《微納尺度系統工程》是2015年9月出版的圖書，作者是尤政。
本書是國際上論述系統工程方法在微納技術中需求、發展和套用的第一本專著，共分為4 部分。第一部分闡述了系統工程的基本概念及微納技術這一主線，包括微納技術概述、系統工程簡介、系統工程過程和敏捷系統工程；第二部分講述了微納技術的研發流程，包括尺度效應概述、微機電系統（MEMS）技術、納米技術概述、納機電系統（NEMS）相關的自上而下和自下而上的納米組裝技術；第三部分論述了系統工程過程的要素，包括建模與仿真、微納尺度接口、系統可靠性、測試與評估、項目的開發與實現等；第四部分介紹了系統工程對未來微納技術發展的套用，包括納米技術、生物醫學微系統、自組裝技術以及對微米納米技術的預測。
基本介紹
- 書名：微納尺度系統工程
- 作者：尤政
- ISBN：978-7-118-09936-2
- 頁數：339頁
- 定價：109.00
- 出版時間：2015年9月
- 裝幀：精裝
- 開本：16
- 字數：440
- 版次：1版1次
圖書目錄
第1部分 系統工程方法
第1章 微米納米技術中的系統工程3
1.1 引言4
1.2 微米納米技術是什麼？5
1.3 微米納米技術中系統的特徵6
1.4 系統工程的形式需求7
1.5 常見術語及分類8
1.6 本書內容概述及主要作者簡介9
1.7 小結11
參考文獻11
第2章 系統工程簡介13
2.1 引言14
2.2 生命周期模型及系統工程方法學15
2.2.1 瀑布圖介紹18
2.3 系統工程支持過程23
2.3.1 配置管理23
2.3.2 風險管理24
2.4 其他系統工程方法26
2.5 系統工程師的成長28
參考文獻29
第3章 技術開發階段的系統工程31
3.1 引言32
3.2 技術成熟度評估33
3.3 新技術的風險消減和系統開發方法35
3.3.1 瀑布式系統開發36
3.3.2 敏捷開發38
3.4 未成熟技術的風險評估39
3.5 總結41
參考文獻42
第4章 敏捷系統工程43
4.1 引言44
4.2 經典方法和瀑布方法回顧45
4.3 敏捷方法46
4.3.1 敏捷方法範例48
4.4 半敏捷方法52
4.4.1 螺旋開發53
4.4.2 滾動開發53
4.5 瀑布模型和敏捷方法的套用性比較54
4.5.1 鐵三角54
4.6 沒有被敏捷方法明確強調的因素55
4.7 比較經典方法和敏捷方法的重要問題56
4.8 套用於微米納米技術的敏捷方法57
4.9 自下而上方法和短時間框架57
4.10 進化的開發與測試58
4.11 交流和小組58
4.11.1 和客戶進行互動 58
4.12 結論59
參考文獻59
第2部分 技術開發流程
第5章 尺度效應63
5.1 引言64
5.2 微納尺度的機械影響65
5.3 表面應力65
5.4 卡西米爾力66
5.5 材料性質方面的納米效應68
第1章 微米納米技術中的系統工程3
1.1 引言4
1.2 微米納米技術是什麼？5
1.3 微米納米技術中系統的特徵6
1.4 系統工程的形式需求7
1.5 常見術語及分類8
1.6 本書內容概述及主要作者簡介9
1.7 小結11
參考文獻11
第2章 系統工程簡介13
2.1 引言14
2.2 生命周期模型及系統工程方法學15
2.2.1 瀑布圖介紹18
2.3 系統工程支持過程23
2.3.1 配置管理23
2.3.2 風險管理24
2.4 其他系統工程方法26
2.5 系統工程師的成長28
參考文獻29
第3章 技術開發階段的系統工程31
3.1 引言32
3.2 技術成熟度評估33
3.3 新技術的風險消減和系統開發方法35
3.3.1 瀑布式系統開發36
3.3.2 敏捷開發38
3.4 未成熟技術的風險評估39
3.5 總結41
參考文獻42
第4章 敏捷系統工程43
4.1 引言44
4.2 經典方法和瀑布方法回顧45
4.3 敏捷方法46
4.3.1 敏捷方法範例48
4.4 半敏捷方法52
4.4.1 螺旋開發53
4.4.2 滾動開發53
4.5 瀑布模型和敏捷方法的套用性比較54
4.5.1 鐵三角54
4.6 沒有被敏捷方法明確強調的因素55
4.7 比較經典方法和敏捷方法的重要問題56
4.8 套用於微米納米技術的敏捷方法57
4.9 自下而上方法和短時間框架57
4.10 進化的開發與測試58
4.11 交流和小組58
4.11.1 和客戶進行互動 58
4.12 結論59
