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第1章 导言1

1.1从集成电路到计算机2

1.2互连，一位老朋友4

1.3三维或垂直集成6

1.3.1三维集成的机遇6

1.3.2三维集成面临的挑战7

1.4全书概要9

第2章 3-D封装系统的制造12

2.1三维集成12

2.1.1系统级封装13

2.1.2三维集成电路13

2.2单封装系统14

2.3系统级封装技术17

2.3.1引线键合式系统级封装17

2.3.2外围垂直互连18

2.3.3面阵列垂直互连20

2.3.4 SiP的壁面金属化21

2.4 3-D集成系统的成本问题22

2.5小结24

第3章 3-D集成电路制造技术25

3.1单片3-D IC26

3.1.1堆叠3-D IC26

3.1.2 3-D鳍形场效应晶体管31

3.2带硅通孔（TSV）或平面间过孔的3-D IC32

3.3非接触3-D IC36

3.3.1电容耦合3-D IC36

3.3.2电感耦合3-D IC37

3.4 3-D集成电路垂直互连38

3.5小结42

第4章 互连预测模型44

4.1 2-D电路的互连预测模型44

4.2 3-D IC的互连预测模型46

4.3 3-D IC特性的推算49

4.4小结53

第5章 3-D IC物理设计技术54

5.1布图规划技术54

5.1.1 3-D IC的单步和多步布图规划方法比较55

5.1.2 3-D IC的多目标布图规划技术57

5.2布局技术59

5.3布线技术61

5.4版图工具64

5.5小结65

第6章 热管理技术66

6.1 3-D IC热分析66

6.1.1闭合式温度表达式67

6.1.2紧凑热模型71

6.1.3基于网格的热模型73

6.2无热通孔的热管理技术73

6.2.1热驱动布图规划74

6.2.2热驱动布局78

6.3使用热通孔的热管理技术80

6.3.1区域受限制的热通孔插入80

6.3.2热通孔布局技术82

6.3.3热导线的插入85

6.4小结86

第7章 双端互连的时序优化88

7.1平面间互连模型88

7.2由单一通孔连接的双端平面间互连网络93

7.2.1平面间互连的Elmore延迟模型93

7.2.2平面间互连延迟94

7.2.3最优通孔定位95

7.2.4对互连线延迟的改善98

7.3带有多个平面间通孔的双端口互连100

7.3.1双端口网络通孔布局问题的试探式求解103

7.3.2双端口通孔布局算法105

7.3.3通孔布局技术的应用106

7.4小结111

第8章 多端互连的时序优化113

8.1平面间互连树的时序驱动通孔布局113

8.2多端互连的通孔放置试探法116

8.2.1互连树116

8.2.2包含单一关键电流沉的互连树117

8.3互连树的通孔布局算法117

8.3.1互连树通孔布局算法（ITVPA）118

8.3.2具有单一关键电流沉互连树的通孔布局算法（SCSVPA）118

8.4通孔布局的结果及讨论119

8.5小结123

第9章 三维电路架构124

9.1连线受限三维电路的分类124

9.2三维微处理器以及存储器125

9.2.1三维微处理器的逻辑模块126

9.2.2高速缓存的三维设计127

9.2.3 3-D微处理器的架构设计——存储器系统130

9.3三维片上网络（NoC）131

9.3.1 3-D NoC的拓扑结构132

9.3.2 3-D NoC的零负载等待时间133

9.3.3 3-D NoC的功耗137

9.3.4 3-D NoC的性能和功耗分析138

9.3.5 3-D NoC设计辅助149

9.4三维FPGA158

9.5小结165

第10章 案例分析：3-D IC的时钟分配网络167

10.1美国麻省理工学院林肯实验室（MITLL）3-D集成电路制造技术167

10.2 3-D电路架构171

10.3 3-D电路中的时钟信号分配176

10.3.1同步电路中的时序特性176

10.3.2测试电路中的时钟分配网络结构177

10.4实验结果180

10.5小结185

第11章 结论187

附录189

附录A三维集成电路中门对数目的计算189

附录B单通孔布局优化方法的严格证明190

附录C两端通孔布局试探法的证明191

附录D多端网络的通孔放置条件的证明193

参考文献195