单位与大小
21世纪的今日,资讯化的浪潮正冲击整个世界。
使用个人电脑的网际网路、以行动电话为代表的行动仪器等,皆以相当快的速度普及,从资讯与家电业的茁壮,资讯化的波浪已拍打着业界与一般的社会活动,甚至于个人的生活,而使人感受深切。
另外,作为网路中每一个要角的电子仪器,也随着日益多功能化、高性能化而逐渐的塑造出另一个新貌,成为更具智慧且更为复杂的系统。
之所以能够出现这种电子仪器,或者使电子仪器带来进步,其基石则为作为核心主角的关键元件─半导体以及借由半导体而开花结果的「积体电路(IC)」。
半导体就如同「米」或「原油」一般,已广泛地渗透于整个社会,而成为现代社会的主要支柱之一。但除了一部份人士之外,相信绝大部分的人都尚未清楚了解半导体的实体。
因此,依据本人长期在半导体产业中接触的经验与体验,尝试编写这本书,希望能使更多的人能够对半导体(IC)有更深一层的认识。
当所有的相关技术皆已深具基础之后,才有可能在专门技术上深耕,「汇集各种技术」之后,才能够诞生半导体。本书中的内容至少已掌握这一原则,也希望能够作为对半导体已具有一定基础者的参考资料。
最后,对于执笔本书编写之际给予热诚鼓励的朋友们一併上谢忱。
《图解半导体》这本书,彻底刷新了我对技术类书籍的认知。我原以为它会是一本充斥着复杂公式和枯燥理论的读物,但事实完全出乎我的意料。它以一种极其直观、富有艺术感的方式,将半导体这个庞大而精密的领域,以图文并茂的形式展现在我面前,让我惊叹不已。我尤其喜欢它对“存储器的工作原理”的讲解。那些微小的存储单元,在书中被描绘得如同微观世界的“抽屉”,每个抽屉都能储存和读取信息,这种形象的比喻,让我一下子就理解了存储器是如何工作的。书中的插图设计,堪称一绝。它们不仅仅是简单的示意图,更是能够将抽象的概念转化为具象的视觉语言,让我能够轻松地理解那些复杂的物理过程。我记得它在讲解“半导体芯片的封装”时,用了一系列精美的剖面图,展示了芯片如何在保护壳内与外界连接,这种可视化讲解,让我对芯片的保护机制有了深刻的认识。而且,这本书的语言风格非常亲切,没有使用过多晦涩难懂的专业术语,即使是那些必要的专业词汇,作者也总是给出非常通俗易懂的解释,让我能够轻松地跟上阅读的节奏。它就像一位睿智的长者,用最简单的方式,为我揭示了最复杂的道理。这本书不仅仅增长了我的知识,更重要的是,它让我开始从一个全新的角度去欣赏我们身边的科技产品,理解它们背后的科学原理,并对人类在微观世界的创造力充满了敬意。
评分最近,我接触到一本名为《图解半导体》的书,这本让我感到惊喜连连。我一直以为半导体技术离我这种普通人很遥远,是一个只有专业人士才能理解的领域,但这本书完全打破了我的这种固有印象。它用一种极其友好的方式,将深奥的技术原理以最直观的图文结合展现在我面前,让我这个毫无基础的读者也能够津津有味地读下去。最让我着迷的是,书中对“晶体管的工作原理”的图解,它没有用复杂的数学公式,而是通过生动的类比,比如“电子的水龙头”或者“信号的开关”,将抽象的半导体特性解释得浅显易懂。我原以为会看到一堆枯燥的数据,结果却看到了精美的示意图,让我仿佛亲眼目睹了电子在芯片中的运动轨迹。书中的每一个插图都设计得非常考究,不仅仅是简单的线条和色块,而是充满了科学的严谨性和艺术的美感,它们能够精准地传达信息,同时又具有很强的视觉吸引力。我记得它在讲解“芯片的封装过程”时,用了一系列流程图,将复杂的生产步骤变得一目了然,让我理解了为什么一块小小的芯片需要经过如此精密的制造和保护。而且,这本书的语言风格非常接地气,没有使用过多晦涩难懂的专业术语,即使是那些必不可少的专业词汇,作者也给出了非常清晰易懂的解释,让我能够轻松地跟上阅读的节奏。它就像一位耐心的老师,循循善诱地引导我进入半导体这个奇妙的世界。这本书不仅仅是知识的普及,更重要的是,它激发了我对科学和技术的好奇心,让我开始思考,我们身边这些看似普通的电子产品,是如何通过半导体技术而变得如此强大和智能的。
