后摩爾定律時(shí)代：終于跨越鴻溝？

　　在20nm制程前期，是否有聽(tīng)過(guò)“摩爾定律終將失效”、“傳統(tǒng)2D縮放在先進(jìn)制程是行不通的”這些論述?但在實(shí)際中，又看到了什么呢?事實(shí)與這些預(yù)測(cè)大相徑庭。

　　可遵循2D電晶體縮放是一種保守的方法。對(duì)于那些有意義的設(shè)計(jì)類型，只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，公司都會(huì)繼續(xù)沿用。

　　3D-IC已在特殊應(yīng)用中取得了初步成功，但隨后就深陷Geoffrey A. Moore在Inside the Tornado中描述的技術(shù)采用生命周期的“鴻溝”。

　　對(duì)3D-IC的共識(shí)是其進(jìn)入了摩爾技術(shù)采用生命周期的鴻溝。

　　Samsung、Hynix和Micron創(chuàng)建了混合存儲(chǔ)器立方聯(lián)盟，其主要目的是建立并啟用混合存儲(chǔ)器立方。立方是一個(gè)創(chuàng)新的DRAM存儲(chǔ)器架構(gòu)，將高速邏輯制程技術(shù)與一疊矽通孔(TSV)粘合存儲(chǔ)器芯片結(jié)合。

　　許多公司正在進(jìn)行基于矽的CMOS圖像感測(cè)器的開(kāi)發(fā)，其將可用于大量潛在應(yīng)用中，包括指紋圖案成像、生物傳感，以及電子快門(mén)控制。通過(guò)光子和電子的密集集成，在單一芯片上微型化復(fù)雜光子功能，從而使光子器件在大型寫(xiě)入領(lǐng)域具有納米級(jí)精度，實(shí)現(xiàn)真正的大規(guī)模光子積體電路。

　　可以從這些早期市場(chǎng)應(yīng)用中得出一些有趣的結(jié)論。圍繞3D-IC的最初炒作是其提供了一種方法，通過(guò)將電晶體封裝得更緊密并在相鄰芯片上進(jìn)行精細(xì)邏輯分區(qū)，進(jìn)而繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的縮放途徑。即使在今天，早期市場(chǎng)應(yīng)用也還未實(shí)現(xiàn)這一方法。這些2.5/3D-IC應(yīng)用使用粗略設(shè)計(jì)分區(qū)，并通過(guò)更緊密的電晶體封裝獲得速度之外的其他優(yōu)勢(shì)。3D-IC為這些早期應(yīng)用帶來(lái)了實(shí)際價(jià)值，但并未如大家預(yù)測(cè)的那樣解決摩爾定律的縮放問(wèn)題。

　　是什么因素導(dǎo)致3D-IC至今無(wú)法跨越鴻溝或脫離幻滅低谷期?看來(lái)原因主要有幾點(diǎn)：開(kāi)始用力太猛;過(guò)于干擾目前的方法;缺少吸引力和客戶口碑，以及成本。在技術(shù)采用生命周期中，早期采用者(如技術(shù)愛(ài)好者和有遠(yuǎn)見(jiàn)者)力爭(zhēng)成為首個(gè)采用新技術(shù)之人，并將其作為一種手段，以此掙脫傳統(tǒng)方法，進(jìn)而創(chuàng)造引人注目的競(jìng)爭(zhēng)力/業(yè)務(wù)差距。

　　相反，在主流市場(chǎng)上，實(shí)用主義者出于自身考慮，對(duì)新技術(shù)并不著迷。他們更喜歡對(duì)自己的制程、流程和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)。他們希望看到同行企業(yè)令人信服的成功案例以及市場(chǎng)領(lǐng)先供應(yīng)商提供的解決方案，他們想要一個(gè)保守中具有商業(yè)意義的解決方案。

　　TSMC基于矽仲介層的2.5D-IC CoWoS參考流程以及GlobalFoundries的同類產(chǎn)品和領(lǐng)先的外包裝配和測(cè)試(OSAT)廠是很有趣的初步嘗試，可以創(chuàng)建主流市場(chǎng)更能接受的解決方案。早期使用者采用這些基于矽仲介層的高級(jí)封裝在市場(chǎng)上已取得了一些成績(jī)。但據(jù)目前所知，受限于仲介層的成本，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行廣泛部署。這個(gè)成本問(wèn)題可以簡(jiǎn)單歸結(jié)為仲介層成為必須使用傳統(tǒng)晶圓光刻工藝制造的另一個(gè)芯片。

　　低成本的解決方案可能改變游戲規(guī)則，而且有人可能會(huì)采用業(yè)界領(lǐng)先公司提供的扇出晶圓級(jí)封裝(FOWLP)。據(jù)伯恩斯坦研究公司透露，TSMC有望將集成扇出(InFO)技術(shù)應(yīng)用到批量生產(chǎn)中，是TSMC的FOWLP變型。

　　伯恩斯坦的Mark Li講述了這種新封裝方法的一些優(yōu)勢(shì)：InFO刪去了封裝中的基底，因此手機(jī)SoC的厚度從1 mm降到0.8 mm或更低。根據(jù)Li的說(shuō)法，縮短邏輯芯片和印刷電路板之間的距離，可以加快散熱、獲得較高的最大容許功耗，也可能提供20%的性能(即使有功率損耗)。

　　據(jù)伯恩斯坦預(yù)測(cè)，如果這項(xiàng)技術(shù)取得市場(chǎng)上的成功，可能會(huì)成為使3D-IC跨越鴻溝進(jìn)入主流市場(chǎng)的重大事件。引進(jìn)這一技術(shù)，通過(guò)業(yè)界領(lǐng)先公司引人注目的成功案例和市場(chǎng)領(lǐng)先供應(yīng)商的整套解決方案可打消典型“實(shí)用主義者”的所有顧慮?；煊秒[喻(或模式，因情況而異)來(lái)說(shuō)，如果3D-IC最終進(jìn)入光明復(fù)甦期并沖擊主流市場(chǎng)，2016年應(yīng)是奮進(jìn)的一年。