參考文獻59
第2部分 技術開發流程
第5章 尺度效應63
5.1 引言64
5.2 微納尺度的機械影響65
5.3 表面應力65
5.4 卡西米爾力66
5.5 材料性質方面的納米效應68
5.6 流體學尺度70
5.7 量子效應73
5.8 結論77
參考文獻77
第6章 微機電系統——系統工程過渡到納米世界83
6.1 引言84
6.2 MEMS加工86
6.3 MEMS封裝87
6.4 MEMS電氣接口87
6.5 MEMS工程88
6.5.1 積體電路製造88
6.5.2 積體電路工程89
6.6 MEMS製造90
6.7 MEMS工程91
6.8 MEMS系統92
6.8.1 MEMS傳聲器93
6.8.2 MEMS慣性測量系統94
6.8.3 MEMS 數字微鏡元件95
6.8.4 空間技術5號微衛星上的MEMS 散熱器開關96
6.8.5 詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的MEMS快門99
6.9 從微米系統到納米系統100
6.10 結語102
致謝103
參考文獻103
第7章 納米技術概述105
7.1 引言106
7.2 納米尺度新特性108
7.3 納米集成技術的挑戰110
7.4 納米技術套用實例112
7.5 納米技術的成熟114
7.6 系統工程套用於納米科技：問題及結論116
7.7 總結117
參考文獻117
第8章 納米系統——自上而下製造119
8.1 引言120
8.2 納米電子系統和納米光電系統的自上而下製造123
8.2.1 等離子光刻成像123
8.2.2 納米壓印光刻123
8.2.3 蘸筆納米光刻127
8.2.4 在三維尺度進行納米材料印刷來製造器件129
8.3 納米複合材料的自上而下集成，實現結構系統、熱系統以及能量收集系統130
8.3.1 納米結構材料系統的自上而下集成131
8.3.2 納米熱材料系統的自上而下集成134
8.3.3 納米能量收集系統的自上而下集成135
8.4 NEMS的自上而下製造140
8.4.1 NEMS電流體的自上而下製造140
8.4.2 在一個晶片上自上而下製造基於NEMS的質譜儀141
8.5 結論142
參考文獻142
第9章 納米系統——自下而上組裝145
9.1 納米-直覺146
9.2 巨觀尺度製造147
5.7 量子效應73
5.8 結論77
參考文獻77
第6章 微機電系統——系統工程過渡到納米世界83
6.1 引言84
6.2 MEMS加工86
6.3 MEMS封裝87
6.4 MEMS電氣接口87
6.5 MEMS工程88
6.5.1 積體電路製造88
6.5.2 積體電路工程89
6.6 MEMS製造90
6.7 MEMS工程91
6.8 MEMS系統92
6.8.1 MEMS傳聲器93
6.8.2 MEMS慣性測量系統94
6.8.3 MEMS 數字微鏡元件95
6.8.4 空間技術5號微衛星上的MEMS 散熱器開關96
6.8.5 詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的MEMS快門99
6.9 從微米系統到納米系統100
6.10 結語102
致謝103
參考文獻103
第7章 納米技術概述105
7.1 引言106
7.2 納米尺度新特性108
7.3 納米集成技術的挑戰110
7.4 納米技術套用實例112
7.5 納米技術的成熟114
7.6 系統工程套用於納米科技：問題及結論116
7.7 總結117
參考文獻117
第8章 納米系統——自上而下製造119
8.1 引言120
8.2 納米電子系統和納米光電系統的自上而下製造123
8.2.1 等離子光刻成像123
8.2.2 納米壓印光刻123
8.2.3 蘸筆納米光刻127
8.2.4 在三維尺度進行納米材料印刷來製造器件129
8.3 納米複合材料的自上而下集成，實現結構系統、熱系統以及能量收集系統130
8.3.1 納米結構材料系統的自上而下集成131
8.3.2 納米熱材料系統的自上而下集成134
8.3.3 納米能量收集系統的自上而下集成135
8.4 NEMS的自上而下製造140
8.4.1 NEMS電流體的自上而下製造140
8.4.2 在一個晶片上自上而下製造基於NEMS的質譜儀141
8.5 結論142
參考文獻142