评分在我翻阅《图解半导体》这本书之前,我对半导体这个概念的理解,仅仅停留在“微小的芯片”这个层面,觉得它深奥且遥不可及。然而,这本书的出现,彻底打破了我的这种观念。它以一种极其直观、充满视觉冲击力的方式,将半导体世界的奥秘展现在我面前,让我惊叹不已。我尤其对书中关于“逻辑门电路”的讲解印象深刻。那些抽象的“与”、“或”、“非”逻辑,在书中被转化成了巧妙的图示,我仿佛看到了电子信号在这些“门”中穿梭、决策,最终完成了复杂的计算任务。这种将抽象概念具象化的能力,让我感到无比震撼。书中的每一个插图都经过精心设计,它们不仅仅是简单的示意图,更是能够引发思考、激发联想的艺术品。我记得它在讲解“半导体的能带理论”时,用了一个非常形象的比喻,将电子的能量状态比作“爬楼梯”,一层一层向上,这个简单的类比,却让我一下子就理解了这个核心概念的精髓。而且,这本书的语言风格非常亲切,没有使用过多的技术术语,即使是那些必要的专业词汇,作者也总是给出非常通俗易懂的解释,让我能够轻松地跟随阅读的节奏。它就像一位和蔼可亲的老师,耐心而细致地为我解答每一个疑问。这本书不仅仅增长了我的知识,更重要的是,它让我开始从一个全新的视角去审视我们身边的科技产品,理解它们背后的原理,并对人类的智慧充满了敬佩。
评分我近期读了一本叫《图解半导体》的书,这简直是一场知识的盛宴。一直以来,我总觉得半导体技术离我很远,是只有工程师才能掌握的神秘领域,但这本书以一种极其友好的方式,将那些看似枯燥的物理原理和复杂的生产工艺,变得生动有趣、易于理解。我尤其被书中对“集成电路设计”的图解深深吸引。它没有用一堆晦涩的代码,而是通过精美的电路图和模块化的分解,让我看到了一个复杂芯片的诞生过程,仿佛是在欣赏一幅精密的蓝图。书中的插图设计,可谓是匠心独运。它们不仅仅是简单的示意图,更是能够精准传达信息、激发学习兴趣的视觉语言。我记得它在讲解“传感器的工作原理”时,用了一个非常生动的比喻,将传感器比作“电子的触角”,能够感知外界的变化,并将信息传递出去,这个比喻让我一下子就理解了传感器的核心功能。而且,这本书的语言风格非常平实,没有使用过多生僻的技术术语,即使是一些必不可少的专业词汇,也能够通过通俗易懂的解释和配图,让我轻松地理解。它就像一位经验丰富的向导,带领我在半导体世界的丛林中穿梭,为我指明方向,解释沿途的风景。这本书让我明白,原来我们每天都在使用的电子设备,背后是多么精妙的设计和严谨的科学原理。它不仅仅增长了我的知识,更重要的是,它点燃了我对科技发展的热情,让我开始渴望了解更多关于这个领域是如何不断突破界限的。
评分不得不说,《图解半导体》这本书彻底颠覆了我对电子技术书籍的认知。我原以为这类书籍都是枯燥乏味的符号和公式堆砌,但这本书却以一种前所未有的方式,将半导体这个复杂而又迷人的世界展现在我的眼前。它就像一本精美的画册,每一页都充满了引人入胜的插图,将那些肉眼看不见的微观粒子和抽象的物理原理,用最直观、最形象的方式呈现出来。我特别喜欢它对“集成电路”的讲解,那些密密麻麻的元器件,在书中被清晰地描绘成了一个个微小的“王国”,每个王国都有自己的职责,共同协作,才构成了我们今天所依赖的强大电子设备。书中的图例设计简直是艺术品,它们不仅仅是简单的示意图,而是能够引发联想、激发思考的视觉语言。我记得在讲解“芯片制造工艺”时,它用了一个非常精妙的比喻,将层层叠加的工艺过程比作“建造一座微型城市”,每一层都代表着一个精密的建造步骤,这种类比让我瞬间对芯片制造的复杂性有了深刻的认识。而且,这本书的语言风格非常亲切,没有使用过多生涩难懂的专业术语,即使是一些技术名词,也能够通过生动的解释和图示,让我这个初学者也能轻松理解。它就像一位经验丰富的向导,带领我在半导体这个迷宫中穿梭,为我指明方向,解释沿途的风景。我常常在阅读过程中,会不自觉地拿起手中的手机,想象着里面无数个微小的晶体管是如何工作的,这种联想极大地增强了我对知识的理解和记忆。这本书不仅仅教会了我“半导体是什么”,更重要的是,它让我开始思考“为什么”以及“如何”,它激发了我对科技发展的深层兴趣,让我渴望了解更多关于这个领域的知识。
