本书针对后摩尔时代集成电路中的互连难题，集中讨论基于碳纳米材料的片上互连技术和三维集成电路的硅通孔技术。书中简单介绍集成电路互连技术的发展和后摩尔时代集成电路所面临的互连极限难题，重点讨论碳纳米管、石墨烯互连线以及硅通孔互连的一些关键科学问题，包括碳纳米互连的参数提取和电路模型、硅通孔的电磁建模、新型硅通孔结构、碳纳米管以及铜碳纳米管混合硅通孔互连线等。
前言
第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2 互连 5
1.3 本书架构 8
参考文献 9
第2章 传统片上互连 13
2.1 多层互连与制造技术 13
2.2 互连模型及分析 15
2.2.1 性能指标 15
2.2.2 互连模型 18
2.2.3 优化设计 27
2.3面临的挑战 29
参考文献 32
第3章 碳纳米材料 37
3.1 碳纳米材料的物理特性 37
3.2 碳纳米材料的制备方法 38
3.3 一维碳纳米材料的电学特性 40
3.3.1 石墨烯的能带结构 40
3.3.2 纳米线的能带结构 42
3.3.3 纳米线的导电性 45
参考文献 52
第4章 碳纳米互连特性分析 55
4.1 碳纳米管互连 55
4.1.1 单壁碳纳米管互连 56
4.1.2 多壁碳纳米管互连 65
4.1.3 混合碳纳米管互连 78
4.1.4 碳纳米管通孔 79
4.2 石墨烯互连 80
4.2.1 单层石墨烯纳米带互连 82
4.2.2 多层石墨烯纳米带互连 84
4.3 全碳纳米互连 89
4.4 铜-碳纳米互连 90
4.4.1 铜-碳纳米管混合互连 90
4.4.2 铜-石墨烯异质互连 91
参考文献 95
第5章 片上互连的高频特性 100
5.1 片上单端互连 100
5.2 片上耦合互连 106
5.3 碳纳米互连的高频特性 111
5.3.1 碳纳米管互连 111
5.3.2 石墨烯互连 117
5.3.3 铜-石墨烯异质互连 117
参考文献 120
第6章 三维集成与硅通孔技术 123
6.1 三维集成 123
6.2 硅通孔 132
6.2.1 硅通孔的制造 133
6.2.2 硅通孔的测量 134
6.3 三维集成的研究进展 140
6.3.1 新型硅通孔 140
6.3.2 三维集成的可靠性 144
6.3.3 信号与电源完整性 145
6.3.4 物理设计自动化 148
6.3.5 三维集成的热问题 148
6.3.6 三维集成与硅通孔的应用 150
参考文献 155
第7章 硅通孔的特性分析 162
7.1 硅通孔的电路模型 162
7.1.1 硅通孔的低频电路模型 162
7.1.2 硅通孔的高频电路模型 166
7.2 差分硅通孔的特性分析 167
7.2.1 差分硅通孔的等效电路模型 168
7.2.2 差分硅通孔的电学特性 173
7.3 同轴硅通孔的特性分析 177
7.3.1 同轴硅通孔的自屏蔽功能 177
7.3.2 同轴硅通孔的等效电路模型 178
7.3.3 模型验证与分析 184
7.4 浮硅衬底中硅通孔的特性分析 186
7.4.1 浮硅衬底中硅通孔的等效电路模型 187
7.4.2 浮硅衬底中硅通孔的电学特性 192
参考文献 198
第8章 基于碳纳米管的硅通孔 201
8.1 碳纳米管硅通孔的特性分析 202
8.1.1 等效复电导率 202
8.1.2 电流密度分布 203
8.1.3 电学特性分析 205
8.1.4 散热管理 207
8.2 全碳三维互连结构 208
8.2.1 全碳三维互连的电学特性 208
8.2.2 全碳三维互连的电热分析 212
8.3 铜-碳纳米管硅通孔的特性分析 215
8.3.1 铜-碳纳米管硅通孔的结构 215
8.3.2 铜-碳纳米管硅通孔的等效复电导率 215
8.3.3 铜-碳纳米管硅通孔的电特性分析 219
参考文献 221
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