微機電係統技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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• 自動化
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跨越數字與物理邊界：現代集成電路設計與製造前沿 本書簡介 在信息技術日新月異的今天，支撐起我們數字世界的基石——半導體集成電路，其設計、製造與封裝技術正以前所未有的速度嚮前發展。本書並非聚焦於微觀機械結構的精密集成，而是將視角投嚮瞭超大規模集成電路（VLSI）的復雜係統級設計、先進的半導體工藝流程，以及支撐現代計算、通信和人工智能等前沿應用的核心電子學原理。 本書旨在為電子工程、計算機科學以及材料科學等相關領域的專業人士和高年級學生提供一份深入且全麵的技術參考，闡述如何從晶體管級彆開始，係統地構建齣具備卓越性能、高可靠性和低功耗特性的復雜數字與模擬電路。 第一部分：半導體器件基礎與先進工藝技術 本部分將徹底革新讀者對現代芯片製造的理解。我們將從CMOS晶體管的物理工作原理齣發，深入探討先進節點工藝（如7nm、5nm乃至更小尺度）所麵臨的短溝道效應、漏電流控製與靜電完整性等關鍵挑戰。 重點內容包括： 1. 深亞微米CMOS器件物理模型： 對MOSFET的亞閾值擺幅、閾值電壓調控（如背柵效應、Halo注入）進行量化分析，建立精確的電路級仿真模型。 2. 先進製造工藝節點解析： 詳細介紹極紫外光刻（EUV）技術的基本原理、多重曝光技術（如SADP/SAQP）在實現高密度互連中的應用。重點分析鰭式場效應晶體管（FinFET）嚮環柵晶體管（GAAFET）的演進路徑，及其對靜電控製和載流子遷移率的影響。 3. 互連技術與電遷移效應： 探討先進封裝中銅互連技術的金屬化過程，包括原子層沉積（ALD）阻擋層技術，並量化分析由於電流密度過高導緻的電遷移（Electromigration）風險及壽命預測模型。 4. 新興器件與材料探索： 簡要概述碳納米管晶體管（CNTFET）和二維材料（如MoS2）在突破傳統矽基CMOS極限方麵的潛力與當前麵臨的集成化難題。 第二部分：數字集成電路設計與驗證 本部分是全書的核心，係統闡述瞭現代處理器、SoC（係統級芯片）的設計流程，強調設計效率、時序收斂與功耗管理。 重點內容包括： 1. 同步時序電路設計理論： 深入解析鎖相環（PLL）和延遲鎖定環（DLL）在係統時鍾分配中的作用，重點討論時鍾偏移（Clock Skew）、時鍾抖動（Jitter）的量化分析與抑製技術。 2. 靜態時序分析（STA）的深化應用： 講解如何利用先進的STA工具進行跨時鍾域（CDC）處理、建立時間（Setup）與保持時間（Hold）裕量的精確計算，以及對工藝偏差（PVT Variation）的敏感性分析。 3. 低功耗設計方法學（Low Power Design）： 全麵覆蓋功耗削減的多個層次： 晶體管級： 亞閾值偏置與多電壓域設計。 邏輯級： 時鍾門控（Clock Gating）的自動化插入與時序衝突規避。 係統級： 動態電壓與頻率調整（DVFS）算法及其在移動計算中的實現。 4. 可測試性設計（DFT）與良率提升： 詳細闡述掃描鏈（Scan Chain）的嵌入技術、自動測試圖樣生成（ATPG），以及基於嵌入式邏輯分析（BIRA）的在綫診斷機製，確保産品在齣廠前的全麵功能與結構測試覆蓋率。 第三部分：模擬與混閤信號集成電路設計 在數字係統日益復雜的背景下，高精度的數據轉換和射頻收發鏈路是連接物理世界與數字世界的橋梁。本部分專注於模擬電路的設計哲學和挑戰。 重點內容包括： 1. 高性能運算放大器設計： 深入探討摺疊式運算放大器（Folded Cascode OTA）的頻率補償技術，如Miller補償與導入極點補償，以及在有限的工藝參數下實現高開環增益（GBW）與相位裕度的平衡。 2. 數據轉換器架構分析： 對流水綫型ADC和Sigma-Delta ($SigmaDelta$) ADC的結構、噪聲塑形（Noise Shaping）原理進行對比分析。重點講解DAC的失配（Mismatch）校準技術和ADC的隨機化（Dithering）方法。 3. 射頻電路接口設計： 介紹低噪聲放大器（LNA）的噪聲係數（NF）優化，混頻器（Mixer）的綫性度與轉換增益的權衡。重點闡述零中頻（Zero-IF）接收機架構帶來的直流偏移和1/f噪聲問題及其應對策略。 4. 版圖對性能的決定性作用： 強調匹配（Matching）、寄生參數提取（Extraction）對模擬性能的影響。介紹如何通過“共質心”布局、交織結構來降低隨機失配，以及如何有效布局電感器以最小化耦閤噪聲。 第四部分：係統級集成與先進封裝技術 現代芯片的性能提升不再僅僅依賴於晶體管尺寸的縮小，異構集成和先進封裝已成為新的增長點。 重點內容包括： 1. 片上網絡（NoC）架構： 闡述NoC在多核處理器中的拓撲結構選擇（如Mesh、Torus），路由算法（如XY路由），以及流量控製機製對係統吞吐量的影響。 2. 2.5D/3D集成技術概述： 詳細介紹矽中介層（Interposer）技術，包括TSV（矽通孔）的製造工藝、電氣特性建模，以及如何通過3D堆疊實現更高帶寬、更短通信距離的內存與計算單元集成。 3. 熱管理與可靠性： 鑒於高密度集成帶來的散熱挑戰，本書將分析芯片級的熱流密度分布，並探討液體冷卻、熱界麵材料（TIM）的選擇，以及長期工作下的熱應力對芯片壽命的影響評估。 本書通過大量的工程實例和定量的分析工具，緻力於培養讀者對現代集成電路設計中跨學科知識的整閤能力，從基礎物理到復雜的係統架構，全麵覆蓋前沿芯片設計所需的知識體係。

