以碳納米管取代銅 TSV芯片效能更好

時間：2011-12-15 11:01:34

關(guān)鍵字：芯片碳納米管傳導(dǎo) 硅芯片

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[導(dǎo)讀]來自瑞典歌德堡(Gothenburg)的查默斯理工大學(xué)(Chalmers University of Technology)的研究人員發(fā)現(xiàn)，以碳納米管來填充采用硅穿孔技術(shù)(TSV)連結(jié)的 3D芯片堆棧，效果會比銅來得更好。TSV是將芯片以3D堆棧方式形成一個系

來自瑞典歌德堡(Gothenburg)的查默斯理工大學(xué)(Chalmers University of Technology)的研究人員發(fā)現(xiàn)，以碳納米管來填充采用硅穿孔技術(shù)(TSV)連結(jié)的 3D芯片堆棧，效果會比銅來得更好。

TSV是將芯片以3D堆棧方式形成一個系統(tǒng)，而非將它們平行排列在電路板上，以提高芯片之間通訊的速度；但遺憾的是，目前用以填充硅晶孔洞的銅，卻會導(dǎo)致熱膨脹(thermal expansion)的問題，因為銅遇熱會比周圍的硅材料膨脹更多。

「碳納米管的許多特性都優(yōu)于銅，包括熱膨脹系數(shù)與電子傳導(dǎo)性；」查默斯理工大學(xué)研究團隊成員Kjell Jeppsson表示：「碳納米管的熱膨脹系數(shù)與周遭的硅差不多，但銅的膨脹系數(shù)較高，會產(chǎn)生足以導(dǎo)致組件破損的機械張力(mechanical tension)?！乖撗芯繄F隊成員還包括Teng Wang與 Johan Liu。

此外與銅相較，納米管的傳導(dǎo)性更高、重量更輕，制造程序也比碳薄膜(也就是石墨烯)簡單；為了證實其研究觀點，查默斯理工大學(xué)的研究團隊最近做了一個實驗，將兩顆芯片打孔，再以碳納米管填充硅芯片孔洞，并用黏著劑將芯片堆棧起來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種材料在電子傳導(dǎo)性表現(xiàn)與熱膨脹方面都能良好結(jié)合。

不過以碳納米管填充TSV制程3D硅芯片孔洞的這個方法，要達到量產(chǎn)還需要克服的一個障礙，就是制程的溫度：碳納米管通常在攝氏700度之下進行生產(chǎn)，但CMOS芯片在超過攝氏450度的環(huán)境下就會受損；如果這個問題可以解決──例如以獨立制程生產(chǎn)納米管，再以機械方法進行填充──而研究人員預(yù)期他們開發(fā)的技術(shù)能在5年內(nèi)商業(yè)化。