车规级芯片技术
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作者姜克[等]著
出版社清华大学出版社
ISBN9787302643333
出版时间2024-01
装帧平装
开本其他
定价128元
货号14884701
上书时间2024-10-28
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目录
第1章 车规级芯片产业介绍 …………………………………………………… 1 1.1 芯片概述 ………………………………………………………………… 1 1.1.1 芯片的定义和分类 …………………………………………… 1 1.1.2 芯片技术的发展历程 ………………………………………… 4 1.1.3 芯片产业的发展现状 ………………………………………… 12 1.1.4 芯片产业的发展趋势 ………………………………………… 29 1.2 车规级芯片概述 ……………………………………………………… 31 1.2.1 车规级芯片的发展历程 ……………………………………… 31 1.2.2 车规级芯片的高标准和高门槛 ……………………………… 32 1.2.3 车规级芯片的分类和应用 …………………………………… 34 1.3 车规级芯片产业的发展状况 ………………………………………… 36 1.3.1 车规级芯片产业的发展现状 ………………………………… 36 1.3.2 车规级芯片产业链介绍 ……………………………………… 41 1.3.3 车规级芯片产业发展趋势 …………………………………… 49 参考文献 ……………………………………………………………………… 52 第2章 汽车电子与芯片 ………………………………………………………… 53 2.1 汽车电子电气系统概述 ……………………………………………… 53 2.1.1 汽车电子技术发展概况 ……………………………………… 53 2.1.2 汽车电子电气系统的组成 …………………………………… 58 2.1.3 汽车电子电气架构概述 ……………………………………… 61 2.2 汽车电子分类的介绍 ………………………………………………… 66 2.2.1 汽车电子的类别 ……………………………………………… 66 2.2.2 汽车电子的功能介绍 ………………………………………… 72 2.3 车载电子与芯片的分类 ……………………………………………… 74 2.3.1 车载电子与芯片概述 ………………………………………… 74 2.3.2 按汽车应用场景分类 ………………………………………… 77 2.3.3 按使用功能分类 ……………………………………………… 78 参考文献 ……………………………………………………………………… 85 第3章 汽车电子可靠性要求 …………………………………………………… 86 3.1 汽车可靠性要求 ……………………………………………………… 86 Ⅷ 车规级芯片技术 3.1.1 汽车可靠性的定义 ……………………………………………………… 86 3.1.2 汽车可靠性的评价指标 ………………………………………………… 87 3.1.3 汽车可靠性的测试场所 ………………………………………………… 91 3.1.4 汽车可靠性的测试方法 ………………………………………………… 95 3.1.5 汽车可靠性的常用测试标准 …………………………………………… 97 3.1.6 汽车电子电气的可靠性管理工作……………………………………… 104 3.2 汽车电子的可靠性要求 ………………………………………………………… 106 3.2.1 汽车电子进行环境可靠性测试的重要意义…………………………… 106 3.2.2 汽车电子的使用环境…………………………………………………… 107 3.2.3 汽车电子可靠性的常用测试标准……………………………………… 110 3.2.4 汽车电子环境测试项目………………………………………………… 124 3.2.5 发展动态………………………………………………………………… 129 参考文献………………………………………………………………………………… 129 第4章 车规级芯片标准介绍……………………………………………………………… 130 4.1 车规级芯片标准综述 …………………………………………………………… 130 4.1.1 国内外汽车芯片相关标准的发展分析………………………………… 130 4.1.2 汽车芯片在标准及测试认证方面面临的形势………………………… 132 4.2 美国车规级芯片标准 …………………………………………………………… 133 4.2.1 AEC-Q 标准概述 ……………………………………………………… 133 4.2.2 AEC-Q100标准………………………………………………………… 133 4.2.3 AEC-Q101标准………………………………………………………… 145 4.2.4 AEC-Q102标准………………………………………………………… 156 4.2.5 