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3D IC迈入量产阶段

供稿人:杨绛  供稿时间:2014-9-29   关键字:三维集成电路    
三维集成电路(3D IC)是一种系统架构的新方法,内部含有多个平面器件层的堆叠,并利用硅穿孔(TSV)技术在垂直方向实现互连,也就是在芯片设计中,从平面向立体结构发展。采用这种方法能够大幅缩小芯片尺寸,提高晶体管密度,改善层间电气互联性能,提升芯片运行速度,降低芯片功耗。而且,由于可以将单个芯片分拆成多个子芯片,从而避免过度复杂的设计,降低成本。
 
随着物联网的蓬勃发展,市场对于更加智慧化、更高整合度、更低功耗的电子系统的需求持续增加,各大厂商对于3D IC技术的研究也逐渐走向成熟,并积极参与3D IC的技术布局。2012年3月,应用材料公司和新加坡科技研究局研究机构微电子研究院(IME)联手合作的先进封装卓越中心揭幕,该中心拥有1300平方米的10级无尘室,配有一条完整的300毫米制造系统生产线,支持3D芯片封装研发;5月,微软加入由美光、三星电子、国际商用机器、Open-Silicon以及赛灵思(Xilinx)组成的HMC组织,目的是制定与现有RAM内存标准兼容的HMC内存标准,HMC内存也是一种3D芯片堆叠技术,用于层叠多层随机存取存储器(RAM);6月,赛灵思正式全球首款异构3D 现场可编程门阵列(FPGA)产品。
 
在台湾地区,应对台积电积极布建20nm制程产能并涉足3D IC封测的计划,封测厂商日月光、硅品及力成也在2012年下半年开始积极抢进3D IC封测,布建3D IC封测产能。2012年日月光已先在28纳米导入2.5D封装技术,并开始承接应用在个人电脑及手机的处理器、晶片组、基频元件等为主的订单,下半年将积极布建3D IC产能,预估2013年开始接单生产;硅品强调近3年将采取高资本支出,用以扩充先进封装产能;力成强调自己是唯一拥有TSV生产线的封测厂,且有4家客户企业将产品委由力成试产,预定2013年实现量产。而联电也正加紧研发逻辑与记忆体芯片的立体堆叠技术,预计2013年展开商用量产。
 
随着晶圆代工厂制程服务,相关技术标准陆续,以及3D IC的整合和封装技术从实验室进入生产线,3D IC的产品将在2013年出现第一波量产高峰。不过,为了全面释放3D IC潜力,还需要面对各种技术及商业发展的障碍。首先是降低中介层及组装工艺的成本;其次,必须采用确好晶片(Known Good Die, KGD)、特别是已封装的确好晶片(KGB)功能进行设计,尽可能确保组装后3DIC符合所有规范;第三,要开发全新的商业模式,让一家集成商能够在提前明确成本结构、供应链、产量,所有权以及责任等所有问题的情况下,组装来自众多不同公司的芯片。展望2013年及未来,3D IC的产业体系预期会持续扩大。

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