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台積電開發先進3D封裝技術 2022年量產

來源: 瀏覽: 發布日期:2020-11-27 14:55:16
信息摘要:
  全球*大半導體代工企業台積電正在與 Google 等美國客戶共同測試、開發一種先進的“整合芯片”封裝技術,並計劃於 2022 年量產。  屆時,Google 及 AMD 將成為其第一批客戶,Goo

  全球*大半導體代工企業台積電正在與 Google 等美國客戶共同測試、開發一種先進的“整合芯片”封裝技術,並計劃於 2022 年量產。

  屆時,Google 及 AMD 將成為其第一批客戶,Google 計劃將*新技術的芯片用於自動駕駛,而 AMD 則希望借此加大在與 Intel 之間競爭勝出的概率。

  台積電將此 3D 封裝技術命名為“SoIC(System on Integrated Chips)”,該方案可以實現將幾種不同類型的芯片(例如處理器、內存或傳感器)堆疊和鏈接到一個封裝實體之中,因此得到的芯片尺寸更小,性能更強,能耗也更低。

  多名消息人士稱,此技術將有助於半導體產業改變當前摩爾定律難以延續的現狀。

  2018 年 4 月,在美國加州聖克拉拉舉行的第二十四屆年度技術研討會上,台積電首度對外界公布了這一技術方案,它的出現,迎合了“異構小芯片集成”的趨勢,是該領域的關鍵技術之一。

  根據台積電在會中的說明,SoIC 是一種創新的多芯片堆疊技術,一種晶圓對晶圓的鍵合技術。它是基於台積電的晶圓基底芯片(CoWoS)封裝技術與多晶圓堆疊(WoW)封裝技術開發的新一代創新封裝技術,可以讓台積電具備直接為客戶生產 3D IC 的能力。

  


  圖|台積電-SoIC,實現不同尺寸、功能和晶圓節點技術良品芯片的異構整合

  有別於傳統的封裝技術,TSMC-SoIC 是以關鍵的銅到銅接合結構,搭配直通矽晶穿孔(TSV)實現的 3D IC 技術。2019 年 4 月,台積電宣布完成全球首顆 3D IC 封裝。

  


  圖|台積電-SoIC,整體 3D 係統集成

  今年 4 月,台積電宣布封裝技術再升級,針對先進封裝打造的晶圓級係統整合技術(WLSI)平台,通過導線互連間距密度和係統尺寸上持續升級,SoIC 技術除了延續及整合現有整合型扇出(InFO)及 CoWoS 技術,在係統單芯片性能上也取得顯著突破。

  目前台積電已完成 TSMC-SoIC 製程認證,開發出了微米級接合間距製程,並獲得較高的電性良率與可靠度數據。

  無獨有偶,在 3D 封裝技術方麵,三星和英特爾也並沒有落於人後。

  今年 8 月,三星公布了自家的 X-Cube 3D IC 封裝技術,其全稱為 eXtended-Cube,意為拓展的立方體。在 Die 之間的互聯上麵,它使用的是成熟的矽穿孔工藝。

  目前 X-Cube 測試芯片已經能夠做到將 SRAM 層堆疊在邏輯層之上,通過 TSV 進行互聯,製程使用三星自家 7nm EUV 工藝。

  


  圖|三星 X-Cube

  三星表示這樣可以將 SRAM 與邏輯部分分離,更易於擴展 SRAM 的容量。另外,3D 封裝縮短了 Die 之間的信號距離,能夠提升數據傳輸速度並提高能效。

  而英特爾則更為激進,早在 2018 年 12 月,就展示了名為“Foveros”的全新 3D 封裝技術,這是繼 2018 年英特爾推出嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)封裝技術之後的又一個飛躍。

  


  圖|英特爾 Foveros

  今年 6 月 11 日,英特爾更是直接推出采用 Foveros 3D 封裝技術和混合 CPU 架構的英特爾酷睿處理器 Lakefield。

  另外,據多家消息人士稱,規模相對較小的中芯國際也正在尋求點亮類似的先進芯片封裝技能,他們也已經從台積電的一些供應商訂購設備,以運行小型先進封裝生產線。

  封裝,這個以往在芯片產業鏈中處於低端的流程,無疑已經成為多方勢力角逐的新賽道,而不管“鹿死誰手”,消費者都將享受到更好的智能設備。

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