AEC-Q103标准………………………………………………………… 159 4.2.6 AEC-Q104标准………………………………………………………… 186 4.3 欧洲车规级芯片标准———AQG324 …………………………………………… 208 4.4 中国车规级芯片试验标准 ……………………………………………………… 212 4.4.1 中国车规级芯片试验标准的现状……………………………………… 212 4.4.2 中国车规级芯片试验标准的思考……………………………………… 213 参考文献………………………………………………………………………………… 213 第5章 芯片设计基础……………………………………………………………………… 214 5.1 芯片功能与组成 ………………………………………………………………… 214 5.1.1 计算与控制处理器……………………………………………………… 214 5.1.2 半导体存储器…………………………………………………………… 229 5.1.3 半导体传感器…………………………………………………………… 237 5.1.4 数据转换器……………………………………………………………… 241 5.1.5 电源管理芯片…………………………………………………………… 243 5.1.6 功率半导体器件………………………………………………………… 243 目录 Ⅸ 5.1.7 射频前端芯片…………………………………………………………… 246 5.2 芯片设计方法 …………………………………………………………………… 247 5.2.1 SoC 设计方法…………………………………………………………… 247 5.2.2 半导体存储器设计……………………………………………………… 250 5.2.3 半导体传感器的设计…………………………………………………… 252 5.2.4 混合信号电路设计……………………………………………………… 253 5.2.5 电源管理芯片的设计…………………………………………………… 255 5.2.6 功率半导体器件的设计………………………………………………… 256 5.3 电子设计自动化(EDA)工具 …………………………………………………… 257 5.3.1 数字电路………………………………………………………………… 257 5.3.2 模拟电路………………………………………………………………… 260 5.3.3 半导体器件……………………………………………………………… 260 参考文献………………………………………………………………………………… 261 第6章 车规级芯片功能安全设计………………………………………………………… 262 6.1 车辆功能安全 …………………………………………………………………… 262 6.1.1 各主要国家的功能安全标准…………………………………………… 263 6.1.2 安全管理生命周期……………………………………………………… 263 6.1.3 ASIL …………………………………………………………………… 265 6.1.4 功能安全要求…………………………………………………………… 268 6.1.5 功能安全性和可靠性的区别与联系…………………………………… 268 6.2 车规级芯片功能的安全分析 …………………………………………………… 270 6.2.1 芯片级功能安全分析方法……………………………………………… 271 6.2.2 数字芯片和存储器的功能安全………………………………………… 275 6.2.3 模拟和混合芯片的功能安全…………………………………………… 276 6.2.4 可编程逻辑元素的功能安全…………………………………………… 277 6.2.5 传感器和换能器元素的功能安全……………………………………… 279 6.3 车规级芯片功能安全设计 ……………………………………………………… 279 6.3.1 功能安全设计案例……………………………………………………… 280 6.3.2 基于软件的安全机制———STL ……………………………………… 288 6.4 车规级芯片软件安全设计 ……………………………………………………… 294 6.4.1 软件安全设计的简介…………………………………………………… 294 6.4.2 AUTOSAR 简介 ……………………………………………………… 295 6.4.3 软件体系结构功能安全设计…………………………………………… 297 6.4.4 软件功能安全测试……………………………………………………… 299 6.4.5 符合功能安全标准的软件开发流程…………………………………… 300 参考文献………………………………………………………………………………… 306 Ⅹ 车规级芯片技术 第7章 芯片可靠性问题…………………………………………………………………… 307 7.1 芯片可靠性问题简介 …………………………………………………………… 307 7.1.1 可靠性问题的分类……………………………………………………… 307 7.1.2 可靠性的经验、统计和物理模型 ……………………………………… 309 7.1.3 加速老化实验与可靠性模型…………………………………………… 309 7.2 缺陷的特征 ……………………………………………………………………… 314 7.2.1 晶体里的缺陷…………………………………………………………… 314 7.2.2 无定形态固体里的缺陷………………………………………………… 314 7.2.3 边界的缺陷……………………………………………………………… 317 7.3 晶圆级可靠性问题 ……………………………………………………………… 318 7.3.1 负偏置温度不稳定性理论……………………………………………… 318 7.3.2 栅极电介质击穿………………………………………………………… 326 7.3.3 热载流子注入退化……………………………………………………… 331 7.3.4 电迁移…………………………………………………………………… 337 7.4 封装端的可靠性问题 …………………………………………………………… 343 7.4.1 芯片焊接的可靠性……………………………………………………… 344 7.4.2 引线键合的可靠性……………………………………………………… 353 7.4.3 热应力引起的可靠性问题……………………………………………… 357 7.4.4 湿气引起的可靠性问题………………………………………………… 361 参考文献………………………………………………………………………………… 364 第8章 车规级芯片可靠性设计…………………………………………………………… 365 8.1 设计、布局、制造和可靠性之间的交互 ………………………………………… 365 8.1.1 颗粒污染造成的缺陷…………………………………………………… 365 8.1.2 光刻……………………………………………………………………… 365 8.1.3 化学机械抛光…………………………………………………………… 366 8.1.4 STI应力和阱邻近效应………………………………………………… 367 8.1.5 晶体管老化……………………………………………………………… 367 8.1.6 外在可靠性故障………………………………………………………… 370 8.2 针对高良率和可靠性设计准则 ………………………………………………… 370 8.2.1 利于光刻的版图设计…………………………………………………… 372 8.2.2 模拟区域的设计和版图………………………………………………… 373 8.3 晶圆制造前道工序的版图设计指南 …………………………………………… 375 8.3.1 扩散区域版图设计指南………………………………………………… 375 8.3.2 多晶硅版图设计指南 ………………………………………………… 377 8.3.3 扩散区接触孔的版图设计指南 ……………………………………… 380 8.3.4 多晶硅接触孔版图设计指南…………………………………………… 380 8.4 晶圆制造后道工序的详细版图设计指南 ……………………………………… 382 目录 Ⅺ 8.4.1 金属连线版图设计……………………………………………………… 382 8.4.2 通孔版图设计…………………………………………………………… 384 8.4.3 填充密度和冗余填充结构……………………………………………… 385 参考文献………………………………………………………………………………… 387 第9章 车规级芯片工艺与制造…………………………………………………………… 388 9.1 芯片制造 ………………………………………………………………………… 388 9.1.1 CMOS芯片的制造工艺 ……………………………………………… 388 9.1.2 功率半导体芯片的制造工艺…………………………………………… 406 9.1.3 MEMS传感器芯片制造工艺 ………………………………………… 410 9.2 芯片封装 ………………………………………………………………………… 413 9.2.1 CMOS封装 …………………………………………………………… 414 9.2.2 功率半导体封装………………………………………………………… 416 9.2.3 传感器芯片封装………………………………………………………… 416 参考文献………………………………………………………………………………… 417 第10章 车规级芯片的可靠性生产管理 ………………………………………………… 418 10.1 基本介绍………………………………………………………………………… 418 10.2 质量管控工具…………………………………………………………………… 419 10.2.1 产品质量先期策划 …………………………………………………… 419 10.2.2 失效模式和效果分析 ………………………………………………… 422 10.2.3 测量系统分析 ………………………………………………………… 426 10.2.4 统计过程控制 ………………………………………………………… 429 10.2.5 生产批准程序 ………………………………………………………… 437 10.3 车规生产特殊管控内容………………………………………………………… 439 10.3.1 更严苛的监控 ………………………………………………………… 440 10.3.2 优选或指定设备 ……………………………………………………… 448 10.3.3 生产中的异常批次管理 ……………………………………………… 448 10.3.4 安全量产投放 ………………………………………………………… 449 10.3.5 客户投诉处理 ………………………………………………………… 449 10.3.6 质量体系和流程审核 ………………………………………………… 451 参考文献………………………………………………………………………………… 456 第11章 车规级芯片与系统测试认证 …………………………………………………… 457 11.1 车规级芯片测试认证…………………………………………………………… 457 11.1.1 车规级芯片测试认证概述 …………………………………………… 457 11.1.2 车规级芯片测试认证方法 …………………………………………… 458 11.2 汽车电子模组测试认证………………………………………………………… 476 11.2.1 汽车电子模组测试认证概述 ………………………………………… 476 Ⅻ 车规级芯片技术 11.2.2 汽车电子模组测试方法 ……………………………………………… 477 11.2.3 整车测试流程 ………………………………………………………… 493 参考文献………………………………………………………………………………… 497 附录 缩写词………………………………………………………………………………… 498
内容摘要
当前，以智能化、电动化为重要特征的“新四化”趋势给全球汽车产业带来了重大的变革，也使各类汽车芯片的需求量有不同程度的提高。芯片行业是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，我国是车规级芯片需求**的市场，但绝大多数芯片需要依赖进口。车规级芯片对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性要求较高，随之带来行业的资金壁垒、技术壁垒、人才壁垒进一步提高，是我国“十四五”期间的重要发展方向和关注焦点之一。
本书是国内迄今为止相当全面、系统介绍车规级芯片产业发展、相关标准及设计技术的图书，也是首本从汽车行业和芯片行业两个视角对车规级芯片进行介绍的图书。本书首先从汽车电子的角度出发，介绍汽车电子与芯片、汽车电子可靠性要求、车规级芯片标准等； 然后聚焦于车规级芯片设计，内容涵盖芯片设计基础、车规级芯片功能安全设计、芯片可靠性问题、车规级芯片可靠性设计、车规级芯片工艺与制造、车规级芯片的可靠性生产管理、车规级芯片与系统测试认证等。
本书可作为高等学校集成电路、电子工程、汽车电子、电力电子等相关专业的研究生教材，也可作为汽车芯片相关领域工程技术人员的参考书。
主编推荐
"本书凝结了多位行业大牛与学界精英的经验与智慧，深入介绍车规级芯片的发展历程、关键技术与发展趋势。除车规级芯片设计领域的近期新成果外，还融入许多工业界案例，可以帮助读者了解工业界实用的解决方案，快速提升对汽车芯片的理解，掌握汽车芯片设计的关键技术。 本书作者阵容强大。姜克博士曾在华为技术有限公司魏尔海姆制造技术中心担任首席战略官，在英飞凌汽车业务集团担任VCT主管，累计在半导体行业有长达15年的跨文化企业管理经验，具备深厚的芯片技术积累与产业经验。吴华强教授系清华大学集成电路学院院长，黄晋系清华大学车辆与运载学院副研究员，具备将芯片技术的产学研深度融合的丰富研究与实践经验。 "
精彩内容
当前，以智能化、电动化为重要特征的“新四化”趋势给全球汽车产业带来了重大的变革，也使各类汽车芯片的需求量有不同程度的提高。芯片行业是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，我国是车规级芯片需求**的市场，但绝大多数芯片需要依赖进口。车规级芯片对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性要求较高，随之带来行业的资金壁垒、技术壁垒、人才壁垒进一步提高，是我国“十四五”期间的重要发展方向和关注焦点之一。 本书是国内迄今为止相当全面、系统介绍车规级芯片产业发展、相关标准及设计技术的图书，也是首本从汽车行业和芯片行业两个视角对车规级芯片进行介绍的图书。本书首先从汽车电子的角度出发，介绍汽车电子与芯片、汽车电子可靠性要求、车规级芯片标准等； 然后聚焦于车规级芯片设计，内容涵盖芯片设计基础、车规级芯片功能安全设计、芯片可靠性问题、车规级芯片可靠性设计、车规级芯片工艺与制造、车规级芯片的可靠性生产管理、车规级芯片与系统测试认证等。 本书可作为高等学校集成电路、电子工程、汽车电子、电力电子等相关专业的研究生教材，也可作为汽车芯片相关领域工程技术人员的参考书。
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