评分我最近偶然翻到一本叫做《图解半导体》的书,说实话,起初我对它并没有抱太大的期望,觉得这应该是一本相当枯燥的技术类读物。然而,出乎意料的是,这本书却以一种极其巧妙且富有创意的方式,向我展示了半导体这个庞大而复杂的领域。它打破了我对技术书籍的刻板印象,用一种极具视觉冲击力的方式,将抽象的概念具象化,仿佛在我的脑海中搭建了一个微观的电子世界。我尤其印象深刻的是,它在讲解“半导体材料”的特性时,不仅仅停留在枯燥的物理化学参数上,而是通过生动的图例,将硅、锗等材料的原子结构以及它们在不同温度和掺杂下的导电性能变化,展示得淋漓尽致。这种“可视化”的学习方式,极大地降低了理解门槛,让我这个对材料科学一无所知的人,也能轻松地把握核心要点。书中的每一个插图都经过精心设计,细节之处透露出制作者的用心。它们不仅仅是简单的图示,更像是精心绘制的科学插画,将复杂的物理过程生动地呈现在读者面前。我记得它在讲解“PN结”的形成时,用了一个非常形象的比喻,将电子和空穴的移动过程描绘得如同微观世界的“迁徙”,让我一下子就理解了二极管的工作原理。这种将科学原理与日常经验相结合的讲解方式,是我在这本书中最欣赏的一点。而且,这本书的叙事逻辑也十分清晰,它并非一股脑地将所有信息倾泻而下,而是循序渐进,从基础概念到复杂应用,一步步引导读者深入理解。它让我明白了,原来那些我们习以为常的电子设备,背后都凝聚着如此精妙的设计和严谨的科学原理。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种对科学探索精神的激发。它让我开始重新审视身边的科技产品,不再仅仅将其视为“工具”,而是将其背后的科学原理和技术发展视为一种 fascinating 的探索过程。
评分我最近有幸读到了一本名为《图解半导体》的书,而这本书,正如其名,确实是以一种非常直观且具有视觉冲击力的方式,为我打开了半导体世界的大门。我之前对半导体领域的了解,仅限于一些零散的概念,比如“芯片”是电子设备的核心,但具体是如何运作的,却是一无所知。这本书的出现,彻底改变了我的认知。它用大量的精美插图,将那些抽象的物理原理和复杂的工艺流程,转化成了易于理解的视觉语言。我尤其对它在讲解“半导体器件的分类”时所使用的图示印象深刻,各种晶体管、二极管的内部结构,以及它们在电路中的符号表示,都通过清晰的图解一一呈现,让我这个门外汉也能迅速辨认和理解。这本书的魅力在于,它不仅仅是知识的罗列,更是一种对科学美学的呈现。那些精密的电路图,那些微观世界的原子排列,都被赋予了艺术般的生命力。我记得在讲解“集成电路的层层结构”时,书中的插图就像是微观世界的建筑剖面图,一层层揭示了芯片内部的复杂构造,让我惊叹于人类在微观尺度上的创造力。而且,这本书的叙述方式非常流畅,它并非生硬地灌输知识,而是通过层层递进的方式,引导读者逐步深入。从最基础的材料特性,到各种器件的原理,再到复杂的集成电路设计,整个过程都显得自然而合理。我常常在阅读过程中,会停下来,仔细欣赏书中的每一个图解,从中汲取信息,同时也在感受科学的魅力。这本书让我明白,原来我们习以为常的电子设备,背后竟然隐藏着如此精巧的设计和复杂的工艺。它不仅仅增长了我的知识,更重要的是,它点燃了我对科学探索的激情,让我开始主动去了解更多关于半导体技术如何驱动现代社会发展的奥秘。
评分《图解半导体》这本书,真是一次令人难忘的阅读体验。我本来对半导体这个词汇只有模糊的概念,觉得它大概和电脑、手机有关,但具体到原理,简直是一头雾水。这本书却像一位技艺高超的魔术师,用最神奇的图画,将那些肉眼看不见的微观世界,以最清晰、最生动的方式呈现在我眼前。我尤其被书中对“半导体材料的掺杂”的讲解所吸引。它没有直接给我一堆化学公式,而是用非常形象的比喻,比如在纯净的“原料”中加入少量的“调料”,就能改变它的导电性能,这个过程的精妙之处,让我不由得惊叹。书中的插图设计,真的是让我眼前一亮。它们不仅仅是简单的示意图,更是具有信息密度和美感的艺术作品。我记得它在讲解“集成电路的制造流程”时,用了一系列层层叠加的剖面图,就像在展示一座微型城市的建设过程,每一步都充满了科技的智慧和工匠的精神。这种可视化讲解的方式,极大地降低了理解的门槛,让我这个理工科背景不强的人,也能轻松地把握核心概念。而且,这本书的语言风格也非常平实,没有生硬的技术术语堆砌,即使是一些必要的专业词汇,也能够通过通俗易懂的解释和配图,让我迅速理解。它就像一位经验丰富的导游,带我穿梭于半导体技术的各个角落,为我一一讲解沿途的奇观。这本书让我明白了,那些我们每天都在使用的电子设备,背后是多么复杂的科学原理和精密的工艺。它不仅仅增长了我的知识,更重要的是,它让我对科技有了更深层次的理解和敬畏。
