隨著摩爾定律臨近極限,先�(jìn)封裝已成為提升芯片性能的重要路徑之一。而近年來(lái),三維IC和小芯片技�(shù)成為�(yè)界熱門話題,吸引了各大芯片廠商紛紛布局。在2022廣東省半�(dǎo)體產(chǎn)�(yè)技�(shù)峰會(huì)上,香港�(yīng)用科技研究院(以下�(jiǎn)稱:香港�(yīng)研院)高�(jí)總監(jiān)史訓(xùn)清博士作了三維集成及互聯(lián)主題�(bào)告,分享了三維集成及互聯(lián)技�(shù)的發(fā)展趨�(shì)及技�(shù)挑戰(zhàn),以及香港應(yīng)研院在該技�(shù)上的研發(fā)情況�
香港�(yīng)用科技研究院高�(jí)總監(jiān)史訓(xùn)清博士在線演�
史訓(xùn)清表示,三維IC和小芯片技�(shù)是當(dāng)前半�(dǎo)體領(lǐng)域最熱的話題。目前各大廠商為�(yīng)�(duì)�5G、人工智能、自�(dòng)駕駛以及元宇宙等�(yīng)用的�(fā)展新�(jī)遇,更熱衷于通過(guò)先�(jìn)的小芯片封裝技�(shù),以加強(qiáng)其芯片計(jì)算能力及支持芯片異構(gòu)集成,實(shí)�(xiàn)成本與性能的雙提升。不�(guò),他�(rèn)為,“目前很多所謂三維IC技�(shù),嚴(yán)格來(lái)�(shuō)仍然�2.5D,并不是3D的。真正的三維IC技�(shù),應(yīng)該是把MEMS、Memory、Logic放置在一�(gè)芯片上�”
“目前三維IC技�(shù)主要�(yīng)用于跟高性能�(jì)算相�(guān)的CPU、GPU和NPU,可以把一些驅(qū)�(dòng)芯片通過(guò)載板和第三代半導(dǎo)體器件,利用模組集成或被�(dòng)的器件集成,再加上一些傳感器件,形成一�(gè)三維集成的小芯片系統(tǒng)�”史訓(xùn)清表示�
史訓(xùn)清表示,小芯片的三維互聯(lián)技�(shù)�(yōu)�(shì)主要體現(xiàn)在:一是可以大幅提高大型芯片的良率。通過(guò)小芯片設(shè)�(jì),則可將超大型的芯片按照不同的功能模塊切割成�(dú)立的小芯片,�(jìn)行分開制造,這樣就可以有效改善良率,同時(shí)降低生產(chǎn)成本;二是可以降低設(shè)�(jì)的復(fù)雜度和設(shè)�(jì)成本;三是降低芯片制造的成本,將系統(tǒng)芯片�(jìn)行小芯片�(shè)�(jì)之后,不同的芯粒可以根據(jù)需要來(lái)選擇合適的工藝,�(lái)分開制造,然后再通過(guò)先�(jìn)封裝技�(shù)�(jìn)行組裝,不需要全部都采用先�(jìn)的工藝在一塊晶圓上�(jìn)行一體化制造,這樣可以極大的降低芯片的制造成本;四是可以滿足多樣化市�(chǎng)需求,特別是滿足應(yīng)用端�(duì)定制芯片的需求�
史訓(xùn)清表示,TSV技�(shù)是三維互�(lián)中的一�(gè)非常重要的技�(shù)。他介紹,TSV技�(shù)主要有深硅刻蝕形成微孔絕緣層/阻擋�/種子層的沉積、深孔填充、化�(xué)�(jī)械拋光、晶圓減薄、再分布線制備等工藝技�(shù)�
他特別提到,TSV微孔的填充技�(shù)是三維集成的�(guān)鍵技�(shù),也是難度較大的一�(gè)�(huán)節(jié),TSV填充效果直接�(guān)系到集成技�(shù)的可靠性和良率等問(wèn)題,而高的可靠性和良率�(duì)于三維TSV堆疊集成�(shí)用化是至�(guān)重要的。他表示,微孔的填充�(huì)受到很多因素的影響,比如受到很多電化�(xué)高分子材料分子以及一些物理參�(shù)的影響�
怎么解決這�(gè)�(wèn)題呢?史�(xùn)清表示,�(xiàn)在比較熱門的技�(shù)是用AI技�(shù)。他表示,香港應(yīng)研院十幾年前就開始做這方面的嘗試,利用軟件做虛擬�(shè)�(jì),需要從物理、化�(xué)、流體力�(xué)等各�(gè)層面做全面考慮,然后再回到基于材料的開�(fā),選用高分子�(jié)�(gòu)�(jìn)行相�(guān)的結(jié)�(gòu)合成,然后對(duì)工藝本身�(jìn)行工藝仿真,�(jìn)而找到最�(yōu)化的工藝參數(shù),最后形成無(wú)缺陷的填充�
另外,史�(xùn)清介紹,在基片減薄過(guò)程中保持良好的完整性,避免裂紋�(kuò)展是TSV工藝�(guò)程中的另一�(gè)難點(diǎn)�
他也介紹,針�(duì)三維互聯(lián)芯片技�(shù),香港應(yīng)研院正�(jìn)一步開�(fā)相關(guān)的材料和工藝,既可以做垂直互�(lián),也可以做水平互�(lián),還可以做各種類的三維互�(lián),且開發(fā)出了自有知識(shí)�(chǎn)�(quán)的材料工藝,�(yīng)用在不同的產(chǎn)品上,包括汽車MEMS、CIS,�(jìn)而幫助一些企�(yè)開發(fā)三維的集成技�(shù)�
2022廣東省半�(dǎo)體產(chǎn)�(yè)技�(shù)峰會(huì)錄播
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