SEMICON:更小更快更省电!3DIC箭在弦上

2012-09-07 12:44:26来源: 精实新闻 关键字:更小更快更省电  3DIC
   
为了满足云端时代更加庞大的资料传输需求,对于晶片更小、更快、更省电的需求,正持续推动3D IC发展,并成为引领半导体产业从“延伸摩尔定律”迈向“超越摩尔定律”的关键技术;然而,尽管3DIC技术已经箭在弦上,却仍有包括成本偏高、技术标准化、生态系建置、以及商业模式等门槛待克服。目前虽仅部分厂商小量导入2.5D、3DIC的生产,业界一般认为,2.5D与3DIC真正放量的时间点约将落在2014-2015年间。

台湾半导体设备与材料大展(SEMICON Taiwan 2012)今年已第6度举办3DIC技术论坛,日月光 (2311)研发中心副总经理洪志斌指出,随着科技演进,消费者对于行动运算装置与技术的依赖正与日俱增,未来将浮现的更大量传输、运算需求,已非现有的平面IC可满足。洪志斌表示,下一个世代的行动运算装置晶片效能势必要提升、耗电量更须减少,才能进一步服膺“远端”与“行动”的趋势,而这正是推升3DIC技术发展的原始动能。

3DIC概念源于PoP(堆叠式封装层叠)技术,是将多个逻辑IC、记忆体IC、可程式逻辑IC透过矽钻孔(TSV)以立体形式堆叠,在晶片内部形成电路通道,可容许目前的系统晶片(SoC)功能进一步演化为系统级晶片封装(SiP),在单一3DIC内即可完成极复杂的运算工作,将晶片效能再往上推进。同时,由于3DIC减少了不同逻辑IC间的并联功耗,运作上更为省电,也符合行动运算与云端时代的需求。

以120Gbps的DDR3记忆体晶片为例,经过3D堆叠处理的记忆体单晶片,频宽将可增加15%、然而功耗却省去70%,此一数字对电子产业而言无疑具备极大的吸引力。而在逻辑IC方面,Xilinx资深副总Vincent Tong则指出,以2.5D矽中介层(interposer)封装的多颗逻辑晶片,目前已经能做到在相同功耗之下,运作效能达传统并联式封装的10倍之谱。

Vincent Tong表示,云端与行动时代永无止尽的资料传输需求、以及现有的2D技术引脚数(I/O)限制,无疑是催化3DIC技术发展的两大引擎。然而,就3DIC的技术门槛而言,Vincent Tong直指,3DIC最上层连结的微凸块 (microbumping)与TSV钻孔精密度仍有待提升,同时晶片内的散热问题(Thermal concern)、电磁噪讯(Noise)问题,亦需靠新一代材料解决,同时,由于3DIC单晶片成本高昂,测试端的探针卡标准也必须随之演进,以确保晶片良率,业界目前正倾尽全力推动相关技术的发展,只要成本效益达到一定水准,2.5D与3DIC时代就将正式来临。另一方面,洪志斌也指出,无论是晶圆厂、封测厂建置3DIC的制造与封装产能,其实都是为IC设计厂与IDM厂客户“提供更多元的设计工具”。洪志斌表示,目前2.5D、3DIC多聚焦于行动通讯应用,然而就先进制程技术的核心意义来看,更在于IC供应商在设计端如何透过新的技术与思维,开发出更多元的晶片面貌,带动电子产业与科技文明的进一步演化。值得注意的是,3DIC虽说是箭在弦上,从2007年以来即攫获业界目光,但经过5、6年“只闻楼梯响”的阶段,却仍有成本偏高、技术标准化、生态系建置、以及商业模式等门槛待克服。随着技术门槛的克服,Yole Développement评估,较高阶的记忆体加逻辑IC将成为3D晶片技术的最主要采用者,同时在2014-2016年间可望见到3D系统级封装(3D SiP)晶片现身,而预估到2017年,采TSV技术的晶圆出货量将占整个半导体市场的9%比重。 

关键字:更小更快更省电  3DIC

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0907/article_15166.html
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