第9章 納米系統——自下而上組裝145
9.1 納米-直覺146
9.2 巨觀尺度製造147
9.3 納米尺度製造148
9.4 自下而上製造和化學的關係149
9.5 自下而上製造和生物學的關係150
9.6 自組裝的物理學151
9.6.1 熱能151
9.6.2 靜電作用151
9.6.3 氫鍵作用152
9.6.4 疏水作用153
9.6.5 范德華力153
9.6.6 聚合物立體排斥153
9.6.7 磁相互作用154
9.7 自組裝與定向組裝155
9.7.1 混合納米製造155
9.7.2 對稱自組裝155
9.7.3 外延定向生長155
9.7.4 場向生長156
9.8 自下而上組裝的例子157
9.8.1 物理化學方法157
9.8.2 生物學方法161
9.9 自下而上組裝的展望165
9.10 總結166
參考文獻167
第3部分 系統工程處理單元
第10章 微觀世界的建模與仿真175
10.1 引言176
10.2 建模和仿真的意義與作用177
10.3 系統工程師如何利用模型和仿真177
10.4 設計過程中建模的傳統作用179
10.5 納米工程師如何使用模型181
10.6 納米系統建模182
10.7 非連續系統的建模和仿真183
10.7.1 從連續到非連續工程系統的過渡183
10.7.2 非連續材料和器件的建模184
10.7.3 工程師需考慮的問題189
10.8 納米系統工程師面臨的建模挑戰190
10.9 建模中，納米尺度和微米尺度在長度和時間上的相互關係190
10.10 輸運機制描述192
10.11 研究納米界面的理論方法194
10.12 自組裝的仿真能力195
10.13 納米器件加工的建模：預測設計、合成、製作和可靠性面臨的問題195
10.14 未來展望197
參考文獻197
第11章 微納尺度下的接口201
11.1 簡介202
11.2 背景203
11.2.1 接口的特性203
11.2.2 基本系統工程中的接口203
11.3 微米納米系統接口的表征方法204
11.3.1 表征納米尺度的分析技術204
11.3.2 納米尺度接口建模206
11.4 獨立微米納米系統實例206
11.4.1 加速度計207
11.4.2 片上實驗室207
11.5 微米納米技術中接口的設計方法：將巨觀接口設計方法套用到微米納米技術中207
11.5.1 定義系統邊界208
11.5.2 定義內、外接口209
11.5.3 確定接口上的功能配置和物理配置209
11.5.4 系統可靠性的確定方法：控制接口和考慮必要反饋機制211
11.6 多尺度複雜系統的接口212
11.7 未來的挑戰214
參考文獻215
第12章系統可靠性217
12.1 系統可靠性218
12.2 可靠性與失效率218
12.3 機率基本法則220
9.4 自下而上製造和化學的關係149
9.5 自下而上製造和生物學的關係150
9.6 自組裝的物理學151
9.6.1 熱能151
9.6.2 靜電作用151
9.6.3 氫鍵作用152
9.6.4 疏水作用153
9.6.5 范德華力153
9.6.6 聚合物立體排斥153
9.6.7 磁相互作用154
9.7 自組裝與定向組裝155
9.7.1 混合納米製造155
9.7.2 對稱自組裝155
9.7.3 外延定向生長155
9.7.4 場向生長156
9.8 自下而上組裝的例子157
9.8.1 物理化學方法157
9.8.2 生物學方法161
9.9 自下而上組裝的展望165
9.10 總結166
參考文獻167
第3部分 系統工程處理單元
第10章 微觀世界的建模與仿真175
10.1 引言176
10.2 建模和仿真的意義與作用177
10.3 系統工程師如何利用模型和仿真177
10.4 設計過程中建模的傳統作用179
10.5 納米工程師如何使用模型181
10.6 納米系統建模182
10.7 非連續系統的建模和仿真183
10.7.1 從連續到非連續工程系統的過渡183
10.7.2 非連續材料和器件的建模184
10.7.3 工程師需考慮的問題189
10.8 納米系統工程師面臨的建模挑戰190
10.9 建模中，納米尺度和微米尺度在長度和時間上的相互關係190
10.10 輸運機制描述192
10.11 研究納米界面的理論方法194
10.12 自組裝的仿真能力195