序

　　微機電技術的嶺展，雖然在1980年代已經開始，但都是基於矽晶技術的發展，製作深寬比小於1的感測器為主。在90年代，德國發展齣利用 X光進行深刻模造技術以後，深寬比已可達到數百的微機電感測器、緻動器纔開始齣現；目前已商品化的産品如可見光譜儀、慣性陀螺儀 … 等，配閤最新發展的神經網路，三度空問的生物電子晶片預期也即將在廿一世紀初葉問世。

　　微機電技術不僅帶動瞭新興産業的興起，它也使人類許多夢想成真，工業産品不僅走嚮短、小、輕、薄，也使廿世紀資訊電子二度空問産品走嚮三度空問。我國在科技嶺展上早已把微機電技術視為重點。國科會不僅在北、中、南分彆成立微機電研究中心，更在南部科學園區闢有專區以供發展精密機械及微機電産業之用。孟博士早期服務於國防科技單位，並先後任教於清大、交大、颱大，今以其於颱大電機係講授「微機電係統技術」纍積教學相長的經驗而編著本書，為國內當前第一本微機電之中文教科書，用文深入淺齣並佐以相當多的圖片，為本書之特色。相信本書的齣現，將對我國微機電技術知識的擴散有相當貢獻。

评分☆☆☆☆☆

我對《微機電係統技術》這本書的期待，其實是想一窺未來科技的冰山一角。微機電係統聽起來就像是科幻電影裡的技術，能夠在微小的尺度上實現各種複雜的功能，這本身就充滿瞭想像空間。我很好奇，這項技術在醫療領域的應用，像是微型手術機器人，或者能夠植入體內進行長期監測的感測器，這些聽起來遙不可及的技術，在MEMS的加持下，是不是離實現越來越近瞭？還有，在環保和能源領域，MEMS能不能發展齣更高效的感測器，幫助我們更精準地監測空氣品質、水質，或者開發齣更小的能源採集裝置？我希望這本書能夠提供一些關於MEMS技術未來發展趨勢的預測，或者一些前沿的研究方嚮。畢竟，瞭解未來的技術走嚮，對我們這些對科技充滿熱情的人來說，是非常重要的。我希望這本書能夠啟發我對新技術的思考，甚至激發我未來從事相關領域研究的興趣。

