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[導(dǎo)讀]TSV為直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封裝技術(shù), 是一種能讓3D封裝遵循摩爾定律(Moore's Law)演進(jìn)的互連技術(shù),其設(shè)計概念是來自于印刷電路板(PCB)多層化的設(shè)計,TSV可像三明治一樣堆棧數(shù)片芯片,是一種可以電力


TSV為直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封裝技術(shù), 是一種能讓3D封裝遵循摩爾定律(Moore's Law)演進(jìn)的互連技術(shù),其設(shè)計概念是來自于印刷電路板(PCB)多層化的設(shè)計,TSV可像三明治一樣堆棧數(shù)片芯片,是一種可以電力互相連接的三次元堆棧封裝(Stack Package),TSV使2D平面芯片配置技術(shù)演進(jìn)至3D堆棧技術(shù),并且已經(jīng)開始在生產(chǎn)在線運(yùn)作。

TSV 立體堆棧技術(shù),包含晶圓的薄化、鉆孔、以導(dǎo)電材質(zhì)填孔、晶圓連接等,將所有芯片結(jié)合為一。

TSV 的芯片堆棧并非打線接合(Wire Bonding)的方式,而是在芯片鉆出小洞,從底部填充入金屬,作法是在每一個硅晶圓上以蝕刻或雷射方式鉆孔(via),使其能通過每一層芯片,再以導(dǎo)電材料如銅、多晶硅、鎢等物質(zhì)填滿,而形成一通道道(即內(nèi)部接合線路)來做連接的功能,最后則將晶圓或晶粒薄化再加以堆棧、結(jié)合(Bonding),作為芯片間傳輸電訊號用之堆棧技術(shù)。

TSV技術(shù)讓連接線也可在芯片中間,并不局限于芯片周圍,使得內(nèi)部連接路徑更短,相對使芯片間的傳輸速度更快、噪聲小、效能更佳,同時可達(dá)到高密度構(gòu)裝,并可應(yīng)用于異質(zhì)芯片堆棧,如模擬及數(shù)字、硅基及三五族、內(nèi)存與射頻等。

TSV的立體互連技術(shù)比打線接合具有更短的互連路徑、更低的電阻與電感,以及更有效率地傳遞訊號與電力,還擁有不限制裸晶堆棧數(shù)量等優(yōu)勢,CMOS Sensor、內(nèi)存已在采用TSV 技術(shù),未來基頻、射頻、處理器等應(yīng)用趨勢愈來愈明顯。

TSV 制程包括了先鉆孔及后鉆孔,后鉆孔的挑戰(zhàn)性較低應(yīng)該先被應(yīng)用于市場上,其構(gòu)造較大也較容易制成,對于市面上SiP(System in a Package)或其他應(yīng)用有較高度的連結(jié)性,因此是封裝業(yè)較為熱門的研發(fā)領(lǐng)域。

而先鉆孔制程中,通道完成于任何半導(dǎo)體制程前,因此更有技術(shù)上的挑戰(zhàn),其制程構(gòu)造也是更多方面的,如通道形成技術(shù)困難,不管從蝕刻鉆孔、加入適當(dāng)絕體,以及植入及電鍍金屬物質(zhì)等。但先鉆孔具備高傳輸(I/O),使許多業(yè)者對先鉆孔有高度的期望。

根據(jù)全球主要DRAM廠商在TSV技術(shù)之藍(lán)圖規(guī)劃來看,Elpida的TSV是從2004年透過日本新能源工業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)(NEDO)協(xié)助下進(jìn)行TSV技術(shù)開發(fā),并且在2006年時參與了由日本的ASET執(zhí)行的一項NEDO項目,與NEC、OKI共同開發(fā)出采用TSV技術(shù)堆棧8顆128Mb的DRAM架構(gòu),根據(jù)Elpida的時程規(guī)劃,將于2010年左右開始提供TSV技術(shù)的DRAM量產(chǎn)服務(wù);在Samsung的發(fā)展部份,Samsung延續(xù)2006年4月所發(fā)布的WSP NAND Flash技術(shù)應(yīng)用,而在2007年4月公布其以WSP技術(shù)應(yīng)用在DRAM的產(chǎn)品,共堆棧了4顆512Mb的DRAM芯片;而在量產(chǎn)時程的規(guī)劃方面,Samsung則預(yù)計在2009~2010年間較有可能推出TSV的DRAM量產(chǎn)服務(wù)。另外Hynix與Micron的規(guī)劃部份,則分別預(yù)計于2009年與2010年起,提供TSV技術(shù)的DRAM量產(chǎn)服務(wù)。

2010年6月21日, Elpida、聯(lián)電與力成三方攜手合作,針對包括28奈米先進(jìn)制程,進(jìn)行3D IC整合開發(fā)。這項技術(shù)就是采用Elpida的TSV開發(fā)DRAM技術(shù),結(jié)合聯(lián)電的先進(jìn)邏輯技術(shù)優(yōu)勢,以及力成的封裝技術(shù),共同開發(fā)Logic+DRAM的3D IC完整解決方案,計劃于2012年開始量產(chǎn)。



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