评分简直难以置信,我最近居然翻开了一本叫做《图解半导体》的书,虽然我本来对这个领域一窍不通,但这本书就像一位耐心的老师,用我能理解的方式,一点点揭开了半导体世界的神秘面纱。它不是那种枯燥乏味的教科书,而是像一个充满活力的故事,通过大量的插图和生动的比喻,让我看到了那些微观粒子是如何在芯片中跳跃、传递信息的。我尤其喜欢它对“晶体管”的讲解,那些用放大镜才能看到的微小开关,竟然是构成现代电子设备的基石,这一点真的让我大开眼界。书中的每一个图解都经过精心设计,每一个细节都力求清晰明了,即便是一个对电子学毫无基础的人,也能通过这些图画,大致理解半导体的工作原理。我原以为半导体离我生活很遥远,但读了这本书才发现,从我手中的智能手机,到家里的电视机,再到汽车里的各种电子元件,都离不开这些小小的半导体器件。这本书让我对科技有了更深层次的认识,也让我对那些默默奉献的工程师们充满了敬意。它就像一把钥匙,打开了我对科技世界的好奇心,让我开始主动去了解更多关于电子、通信、人工智能等领域的发展。这本书的优点还在于它的循序渐进,不会一开始就抛出复杂的概念,而是从最基础的物理原理讲起,一步步引导读者进入更深层次的理解。我常常会因为一个图解而反复琢磨,直到完全理解为止,而这本书恰好满足了我这种学习需求。而且,它并没有刻意去回避一些技术上的难点,而是通过巧妙的图示和恰当的类比,将这些难点变得易于接受。比如,它讲解“能带理论”时,用了一个非常形象的比喻,让我一下子就明白了电子在材料中的能量状态,这在我之前的学习中是很难想象的。总而言之,这是一本让我受益匪浅的书,它不仅拓宽了我的知识视野,更激发了我对科学探索的热情。
评分我最近读完了一本让我深感震撼的书,书名我记得是《图解半导体》,尽管我对半导体行业的了解仅限于“芯片”这个词的模糊概念,但这本书却像一位技艺精湛的艺术家,用最直观、最生动的视觉语言,为我描绘了一幅关于微观电子世界的宏伟画卷。我特别被它对“摩尔定律”的解读方式所吸引,那些密密麻麻的数字和曲线,在书中被转化成了易于理解的趋势图,让我清晰地看到了半导体技术在过去几十年里惊人的发展速度,以及它对我们生活产生的颠覆性影响。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维的启迪。它让我明白,那些我们日常使用的电子产品,背后蕴含着多少精密的计算、多少次的迭代和多少代人的努力。我常常在阅读过程中,会不自觉地拿起身边的一些电子设备,想象着里面那些肉眼看不见的半导体器件是如何协同工作的,这种联想极大地增强了我的学习体验。而且,这本书的插图设计非常独特,它们不仅仅是简单的示意图,更像是具有生命力的视觉元素,能够准确地传达出抽象的技术概念。我记得它在讲解“光刻技术”时,用了一个类似“印刷”的类比,配以精美的流程图,让我瞬间就理解了如何将电路图案“雕刻”在硅片上,这个过程的复杂性和精密度,让我不禁惊叹于人类的智慧。这本书的语言风格也非常平实,没有使用过多晦涩难懂的专业术语,即使遇到一些必须提及的专业词汇,也会立刻给出通俗易懂的解释,这一点对于像我这样的初学者来说,无疑是巨大的福音。我甚至发现,一些原本让我感到头疼的物理概念,在这本书里通过图示的辅助,变得异常清晰。它让我不再害怕那些复杂的公式和理论,而是能够以一种更轻松、更愉快的心态去接触和理解它们。这本书的价值在于,它不仅仅教会了我“是什么”,更让我开始思考“为什么”,以及“如何”,它点燃了我对整个半导体产业的好奇心,让我渴望了解更多关于芯片设计、制造、封装以及应用的故事。
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