本書針對后摩爾時代集成電路中的互連難題，集中討論基于碳納米材料的片上互連技術和三維集成電路的硅通孔技術。書中簡單介紹集成電路互連技術的發展和后摩爾時代集成電路所面臨的互連極限難題，重點討論碳納米管、石墨烯互連線以及硅通孔互連的一些關鍵科學問題，包括碳納米互連的參數提取和電路模型、硅通孔的電磁建模、新型硅通孔結構、碳納米管以及銅碳納米管混合硅通孔互連線等。
前言
第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2 互連 5
1.3 本書架構 8
參考文獻 9
第2章 傳統片上互連 13
2.1 多層互連與制造技術 13
2.2 互連模型及分析 15
2.2.1 性能指標 15
2.2.2 互連模型 18
2.2.3 優化設計 27
2.3面臨的挑戰 29
參考文獻 32
第3章 碳納米材料 37
3.1 碳納米材料的物理特性 37
3.2 碳納米材料的制備方法 38
3.3 一維碳納米材料的電學特性 40
3.3.1 石墨烯的能帶結構 40
3.3.2 納米線的能帶結構 42
3.3.3 納米線的導電性 45
參考文獻 52
第4章 碳納米互連特性分析 55
4.1 碳納米管互連 55
4.1.1 單壁碳納米管互連 56
4.1.2 多壁碳納米管互連 65
4.1.3 混合碳納米管互連 78
4.1.4 碳納米管通孔 79
4.2 石墨烯互連 80
4.2.1 單層石墨烯納米帶互連 82
4.2.2 多層石墨烯納米帶互連 84
4.3 全碳納米互連 89
4.4 銅-碳納米互連 90
4.4.1 銅-碳納米管混合互連 90
4.4.2 銅-石墨烯異質互連 91
參考文獻 95
第5章 片上互連的高頻特性 100
5.1 片上單端互連 100
5.2 片上耦合互連 106
5.3 碳納米互連的高頻特性 111
5.3.1 碳納米管互連 111
5.3.2 石墨烯互連 117
5.3.3 銅-石墨烯異質互連 117
參考文獻 120
第6章 三維集成與硅通孔技術 123
6.1 三維集成 123
6.2 硅通孔 132
6.2.1 硅通孔的制造 133
6.2.2 硅通孔的測量 134
6.3 三維集成的研究進展 140
6.3.1 新型硅通孔 140
6.3.2 三維集成的可靠性 144
6.3.3 信號與電源完整性 145
6.3.4 物理設計自動化 148
6.3.5 三維集成的熱問題 148
6.3.6 三維集成與硅通孔的應用 150
參考文獻 155
第7章 硅通孔的特性分析 162
7.1 硅通孔的電路模型 162
7.1.1 硅通孔的低頻電路模型 162
7.1.2 硅通孔的高頻電路模型 166
7.2 差分硅通孔的特性分析 167
7.2.1 差分硅通孔的等效電路模型 168
7.2.2 差分硅通孔的電學特性 173
7.3 同軸硅通孔的特性分析 177
7.3.1 同軸硅通孔的自屏蔽功能 177
7.3.2 同軸硅通孔的等效電路模型 178
7.3.3 模型驗證與分析 184
7.4 浮硅襯底中硅通孔的特性分析 186
7.4.1 浮硅襯底中硅通孔的等效電路模型 187
7.4.2 浮硅襯底中硅通孔的電學特性 192
參考文獻 198
第8章 基于碳納米管的硅通孔 201
8.1 碳納米管硅通孔的特性分析 202
8.1.1 等效復電導率 202
8.1.2 電流密度分布 203
8.1.3 電學特性分析 205
8.1.4 散熱管理 207
8.2 全碳三維互連結構 208
8.2.1 全碳三維互連的電學特性 208
8.2.2 全碳三維互連的電熱分析 212
8.3 銅-碳納米管硅通孔的特性分析 215
8.3.1 銅-碳納米管硅通孔的結構 215
8.3.2 銅-碳納米管硅通孔的等效復電導率 215
8.3.3 銅-碳納米管硅通孔的電特性分析 219
參考文獻 221
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