10.13 納米器件加工的建模：預測設計、合成、製作和可靠性面臨的問題195
10.14 未來展望197
參考文獻197
第11章 微納尺度下的接口201
11.1 簡介202
11.2 背景203
11.2.1 接口的特性203
11.2.2 基本系統工程中的接口203
11.3 微米納米系統接口的表征方法204
11.3.1 表征納米尺度的分析技術204
11.3.2 納米尺度接口建模206
11.4 獨立微米納米系統實例206
11.4.1 加速度計207
11.4.2 片上實驗室207
11.5 微米納米技術中接口的設計方法：將巨觀接口設計方法套用到微米納米技術中207
11.5.1 定義系統邊界208
11.5.2 定義內、外接口209
11.5.3 確定接口上的功能配置和物理配置209
11.5.4 系統可靠性的確定方法：控制接口和考慮必要反饋機制211
11.6 多尺度複雜系統的接口212
11.7 未來的挑戰214
參考文獻215
第12章系統可靠性217
12.1 系統可靠性218
12.2 可靠性與失效率218
12.3 機率基本法則220
12.4 可靠性的補充法則220
12.5 可靠性計算示例222
12.6 高級系統可靠性的降額設計223
12.7 平均失效間隔時間223
12.8 可靠性提高225
12.9 驗收與加速試驗225
12.10 刪失數據228
12.11 〖JP3〗非參數可靠性：卡普蘭-梅爾(Koplan-Meier)分析228
12.12 使用現代統計軟體進行計算232
12.13 〖WB〗刪失的影響233
12.13.1 例子A：無刪失數據233
12.13.2 例子B：增加兩倍數量的刪失數據234
12.14 一個特殊例子：一個自修復的納米生物材料電子電路234
12.15 總結235
參考文獻236
第13章 從超大規模積體電路到微米納米技術的測試與評估技術的新進展237
13.1 引言238
13.2 系統工程測評238
13.3 測評工程師的作用239
13.4 微米納米技術發展中傳統/經典系統工程的挑戰239
13.5 超大規模集成晶片的發展240
13.6 〖WB〗VLSI晶片設計演變244
13.6.1 單元標準庫244
13.6.2 更複雜超大規模積體電路晶片設計245
13.6.3 VLSI晶片設計的測評問題245
13.6.4 VLSI晶片製造的測評問題246
13.7 自監控型超大規模積體電路和電子系統247
13.8 VLSI晶片設計經驗及微米納米技術測試評估的挑戰247
13.9 總結247
參考文獻248
第14章穩健的微米納米技術項目的開發與實現251
14.1 引言252
14.2 成功的技術開發——企業文化253
14.3 技術開發計畫的實施254
14.4 技術開發計畫的各個階段255
14.5 技術開發管理259
14.5.1 技術規劃259
14.5.2 需求管理259
14.5.3 接口管理260
14.5.4 技術風險管理260
14.5.5 配置管理261
14.5.6 技術數據管理261
14.5.7 技術評估261
14.5.8 技術決策分析261
14.5.9 質量管理261
14.6 微米納米技術開發的系統工程途徑263
14.7 結論265
參考文獻266
第4部分 系統工程套用——面向未來〖ST〗
第15章 下一代納米技術269
15.1 引言270
15.2 系統工程與微米納米技術的未來展望270
15.2.1 微米納米技術系統工程的推動因素271
15.2.2 工程觀點：四代納米技術的套用272
15.3 從機器時代到系統時代的遷移和超越273
15.3.1 系統工程師和帶有技術不確定性的複雜系統274
15.4 從第三代到第四代274
參考文獻275
第16章 生物醫學微系統277
16.1 引言278
16.2 生物醫學微系統的定義278
16.3 生物醫學微系統的設計挑戰280
16.3.1 環境281
12.5 可靠性計算示例222
12.6 高級系統可靠性的降額設計223
12.7 平均失效間隔時間223
12.8 可靠性提高225
12.9 驗收與加速試驗225
12.10 刪失數據228
12.11 〖JP3〗非參數可靠性：卡普蘭-梅爾(Koplan-Meier)分析228
12.12 使用現代統計軟體進行計算232
12.13 〖WB〗刪失的影響233
12.13.1 例子A：無刪失數據233
