以碳納米管取代銅 TSV芯片效能更好

時(shí)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(huì)比銅來得更好。TSV是將芯片以3D堆棧方式形成一個(gè)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(huì)比銅來得更好。

TSV是將芯片以3D堆棧方式形成一個(gè)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(huì)導(dǎo)致熱膨脹(thermal expansion)的問題，因?yàn)殂~遇熱會(huì)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(tuán)隊(duì)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(huì)產(chǎn)生足以導(dǎo)致組件破損的機(jī)械張力(mechanical tension)?！乖撗芯繄F(tuán)隊(duì)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(jiǎn)單；為了證實(shí)其研究觀點(diǎn)，查默斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最近做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，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(gè)方法，要達(dá)到量產(chǎn)還需要克服的一個(gè)障礙，就是制程的溫度：碳納米管通常在攝氏700度之下進(jìn)行生產(chǎn)，但CMOS芯片在超過攝氏450度的環(huán)境下就會(huì)受損；如果這個(gè)問題可以解決──例如以獨(dú)立制程生產(chǎn)納米管，再以機(jī)械方法進(jìn)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。