《台积电完成首颗3D封装,继续领先业界》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2019-04-24
  • 台积电完成全球首颗 3D IC 封装,预计将于 2021 年量产。

    台积电此次揭露 3D IC 封装技术成功,正揭开半导体制程的新世代。目前业界认为,此技术主要为是为了应用在 5 纳米以下先进制程,并为客制化异质芯片铺路,当然也更加巩固苹果订单。

    台积电近几年推出的 CoWoS 架构及整合扇出型封状等原本就是为了透过芯片堆栈摸索后摩尔定律时代的路线,而真正的 3D 封装技术的出现,更加强化了台积电垂直整合服务的竞争力。尤其未来异质芯片整合将会是趋势,将处理器、数据芯片、高频存储器、CMOS 影像感应器与微机电系统等整合在一起。

    封装不同制程的芯片将会是很大的市场需求,半导体供应链的串联势在必行。所以令台积电也积极投入后端的半导体封装技术,预计日月光、矽品等封测大厂也会加速布建 3D IC 封装的技术和产能。不过这也并不是容易的技术,需搭配难度更高的工艺,如硅钻孔技术、晶圆薄化、导电材质填孔、晶圆连接及散热支持等,将进入新的技术资本竞赛。

    台积电总裁魏哲家表示,尽管半导体处于淡季,但看好高性能运算领域的强劲需求,且台积电客户组合将趋向多元化。不过目前台积电的主要动能仍来自于 7 纳米制程,2020 年 6 纳米才开始试产,3D 封装等先进技术届时应该还只有少数客户会采用,业界猜测苹果手机处理器应该仍是首先引进最新制程的订单。更进一步的消息,要等到 5 月份台积大会时才会公布。