评分☆☆☆☆☆

哇！拿到這本《微機電係統技術》的書，我超期待的！一直以來都對這些小小的、精密的玩意兒很好奇，聽說微機電係統（MEMS）是很多高科技產品的核心，像是手機裡的感測器、汽車的氣囊係統、甚至醫療設備裡的小型診斷工具，都離不開它。這本書的封麵設計看起來很專業，字體和排版也很舒服，感覺內容一定非常紮實。我特別希望裡麵能有比較多實際的應用案例，像是哪些知名的科技產品是如何運用MEMS技術的，還有，如果能稍微介紹一下MEMS的發展歷程，從早期的概念到現在的技術突破，那肯定會更吸引人。我對那些製造過程中的微小細節非常感興趣，像是如何在那微觀的世界裡雕刻齣精密的結構，還有那些用來檢測和控製的感測器，它們是怎麼做到那麼精準的？總之，我對這本書充滿瞭想像，希望它能帶我進入一個充滿無限可能的微觀世界！

评分☆☆☆☆☆

拿到《微機電係統技術》這本書，我第一時間就衝著裡麵的設計與製造部分去的。我一直覺得，要做齣精密的微機電係統，背後的製造工藝肯定是非常複雜且充滿挑戰的。這本書會不會詳細介紹像是微影、蝕刻、薄膜沉積這些製程技術？還有，在這麼微小的尺度下，要如何確保結構的精確性和可靠性，以及如何進行測試和封裝，這都是我非常好奇的。我希望書裡能有一些圖例或者示意圖，能夠清楚地展示這些製造過程。另外，我也想瞭解，不同類型的MEMS器件，像是加速度計、陀螺儀、壓力感測器等，它們在結構設計和製造上有什麼獨特之處？有沒有提到一些在製造過程中常見的難題，以及工程師們是如何剋服這些難題的？對於想瞭解MEMS從無到有誕生的過程，這本書的這方麵內容，絕對是我最期待的部分。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始拿到《微機電係統技術》這本書，心情有點複雜。畢竟MEMS這種東西聽起來就不是一般人會碰的技術，我之前也沒什麼接觸。但是，身邊的朋友都說這本書寫得很好，深入淺齣，即使是初學者也能看懂。所以，我就抱著學習的心態翻開瞭。翻瞭幾頁，發現裡麵提到的很多概念，雖然聽起來很學術，但作者都用很貼切的比喻來解釋，讓我不至於一頭霧水。像是介紹到一些材料科學的原理時，居然會提到日常生活中常見的材料，這真的讓我嚇瞭一跳，覺得原來科學離我們這麼近！我最想知道的是，MEMS技術到底是如何改變我們的生活的？有沒有一些我每天都在用，但卻不知道是MEMS在背後工作的例子？比如，我的智能手錶為什麼可以偵測我的心跳？我的相機為什麼可以自動對焦？這些小小的功能，背後是不是都有MEMS的影子？如果書裡能多探討這些，那就太棒瞭！

评分☆☆☆☆☆

這本《微機電係統技術》讓我感到最有興趣的部分，其實是它如何將理論知識應用到實際產品上的。我平常工作會接觸到一些電子產品，對裡麵的感測器和控製單元很有興趣，總覺得它們是產品的「靈魂」。MEMS技術聽起來就是讓這些「靈魂」變得更小、更聰明、更強大的關鍵。我希望這本書能夠提供一些實際的工程案例，像是如何設計一個能夠精確測量溫度的MEMS感測器，或者如何將多個MEMS元件整閤到一個係統中，以實現更複雜的功能。另外，我也想瞭解，在實際的產品開發過程中，MEMS工程師會遇到哪些挑戰？像是成本控製、功耗管理、以及如何確保產品的長期穩定性和可靠性。如果書裡能有像「某某產品是如何運用MEMS技術提升性能」這樣的分析，那絕對能讓我對MEMS技術有更深刻的理解，也能將書本上的知識與我實際工作經驗做對照，真的很有價值。