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出版者:Addison-Wesley (C)

作者:Apple Computer Inc.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-12

价格:USD 34.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780201632996

丛书系列:

图书标签:

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电子设计与高级集成电路制造工艺（Essentials of Electronic Design and Advanced IC Fabrication） 一、本书概述 《电子设计与高级集成电路制造工艺》是一本面向电子工程、微电子学、材料科学以及相关领域的高年级本科生、研究生以及专业工程师的权威性参考书。本书旨在系统、深入地阐述现代电子系统设计的核心原理，并详细介绍当前尖端集成电路（IC）制造工艺的复杂流程、关键挑战与未来趋势。本书内容结构严谨，理论深度与实践应用紧密结合，力求为读者构建一个从器件物理到系统级架构的完整知识框架。 本书的撰写基于对当前半导体行业最新进展的深刻理解，涵盖了从基础半导体物理到最先进的纳米级制造技术等多个层面。我们避免了对任何特定操作系统或软件平台细节的讨论，而是专注于电子领域最本质的、跨越代际的核心科学与工程原理。 二、内容深度剖析 全书共分为六大部分，三十章，结构清晰，循序渐进。 第一部分：半导体器件基础与模型（Semiconductor Device Fundamentals and Modeling） 本部分首先回顾了半导体物理学的核心概念，如能带理论、载流子输运机制、PN结特性等，为后续的器件分析打下坚实基础。 第1章：晶体结构与能带理论 深入探讨了硅、锗等晶体结构的晶格振动、晶格缺陷对电学性能的影响。重点阐述了有效质量、密度泛函理论在半导体材料研究中的应用。 第2章：MOSFET 器件物理 这是本部分的核心。详细分析了理想MOSFET的工作原理，包括阈值电压的精确计算、亚阈值区（Subthreshold）的漏电流机制。引入了短沟道效应（SCE）的物理根源，如DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering）和栅控能力（Gate Control Strength）的量化分析。 第3章：先进晶体管结构 全面覆盖了从平面CMOS到现代高性能晶体管结构。重点讨论了SOI（Silicon-On-Insulator）技术、FinFET（鳍式场效应晶体管）的几何设计对静电学性能的优化，以及GAA（Gate-All-Around）结构在纳米尺度下解决短沟道问题的优势。 第4章：器件参数提取与模型建立 介绍了SPICE模型（如BSIM系列模型）的物理基础，探讨了如何通过实验数据精确提取关键参数，以保证仿真结果与真实器件行为的一致性。讨论了温度依赖性、噪声特性（如闪烁噪声1/f噪声）的建模方法。 第二部分：模拟电路设计与RF技术（Analog Circuit Design and RF Technology） 本部分聚焦于对精度、线性度和噪声性能要求极高的模拟电路设计方法论。 第5章：匹配、噪声与失配分析 详细分析了工艺偏差（Process Variation）在模拟电路中的影响，包括器件尺寸失配、阈值电压随机波动。系统性地介绍了降低噪声的技术，如噪声分析的频谱方法、低噪声放大器（LNA）的设计准则。 第6章：高精度运算放大器设计 探讨了多级放大器架构、折叠共源共栅（Folded Cascode）等拓扑结构。深入研究了零点和极点的补偿技术（如密勒补偿），以确保电路的稳定性和相位裕度。 第7章：数据转换器原理 全面解析了ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的核心架构，包括流水线（Pipeline）、Sigma-Delta（$SigmaDelta$）调制器的工作原理。重点讨论了失真（DNL/INL）和信噪比（SNR）的量化指标。 第8章：射频（RF）电路设计 讲解了传输线理论在片上RF电路中的应用。重点分析了阻抗匹配网络的设计（史密斯圆图的应用）、低相位噪声振荡器的实现，以及混频器（Mixer）的设计挑战。 第三部分：数字集成电路设计与时序分析（Digital IC Design and Timing Analysis） 本部分深入现代ASIC和SoC设计流程中的核心数字电路与时序闭环控制。 第9章：CMOS逻辑门与功耗管理 分析了标准单元库（Standard Cell Library）的特性。