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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-04-21
    • 在用于个人电脑和高性能服务器的尖端半导体开发方面,3D堆叠技术的重要性正在提高。 在通过缩小电路线宽提高集成度的微细化速度放缓的背景下,3D技术将承担半导体持续提高性能的作用。 微细化技术持续发展 英特尔1971年发布的首款CPU的元件数仅有约2300个;而苹果最新发布的M1芯片元件数达到160亿个,增至约700万倍。 但是,进入2010年代后,线宽接近原子的尺寸,微细化的速度开始放缓。 在此情况下,受到关注的是将多枚芯片纵向堆叠的3D以及横向排列连接的技术,可以不依赖微细化提高半导体的功能。 目前,由于摩尔定律的限制,在提高芯片性能的方向上,研发人员开辟了另外一个新的路径,即利用3D技术通过有效堆叠多个芯片来提高半导体的综合性能。 法国调查公司Yole预测称,包括3D等技术在内的尖端半导体封装的2026年市场规模将增至2021年的1.5倍,达到519亿美元。 随着技术创新,半导体领域将诞生新的火车头,相关市场也有望扩大。 3D堆叠技术出现的原因 现代芯片的功能越来越复杂,芯片尺寸也越来越大,导致工艺技术越来越复杂,由此带来了成本问题:不但制造成本高,设计成本也越来越高。 为了应对这个问题,很多人想到了使用模块化设计方法,即把功能块分离成小型模块,做成一个个高良率、低成本的芯粒,然后根据需要灵活组装起来,即把芯片合理剪裁到各种不同的应用。 而传统的3D IC技术则是将多块芯片堆叠在一起,并使用TSV技术将不同的芯片做互联。 目前,3D IC主要用在内存芯片之间的堆叠架构和传感器的堆叠,而2.5D技术则已经广泛应用在多款高端芯片组中。 现在,抓住先进封装和3D集成提供的机会,芯粒为安全可靠的电子系统设计开辟了新的领域。 通过调整放置在一个芯片封装中的芯粒数量,就可以创建不同规模的系统,大大提升了系统设计的灵活性和可扩展性,同时也大大降低了研发成本,缩短了研发周期。 总体上看,3D堆叠技术在集成度、性能、功耗等方面更具优势,同时设计自由度更高,开发时间更短,是各封装技术中最具发展前景的一种。 当前,随着高效能运算、人工智能等应用兴起,加上用于提供多个晶圆垂直通信的TSV技术愈来愈成熟,可以看到越来越多的CPU、GPU和存储器开始采用3D堆叠技术。 国际大厂们之间的3D堆叠大战 •AMD:AMD宣布全面推出世界首款采用3D芯片堆叠的数据中心CPU,即采用AMD 3D V-Cache技术的第三代AMD EPYC处理器,代号[Milan-X]。 这些处理器基于Zen 3核心架构,进一步扩大了第三代EPYC处理器系列产品,相比非堆叠的第三代AMD EPYC处理器,可为各种目标技术计算工作负载提供高达66%的性能提升。 采用AMD 3D V-Cache技术的第三代AMD EPYC处理器使AMD能够带来业界首个采用3D芯片堆叠技术且专为工作负载而生的服务器处理器。 •台积电:美国加州圣塔克拉拉第二十四届年度技术研讨会上,台积电首度对外界公布创新的系统整合单芯片(SoIC)多芯片3D堆叠技术。 SoIC技术是采用硅穿孔(TSV)技术,可以达到无凸起的键合结构,可以把很多不同性质的临近芯片整合在一起。 能直接透过微小的孔隙沟通多层的芯片,达成在相同的体积增加多倍以上的性能。 •英特尔:困于10nm的英特尔也在这方面寻找新的机会,推出其业界首创的3D逻辑芯片封装技术 Foveros,Foveros首次引入3D堆叠的优势,可实现在逻辑芯片上堆叠逻辑芯片。 英特尔今年7月展现了RibbonFET新型晶体管架构,全新的封装方式可以将NMOS和PMOS堆叠在一起,紧密互联,从而在空间上提高芯片的晶体管密度。 •佳能:佳能正在开发用于半导体3D技术的光刻机,最早在2023年就会面市。 3D光刻机的曝光面积扩大至现有产品的约4倍,佳能是在原基础上改进透镜和镜台等光学零部件,来提高曝光精度,增加布线密度,从而实现3D光刻。 •格芯:格芯宣布推出适用于高性能计算应用的高密度3D堆叠测试芯片,该芯片采用格芯 12nm Leading-Performance (12LP) FinFET 工艺制造。 运用Arm 3D网状互连技术,核心间数据通路更为直接,可降低延迟,提升数据传输率,满足数据中心、边缘计算和高端消费电子应用的需求。 •IME:IME新一代半导体堆叠法,透过面对面和背对背晶圆键合与堆叠后,以 TSV结合,相较台积电和AMD的SRAM堆叠技术,IME新技术更进一步。 •华为:去年华为曾被曝出[双芯叠加]专利,这种方式可以让14nm芯片经过优化后比肩7nm性能,但当时曝光的这种通过堆叠的方式与苹果的Ultra Fusion架构还是有所不同。 虽然同样是指双芯片组合成单个主芯片,但苹果与华为可以说是两种截然不同的方式。 采用面积换性能,用堆叠换性能,使得不那么先进的工艺也能持续让华为在未来的产品里面,能够具有竞争力。 结尾: 如果将各种芯片结合起来的3D技术得到普及,专注于设计的无厂半导体厂商之间、以及与后工序代工企业等的合作将提高重要性。 以3D半导体的开发和制造技术为核心,半导体厂商的行业势力版图有可能发生改变。
  • 《Keysight宣布加入台积电的3D Fabric联盟》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:李衍
    • 发布时间:2023-05-09
    • 据官网5月4日报道,Keysight宣布已加入台积电开放创新平台(OIP)3D Fabric联盟。该联盟由台积电在2022年开放创新平台生态系统论坛上成立。这是台积电的第六个OIP联盟,也是半导体行业第一个与合作伙伴联手加速3D IC生态系统创新和开发的联盟,旨在为半导体设计、存储器模块、基板技术、测试、制造和封装提供全方位的一流解决方案和服务。该联盟将帮助客户快速实施芯片和系统级创新,并使用台积电的3D Fabric技术、全面的3D硅堆栈及先进的封装技术,实现下一代高性能计算和移动应用。 3DFabric联盟成员身份使Keysight可以访问台积电3Dblox标准,使电子设计自动化(EDA)软件和测试解决方案的开发成为可能。Keysight将能够使用3DFabric技术来优化其设计工具和设计工作流程,以加速3D IC设计。此外,Keysight将与台积电就测试和测量方法进行合作,以确保3D IC设计的质量和可靠性。 Keysight还将参与台积电的3Dblox标准化工作,以解决3D IC设计日益复杂的问题。3Dblox标准将设计生态系统与合格的EDA工具和工作流程统一起来。该模块化标准以单一格式对3D IC设计中的关键物理堆叠和逻辑连接信息进行建模。 OIP 3D Fabric 联盟 作为业界最全面、最具活力的生态系统,台积电OIP由六个联盟组成:EDA联盟、IP联盟、设计中心联盟(DCA)、价值链联盟(VCA)、云联盟,以及现在的3D Fabric联盟。台积电于2008年推出OIP,通过创造新的协作模式,组织跨台积电技术、电子设计自动化(EDA)、IP和设计方法的开发和优化,帮助客户克服半导体设计复杂性带来的日益严峻的挑战。 目前3D Fabric 联盟的成员包括三星、美光等。 参考文献:https://www.keysight.com/us/en/about/newsroom/news-releases/2023/0504-pr23-072-keysight-joins-tsmc-open-innovation-platform-3dfab.html https://zhuanlan.zhihu.com/p/577936416