2.5D IC封裝超越摩爾定律，改變游戲規(guī)則

　　近日，有兩家公司同時(shí)發(fā)布了在芯片封裝方面的革命性突破：一個(gè)是意法半導(dǎo)體宣布將硅通孔技術(shù)(TSV)引入MEMS芯片量產(chǎn)，在意法半導(dǎo)體的多片MEMS產(chǎn)品(如智能傳感器、多軸慣性模塊)內(nèi)，硅通孔技術(shù)以垂直短線方式取代傳統(tǒng)的芯片互連線方法(無需打線綁定)，在尺寸更小的產(chǎn)品內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的集成度和性能。另一個(gè)則是賽靈思宣布通過堆疊硅片互聯(lián) (SSI) 技術(shù)，將四個(gè)不同 FPGA 芯片在無源硅中介層上并排互聯(lián)，結(jié)合TSV技術(shù)與微凸塊工藝，構(gòu)建了相當(dāng)于容量達(dá)2000萬門ASIC的可編程邏輯器件。雖然同樣是基于TSV技術(shù)，前一種垂直堆疊業(yè)界稱為3D封裝;后一種互聯(lián)堆疊稱為2.5D封裝。這兩種不同TSV封裝技術(shù)的成功量產(chǎn)商用，將會(huì)帶來一種新的游戲規(guī)劃——在摩爾定律越來越難走、新的半導(dǎo)體工藝邁向2xnm越來越昂貴的今天，封裝上的革命已是一種最好的超越對(duì)手的方式。

　　這里要解釋一下為什么一個(gè)是3D封裝，一個(gè)叫2.5D封裝。“目前業(yè)界已達(dá)成一個(gè)觀點(diǎn)，3D是指垂直的堆疊，把多顆主動(dòng)IC用微凸快(micropum)和硅通孔技術(shù)連在一起，微凸快是一種新興技術(shù)，中間有非常多的挑戰(zhàn)。比如兩個(gè)硅片之間有應(yīng)力，舉例來說，兩個(gè)芯片本身的膨脹系數(shù)有可能不一樣，中間連接的微凸快受到的壓力就很大，一個(gè)膨脹快，一個(gè)膨脹慢，會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。第二，硅通孔也會(huì)有應(yīng)力存在，會(huì)影響周圍晶體管的性能。第三是熱管理的挑戰(zhàn)，如果兩個(gè)都是主動(dòng)的IC，散熱就成為很大的問題。所以對(duì)于真正的3D封裝，行業(yè)需要解決上面三個(gè)重要挑戰(zhàn)。” 賽靈思公司全球高級(jí)副總裁，亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人解釋，“目前能實(shí)現(xiàn)3D封裝的只是Memory芯片。意法半導(dǎo)體的MEMS能實(shí)現(xiàn)3D封裝，因?yàn)樗媾R的發(fā)熱等問題小一些，但對(duì)于移動(dòng)終端來說，器件尺寸會(huì)大大減小，這也是一個(gè)趨勢。從目前掌握的情況看，要實(shí)現(xiàn)不同的復(fù)雜邏輯IC之間的真正3D封裝，至少還需要2-3年的時(shí)間。”

　　他接著解釋 2.5D的方式：“我們聯(lián)合TSMC和Amkor等產(chǎn)業(yè)鏈伙伴，采用的2.5D方式，多顆主動(dòng)IC并排放到被動(dòng)的介質(zhì)上。因?yàn)楣柚薪閷邮潜粍?dòng)硅片，中間沒有晶體管，不存在TSV應(yīng)力以及散熱問題。通過多片F(xiàn)PGA的集成，容量可以做到很大，避開新工藝大容量芯片的良率爬坡期，并因?yàn)楸苊饬硕嗥現(xiàn)PGA的I / O互連而大幅降低功耗，比如此次我們推出的集成四片F(xiàn)PGA的Virtex-7 2000T功耗小于20W，容量相當(dāng)于ASIC的2000萬門。如果是4個(gè)單片F(xiàn)PGA分開采用，加起來的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)，可能會(huì)是幾倍的數(shù)值。”