详细讨论了动态功耗（开关功耗）和静态功耗（亚阈值漏电）的功耗分解与降低技术，如多电压域设计（Multi-Voltage Domains）和时钟门控（Clock Gating）。 第10章：时序分析的理论基础 这是数字设计的关键。精确定义了建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）的概念。介绍了同步电路中的时钟抖动（Jitter）和时钟偏移（Skew）对时序裕度的影响。 第11章：静态时序分析（STA） 详尽阐述了STA的算法，包括对所有路径（Setup/Hold Path）的遍历、时钟域交叉（CDC）的处理。重点讨论了片上延迟的提取方法，如基于查找表（LUT）的延迟模型。 第12章：低功耗数字设计技术 探讨了电源门控（Power Gating）、阈值电压优化（Threshold Voltage Scaling）在数字电路中的应用，以及快速唤醒和睡眠模式的管理策略。 第四部分：半导体制造工艺——从硅片到封装（Semiconductor Fabrication: From Wafer to Package） 本部分是全书的工程核心，详细剖析了当前最尖端的IC制造流程。 第13章：硅片制备与衬底工程 概述了从高纯度石英砂到抛光单晶硅锭的拉晶过程（CZ法）。深入讨论了SOI衬底的制造技术，以及离子注入在掺杂控制中的精确作用。 第14章：薄膜沉积技术 比较了物理气相沉积（PVD，如溅射）和化学气相沉积（CVD）的优缺点。重点讲解了原子层沉积（ALD）在控制极薄、高介电常数栅氧化层方面的关键作用。 第15章：光刻技术的核心原理 这是微纳加工的瓶颈。详细介绍了深紫外光刻（DUV）和极紫外光刻（EUV）的成像原理。讨论了掩模版的制造、光刻胶的化学反应，以及分辨率与工件波像差（WPA）的控制。 第16章：刻蚀工艺 区分了湿法刻蚀和干法刻蚀。重点分析了反应离子刻蚀（RIE）中的各向异性，以及先进的深反应离子刻蚀（DRIE，如Bosch工艺）在形成高深宽比结构中的应用。 第17章：金属互连与应力工程 探讨了从铝互连到铜互连的演变。详细解释了化学机械抛光（CMP）在实现多层金属互连平面化中的关键作用。分析了晶粒大小、铜的电迁移（Electromigration）现象及其对寿命的影响。 第五部分：先进工艺与可靠性挑战（Advanced Processes and Reliability Challenges） 本部分关注突破传统硅基CMOS技术限制的前沿方向和工程限制。 第18章：新材料与新器件 探讨了高K介电材料（High-K Dielectrics）取代二氧化硅的必要性及其实现。研究了应变硅（Strained Silicon）技术对载流子迁移率的提升效果。 第19章：后摩尔时代的挑战：变异性与良率 深入分析了纳米尺度下随机过程（如随机电荷陷阱、随机缺陷）导致的器件参数变异性。讨论了良率建模，如Poisson模型和零膨胀泊松模型在预测缺陷密度中的应用。 第20章：集成电路的可靠性 涵盖了多种失效机制，如热载流子注入（HCI）、电场介质击穿（TDDB）。详细分析了静电放电（ESD）防护电路的设计，以确保芯片在测试和应用环境中的生存能力。 第21章：封装与系统级集成 从晶圆级封装（WLP）到3D集成技术（TSV，Through-Silicon Via）。讨论了热管理（Thermal Management）在紧密集成系统中的重要性，以及先进封装带来的信号完整性挑战。 第六部分：设计自动化与验证方法（Design Automation and Verification Methodologies） 本部分讨论了支持复杂IC实现的自动化工具和方法论。 第22章：物理设计流程 详细介绍从逻辑网表到GDSII文件的综合（Synthesis）、布局（Placement）和布线（Routing）的全过程。讨论了对设计规则检查（DRC）和版图验证（LVS）的自动化管理。 第23章：仿真与建模 比较了不同尺度的仿真工具，从器件级TCAD（Technology Computer Aided Design）到系统级行为模型。强调了寄生参数提取（Extraction）对最终性能分析的决定性影响。 第24章：测试与可制造性设计（DfM） 介绍了增加测试结构（如DFT，Design for Testability）以实现高覆盖率测试的策略，包括扫描链（Scan Chains）的插入和边界扫描（Boundary Scan）。 结语 《电子设计与高级集成电路制造工艺》的编写目标是提供一个扎实、全面且面向前沿的知识体系，使读者能够独立分析和解决现代电子设计与半导体制造中的复杂工程问题，为下一代电子系统的创新奠定坚实的理论基础。

