3D芯片堆疊技術(shù)現(xiàn)狀

　　不過TSV技術(shù)面臨的主要問題之一是缺乏業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。去年12月份，SEMI聯(lián)盟組織開始在這方面有所行動(dòng)，他們成立了一個(gè)三維堆疊集成電路標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(Three-Dimensional Stacked Integrated Circuits (3DS-IC) Standards Committee)。

　　為了廣泛獲取業(yè)界的支持，并確定需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的項(xiàng)目。SEMI組織正與Sematch展開合作，合作的內(nèi)容是確定未來一段時(shí)間內(nèi)3D芯片堆疊技術(shù)的應(yīng)用方向。Sematech組織的成員眾多，包括Globalfoundries, 惠普, IBM, Intel, 三星以及聯(lián)電等，其它支持該3DS-IC標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的公司還有Amkor, ASE, IMEC, ITRI, Olympus, 高通, Semilab, 東電電子以及賽靈思.

　　該三維堆疊集成電路標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成立的初期將包含三個(gè)工作組：

　　1-晶圓對(duì)鍵合(Bonded Wafer Pair (BWP) )工作組：這個(gè)工作組的任務(wù)是為BMP有關(guān)的技術(shù)訂立標(biāo)準(zhǔn)，工作組將以剛剛成文的SEMI M1標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)M1的標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是為拋光處理后單晶硅晶圓片的尺寸，物理性能以及量測(cè)方法進(jìn)行新的規(guī)定，以便為TSV技術(shù)打下基礎(chǔ))為起點(diǎn)開展工作，該工作組的領(lǐng)軍人將是Sematech聯(lián)盟;

　　2-量檢驗(yàn)工作組：顧名思義，該工作組的目標(biāo)是為3DS-IC項(xiàng)目制定必要的量測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)工作組由Semilab牽頭負(fù)責(zé);

　　3-薄化載體晶圓工作組：載體晶圓的作用是作為3D堆疊芯片的襯底，工作組的目標(biāo)是為薄化載體晶圓制定適于3DS-IC使用的新標(biāo)準(zhǔn)，該工作組由高通領(lǐng)銜。

　　除此之外，還有另外一個(gè)工作組也已經(jīng)在組建的過程中，該工作組將專注于“堆疊制程用單片晶圓技術(shù)”，該工作組將由應(yīng)用材料公司領(lǐng)銜。

　　SEMI組織還透露本周早些時(shí)候3DS-IC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)召開了一次會(huì)議，會(huì)議的主題是開始為3DS-IC用晶圓片制訂晶圓片參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)草案則將于明年早些時(shí)候出爐。

　　另外，去年Sematech組織還宣布建成了首個(gè)300mm規(guī)格3DIC試產(chǎn)產(chǎn)線，該產(chǎn)線建在紐約州立大學(xué)納米科學(xué)與工程學(xué)院下屬的奧爾巴尼納米技術(shù)研究中心內(nèi)。參與Sematech 3D芯片堆疊技術(shù)項(xiàng)目的公司/單位有Globalfoundries,惠普, IBM, Intel,三星，臺(tái)積電，聯(lián)電以及紐約州立大學(xué)。

　　據(jù)Sematech高管Sitaram Arkalgud透露，該產(chǎn)線設(shè)立的主要目的是為Wide I/O產(chǎn)品研發(fā)出一套“參考工藝流程”，所用的TSV結(jié)構(gòu)寬度為5微米，深度則為500微米。

　　席卷全球的3DIC熱潮：

　　另外一方面，去年由Sematech，SIA(Semiconductor Industry Association)以及SRC(Semiconductor Research Corp.)三大組織牽頭，啟動(dòng)了另外一項(xiàng)與3D芯片堆疊技術(shù)有關(guān)的研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目標(biāo)主要是為可應(yīng)用于多種場(chǎng)合的異質(zhì)結(jié)構(gòu)3D芯片互聯(lián)技術(shù)制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。目前加入這個(gè)項(xiàng)目的成員有ADI, Altera, LSI, 安森美和高通。

　　對(duì)3D芯片堆疊而言，晶圓鍵合技術(shù)所起到的作用非常關(guān)鍵。根據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)的預(yù)計(jì)，2012年后應(yīng)用的TSV穿硅互聯(lián)結(jié)構(gòu)中的微過孔直徑將被控制在0.8-4.0微米之間。

　　美國Sematech組織在歐洲的對(duì)手IMEC也在積極研制與3D芯片堆疊有關(guān)的技術(shù)。本月早些時(shí)候，Cascade Microtech公司和IMEC宣布將就3DIC的測(cè)試方法研制項(xiàng)目進(jìn)行合作。兩家公司將在3D TSV技術(shù)所用的量測(cè)方法方面展開緊密合作，并宣稱將在3DIC用研發(fā)及產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域走在全球前列。

　　另外，法國的CEA-Leti也已經(jīng)開始啟動(dòng)基于300mm晶圓規(guī)格的3DIC試產(chǎn)項(xiàng)目。CEA-Leti與意法半導(dǎo)體之間合作密切，同時(shí)他們還計(jì)劃與另一家硅中間互連層的廠商 Shinko Electric Industries公司展開合作。

　　亞洲方面，新加坡微電子所( Institute of Microelectronics (IME))最近也組建了一個(gè)與3D堆疊技術(shù)有關(guān)的聯(lián)盟組織，臺(tái)灣工研院(ITRI)也組建了一個(gè)類似的聯(lián)盟組織，其成員數(shù)達(dá)到了22家公司，包括聯(lián)電，思科，日月光等。

　　去年，爾必達(dá)，力成科技及聯(lián)電三家公司還宣布將合作開展基于28nm節(jié)點(diǎn)制程的3D芯片堆疊技術(shù)的研發(fā)。

　　賽靈思的FPGA 3D堆疊技術(shù)

　　最后，賽靈思則在去年宣布推出可將多塊FPGA核心通過3D堆疊技術(shù)集成在單片封裝中的技術(shù)，并將把這種技術(shù)應(yīng)用在其28nm制程7系列FPGA產(chǎn)品上。有關(guān)的產(chǎn)品定于今年下半年上市。

　　另：

　　A5芯片側(cè)面肉眼可見上下層芯片的分界結(jié)構(gòu)

　　蘋果A4/A5處理器雖然也使用了類似3D芯片堆疊的技術(shù)，但并沒有使用TSV和Interposer結(jié)構(gòu)，而是采用如上圖所示的結(jié)構(gòu)，直接通過Microbump實(shí)現(xiàn)內(nèi)存芯片與邏輯芯片的互聯(lián)。