半導(dǎo)體封裝篇：采用TSV的三維封裝技術(shù)備受關(guān)注的一年

時(shí)間：2011-12-22 05:27:00

關(guān)鍵字：封裝技術(shù) 半導(dǎo)體封裝 GB LSI

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[導(dǎo)讀]美國IBM與美國美光科技發(fā)布的“Hybrid Memory Cube”（點(diǎn)擊放大） 2011年，半導(dǎo)體封裝業(yè)界的熱門話題是采用TSV（硅通孔）的三維封裝技術(shù)。雖然TSV技術(shù)此前已在CMOS圖像傳感器等產(chǎn)品上實(shí)用化，但始終未在存儲(chǔ)器及邏

美國IBM與美國美光科技發(fā)布的“Hybrid Memory Cube”（點(diǎn)擊放大）
2011年，半導(dǎo)體封裝業(yè)界的熱門話題是采用TSV（硅通孔）的三維封裝技術(shù)。雖然TSV技術(shù)此前已在CMOS圖像傳感器等產(chǎn)品上實(shí)用化，但始終未在存儲(chǔ)器及邏輯LSI等用途中普及。最近，存儲(chǔ)器及邏輯LSI方面終于出現(xiàn)了使TSV技術(shù)實(shí)用化的動(dòng)向。

存儲(chǔ)器方面，采用TSV技術(shù)的寬I/O DRAM的發(fā)布接連不斷。采用TSV技術(shù)層疊并連接多個(gè)DRAM芯片，不僅可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化及大容量化，還可通過增加總線寬度提高數(shù)據(jù)傳輸速度，并降低功耗。

首先，2011年3月韓國海力士半導(dǎo)體宣布，采用TSV技術(shù)，成功層疊了8層40nm級2Gbit DDR3 DRAM芯片。TSV技術(shù)與原來的引線鍵合技術(shù)相比，使運(yùn)行速度提高了50％，功耗降低了40％。

3個(gè)月之后的2011年6月，爾必達(dá)存儲(chǔ)器開始樣品供貨采用TSV技術(shù)的32位寬8Gbit DDR3 SDRAM（參閱本站報(bào)道1）。采用TSV技術(shù)層疊了4個(gè)2Gbit DDR3 SDRAM芯片與一個(gè)接口芯片，并實(shí)現(xiàn)了單封裝。

2011年8月，韓國三星電子宣布開發(fā)出了采用TSV技術(shù)的32GB RDIMM（registered dual inline memory module）（參閱本站報(bào)道2）。該產(chǎn)品層疊了30nm級DDR3 SDRAM，并以TSV連接而成。已開始樣品供貨。

2011年12月，美國IBM與美國美光科技公司宣布開始生產(chǎn)基于TSV的新型存儲(chǔ)器“Hybrid Memory Cube”（HMC）（參閱本站報(bào)道3）。據(jù)兩公司介紹，采用TSV技術(shù)，可將每個(gè)LSI的最大數(shù)據(jù)傳輸速度提高到128GB/秒。

針對這些動(dòng)向，日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（JEITA）在2011年5月發(fā)布的《2011年度版日本封裝技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖》中，加入了基于TSV的寬I/O DRAM技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容（參閱本站報(bào)道4）。而且，目前JEDEC也在為采用TSV的DRAM制定標(biāo)準(zhǔn)。

邏輯LSI方面，在采用TSV技術(shù)的硅轉(zhuǎn)接板上平面封裝邏輯LSI芯片的“2.5D”技術(shù)已全面進(jìn)入實(shí)用化階段。比如，美國賽靈思公司2011年10月開始樣品供貨在硅轉(zhuǎn)接板上封裝4個(gè)28nm工藝FPGA芯片、相當(dāng)于3000萬門ASIC電路的FPGA產(chǎn)品“Virtex-7 2000T”（參閱本站報(bào)道5）。這是一種通過將大面積芯片分割為4部分來提高芯片成品率的新方式。

關(guān)于這種2.5D技術(shù)以及未來的三維封裝技術(shù)，賽靈思的合作企業(yè)——臺(tái)灣臺(tái)積電（TSMC）在2011年11月舉行的技術(shù)研討會(huì)上，宣布了TSV的量產(chǎn)計(jì)劃等（參閱本站報(bào)道6）。因TSV技術(shù)采用半導(dǎo)體工藝，因此也為臺(tái)積電這樣的代工企業(yè)涉足封裝領(lǐng)域創(chuàng)造了契機(jī)。有人指出，在介于半導(dǎo)體前工序和后工序之間的“中端”領(lǐng)域，潛藏著新的發(fā)展機(jī)會(huì)（參閱本站報(bào)道7）。

另外，在2011年12月舉行的“Semicon Japan 2011”的技術(shù)研討會(huì)上，法國Yole Developpement就賽靈思的硅轉(zhuǎn)接板公開了成本推算結(jié)果。該結(jié)果顯示，每塊40mm×40mm硅轉(zhuǎn)接板的生產(chǎn)成本約為32美元。從該數(shù)字可以看出，目前采用TSV技術(shù)的硅轉(zhuǎn)接板仍十分昂貴。不過，Semicon Japan 2011上展出了很多TSV制造裝置（參閱本站報(bào)道8），估計(jì)今后業(yè)界將加快降低TSV技術(shù)成本的步伐。（記者：木村雅秀，《日經(jīng)電子》）