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我一直对 Macintosh 的图形用户界面（GUI）情有独钟，它在当时绝对是革命性的。而《Inside Macintosh》正是将这份革命性的精神，以一种最纯粹、最技术化的方式呈现给了我。我原以为，要理解 Mac 的 GUI，可能需要阅读大量的技术文档和 API 说明，但这本书提供了一种更加系统化、更加深入的视角。它不仅仅是罗列了各种界面元素和它们的属性，更是从底层原理上剖析了这些元素是如何被绘制、如何响应用户交互的。 书中关于 QuickDraw 的章节，让我着迷不已。它详细阐述了 Mac 系统的图形绘制引擎是如何工作的，包括像素级别的操作、颜色模型、区域剪裁以及各种图形原语的绘制算法。我开始理解，为什么 Mac 上的图形总是那么细腻、流畅，为什么即便是简单的按钮，也蕴含着如此多的设计考量。它让我看到了，那些在屏幕上呈现的每一个像素，都遵循着一套严谨的规则和算法。这种对细节的极致追求，正是 Mac 能够在那个时代脱颖而出的关键。

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《Inside Macintosh》在对 Macintosh 系统的安全性设计进行阐述时，也让我对那个时代的计算机安全有了更深刻的认识。尽管早期 Macintosh 系统可能不像现在这样面对复杂的网络威胁，但其在用户权限管理和数据保护方面所体现出的设计理念，至今仍然具有重要的参考价值。 书中对于访问控制列表（Access Control Lists - ACLs）和用户权限的讲解，让我理解了 Mac 操作系统是如何通过精细的权限设置来保护用户的数据和系统资源的。它不仅仅是简单的“管理员”和“普通用户”的区别，而是能够对文件、目录甚至应用程序的特定操作进行细粒度的权限控制。这种对安全性的重视，为后续更复杂的安全机制打下了基础。

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这本书在介绍 Macintosh 系统的设备管理和 I/O 处理方面，也给我带来了许多启示。我一直对 Mac 能够无缝支持各种外部设备感到惊叹，无论是打印机、磁盘驱动器，还是后来的 USB 设备。《Inside Macintosh》则将这份惊叹，转化为了对底层技术实现的理解。 它详细地阐述了 Mac 操作系统是如何通过驱动程序（Driver）来与各种硬件设备进行交互的。书中关于设备驱动程序的编写规范和通信协议的讲解，让我明白了，为什么 Mac 上的硬件支持能够如此广泛和稳定。它还深入探讨了 I/O 请求是如何被处理的，以及如何通过缓冲（Buffering）和异步 I/O（Asynchronous I/O）来提高 I/O 操作的效率，从而减少对应用程序的阻塞。

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《Inside Macintosh》在描述 Mac 操作系统中的通信机制方面，也给我留下了深刻的印象。我原以为，应用程序之间的通信，无非就是简单的消息传递，但这本书却向我展示了一个更加复杂和精巧的世界。它详细地解释了 Mac 操作系统是如何通过“Apple Events”和“Ports”来实现应用程序之间以及应用程序与系统之间的通信的。 书中关于“Apple Events”的章节，让我理解了 Mac 操作系统是如何实现跨应用程序的数据交换和功能调用。这不仅仅是简单的文本传递，更是一种结构化的、面向对象的通信方式。它让我明白了，为什么 Mac 上的应用程序能够如此顺畅地协同工作，例如，一个应用程序可以将数据发送给另一个应用程序进行处理，或者请求另一个应用程序执行某个特定的任务。这种高级的通信机制，无疑是 Mac 操作系统强大的一个重要体现。

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对于任何一个曾经或者正在使用 Macintosh 计算机的人来说，都会对它独特的文件管理系统和应用程序结构感到好奇。《Inside Macintosh》这本书，无疑是解开这些秘密的钥匙。我之前对 Mac 的应用程序是如何组织和运行的，一直知之甚少，总是觉得它们比其他平台的应用程序更加“一体化”，更加高效。直到我阅读了这本书，才真正理解了其中的奥秘。 书中关于应用程序包（Application Bundle）的讲解，让我大开眼界。它不仅仅是一个简单的文件夹，而是一个精心设计的结构，包含了应用程序的可执行文件、资源文件、文档等等。这种结构不仅方便了应用程序的管理和分发，更重要的是，它为应用程序的运行时提供了清晰的组织和访问方式。我开始理解，为什么 Mac 上的应用程序可以如此方便地被复制、移动和卸载，而不会留下大量的“垃圾文件”。这种对工程化和用户便利性的双重考量，是许多其他操作系统所缺乏的。