12.13.2 例子B：增加兩倍數量的刪失數據234
12.14 一個特殊例子：一個自修復的納米生物材料電子電路234
12.15 總結235
參考文獻236
第13章 從超大規模積體電路到微米納米技術的測試與評估技術的新進展237
13.1 引言238
13.2 系統工程測評238
13.3 測評工程師的作用239
13.4 微米納米技術發展中傳統/經典系統工程的挑戰239
13.5 超大規模集成晶片的發展240
13.6 〖WB〗VLSI晶片設計演變244
13.6.1 單元標準庫244
13.6.2 更複雜超大規模積體電路晶片設計245
13.6.3 VLSI晶片設計的測評問題245
13.6.4 VLSI晶片製造的測評問題246
13.7 自監控型超大規模積體電路和電子系統247
13.8 VLSI晶片設計經驗及微米納米技術測試評估的挑戰247
13.9 總結247
參考文獻248
第14章穩健的微米納米技術項目的開發與實現251
14.1 引言252
14.2 成功的技術開發——企業文化253
14.3 技術開發計畫的實施254
14.4 技術開發計畫的各個階段255
14.5 技術開發管理259
14.5.1 技術規劃259
14.5.2 需求管理259
14.5.3 接口管理260
14.5.4 技術風險管理260
14.5.5 配置管理261
14.5.6 技術數據管理261
14.5.7 技術評估261
14.5.8 技術決策分析261
14.5.9 質量管理261
14.6 微米納米技術開發的系統工程途徑263
14.7 結論265
參考文獻266
第4部分 系統工程套用——面向未來〖ST〗
第15章 下一代納米技術269
15.1 引言270
15.2 系統工程與微米納米技術的未來展望270
15.2.1 微米納米技術系統工程的推動因素271
15.2.2 工程觀點：四代納米技術的套用272
15.3 從機器時代到系統時代的遷移和超越273
15.3.1 系統工程師和帶有技術不確定性的複雜系統274
15.4 從第三代到第四代274
參考文獻275
第16章 生物醫學微系統277
16.1 引言278
16.2 生物醫學微系統的定義278
16.3 生物醫學微系統的設計挑戰280
16.3.1 環境281
16.3.2 能源285
16.3.3 通信287
16.3.4 加工288
16.4 生物醫療感測器微系統實例290
16.4.1 神經接口290
16.4.2 膠囊內窺鏡和消化道(GI)感測293
16.4.3 原位血壓監測294
16.5 小結295
參考文獻295
第17章〖KG1〗自組裝系統的穩定性和不確定度299
17.1 引言300
17.2 接受不確定度301
17.3 反饋與控制302
17.4 量化自組裝中的非線性度303
17.5 隨機條件下設計自組裝系統305
17.6 分子與計算的共生現象306
17.7 小結308
參考文獻308
第18章 機械演化在微米納米技術未來預測中的作用311
18.1 引言312
18.2 交匯點313
18.3 熵分配314
18.4 信息和熵318
18.5 機械演化321
18.6 熵增率與背景熵324
18.7 可持續性328
18.8 人機一體化331
18.9 小結335
18.10 致謝335
參考文獻336
內容簡介339
16.3.3 通信287
16.3.4 加工288
16.4 生物醫療感測器微系統實例290
16.4.1 神經接口290
16.4.2 膠囊內窺鏡和消化道(GI)感測293
16.4.3 原位血壓監測294
16.5 小結295
參考文獻295
第17章〖KG1〗自組裝系統的穩定性和不確定度299
17.1 引言300
17.2 接受不確定度301
17.3 反饋與控制302
17.4 量化自組裝中的非線性度303
17.5 隨機條件下設計自組裝系統305
17.6 分子與計算的共生現象306
17.7 小結308
參考文獻308
第18章 機械演化在微米納米技術未來預測中的作用311
18.1 引言312
18.2 交匯點313
18.3 熵分配314
18.4 信息和熵318
18.5 機械演化321
18.6 熵增率與背景熵324
18.7 可持續性328
18.8 人機一體化331
18.9 小結335
18.10 致謝335
參考文獻336
內容簡介339