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这本书的另一个让我印象深刻的方面，是它对 Mac 操作系统内存管理和资源管理的深刻剖析。在现代计算机科学领域，内存和资源的管理是至关重要的，而《Inside Macintosh》恰恰是在这些基础性的、却又极其复杂的领域提供了详尽的指导。我一直以为，应用程序对内存的使用是相对独立的，但书中揭示了 Mac 操作系统如何通过一套精巧的机制来管理应用程序的内存，以及如何有效地利用有限的系统资源。 比如，书中关于“内存碎片整理”和“分区图”（Partition Map）的讲解，让我理解了在早期 Macintosh 平台上，如何应对内存的限制和优化性能。它让我明白了，那些看似简单的操作，背后可能隐藏着复杂的内存分配和释放策略。而且，它还详细介绍了资源管理器（Resource Manager）的工作原理，以及应用程序如何通过资源文件来存储和访问数据，例如菜单、对话框、图标等。这让我理解了 Mac 应用程序在资源管理上的高效性，以及它们是如何实现跨平台兼容的。

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这本《Inside Macintosh》简直是我接触过的最令人振奋的计算机书籍之一，它并非一本让你在咖啡馆里消遣的读物，而是一次深入 Mac 操作系统内核的探险。我一直对 Macintosh 平台上的应用程序开发充满好奇，尤其是在早期那些开创性的软件是如何诞生的，以及它们背后那些精巧的设计和实现。当我翻开这本书时，我立刻被它所呈现的清晰、严谨和详尽的知识体系所吸引。它不是那种只告诉你“怎么做”的书，而是深入到“为什么这么做”的层面，揭示了 Mac 操作系统在设计之初就考虑到的诸多用户体验和性能优化细节。 例如，书中关于事件处理机制的讲解，让我对 Mac 应用程序的响应性和流畅性有了全新的认识。它不仅描述了事件是如何被捕获、排队和分发，更重要的是，它解释了为什么采用这种异步、事件驱动的模型。这种模型如何使得应用程序能够同时处理用户输入、系统消息和后台任务，而不会出现阻塞或卡顿。我甚至能想象到，在没有这本书的指导下，我会花费多少时间去猜测和试错，试图理解那些在界面背后默默工作的机制。书中的插图和流程图更是功不可没，它们将复杂的概念具象化，让我能够更直观地理解数据如何在内存中流动，以及不同系统组件之间是如何协同工作的。

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我一直对 Macintosh 操作系统的多任务处理机制感到好奇，它能够在有限的硬件资源下，实现流畅的多任务运行，这在我看来是一项了不起的成就。《Inside Macintosh》这本书，对于我理解这一点起到了至关重要的作用。它深入剖析了 Mac 操作系统的任务调度算法和进程管理策略。 书中关于“任务”（Task）和“进程”（Process）的概念，以及它们是如何被创建、管理和销毁的，让我对 Mac 操作系统的内部运作有了更清晰的认识。它还详细描述了 Mac 操作系统是如何通过抢占式多任务（Preemptive Multitasking）的方式，来协调和管理多个应用程序的同时运行的。我开始理解，为什么 Mac 上的应用程序能够同时处理用户输入、后台计算和网络通信，而不会相互干扰，并且系统整体的响应性依然保持得很好。

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在阅读《Inside Macintosh》的过程中，我还有一个非常深刻的感受，那就是这本书不仅仅是一本技术手册，它更像是 Mac 操作系统设计哲学的一次深度解读。它不仅仅告诉你“如何实现”，更是在潜移默化中告诉你“为什么这样设计”。 书中的每一个章节，都渗透着苹果公司在用户体验、系统性能和软件工程方面的独特见解。它让我明白了，为什么 Mac 能够在用户体验上取得如此大的成功，不仅仅是因为漂亮的界面，更是因为它在底层系统设计上所付出的巨大努力。这本书让我看到了，一个伟大的操作系统，不仅仅是代码的堆砌，更是对用户需求和技术可能性的深刻理解和巧妙平衡。

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当我开始深入阅读《Inside Macintosh》时，我最先被吸引的，便是它对 Mac 操作系统底层文件系统（HFS）的详尽阐述。我一直以来都对 Macintosh 的文件管理方式感到非常高效和直观，但具体是怎么实现的，我却一直没有概念。这本书就像一把钥匙，为我打开了 HFS 的世界。 它不仅仅介绍了 HFS 的基本概念，如卷（Volume）、目录（Directory）和文件（File）的结构，还深入探讨了文件的元数据（Metadata）是如何存储和管理的。我开始理解，为什么 Mac 上的文件可以拥有如此丰富的属性，例如创建日期、修改日期、文件类型、创建者等等，并且这些信息是如何被高效地索引和访问的。书中关于“文件标志”（File Flags）的讲解，更是让我惊叹于 Mac 操作系统在文件属性管理上的细致和强大。

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