解決芯片間互連 看3D封裝最新進(jìn)展

    目前，行業(yè)內(nèi)共有大約十幾家公司在追求被稱為“硅片直通孔(TSV)”或其它形式的3D封裝技術(shù)，并將其作為芯片間直接互連的下一個(gè)巨大飛躍，而IBM正是其中之一。4月下旬，一組半導(dǎo)體專家曾聚在一起，首次為TSV技術(shù)草擬行業(yè)發(fā)展藍(lán)圖，該小組希望正式的發(fā)展藍(lán)圖能夠在今年年底出爐。

    3D封裝技術(shù)超越了目前廣為使用的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)和系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)方法。使用該技術(shù)，原始硅裸片通過幾十微米寬的微小金屬填充孔相互槽嵌(slotinto)在一起，而無需采用基層介質(zhì)和導(dǎo)線。與目前封裝方式所能達(dá)到的水平相比，該技術(shù)能以低得多的功耗和更高數(shù)據(jù)速率連接多種不同器件。

    “為連接這些微米級(jí)過孔，時(shí)下采用的毫米級(jí)導(dǎo)線需要成百倍地被細(xì)化?！毙酒a(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟Sematech互連部門主管SitaramArkalgud表示，“最終目標(biāo)是找到一種方法將異類堆棧中的CMOS、生物微機(jī)電系統(tǒng)(bio-MEMS)，以及其它器件連接起來。為此，業(yè)界或許需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的3D連線協(xié)議來放置過孔?！盇rkalgud將幫助起草3D芯片發(fā)展藍(lán)圖。

    “這將為芯片產(chǎn)業(yè)開辟一片全新的天地?！盬eSRCH網(wǎng)站(由市場研究機(jī)構(gòu)VLSIResearch創(chuàng)辦)負(fù)責(zé)人DavidLammers表示。

    攀登3D階梯

    IBM將采用漸進(jìn)方式啟動(dòng)3D封裝技術(shù)。除了功放，IBM還計(jì)劃采用該技術(shù)將一個(gè)微處理器與接地層連接，從而穩(wěn)定芯片上的功率分布，而這將需要100多個(gè)過孔來連接穩(wěn)壓器和其它無源器件。

    IBM已經(jīng)完成了這樣一個(gè)設(shè)計(jì)原型，并預(yù)計(jì)此舉能將CPU功耗減少20%。“不過，我們還未決定將其插入產(chǎn)品計(jì)劃的哪個(gè)環(huán)節(jié)。”IBM探索性研發(fā)小組高級(jí)研發(fā)經(jīng)理WilfriedHaensch表示。

    最終目標(biāo)是采用數(shù)千個(gè)互連實(shí)現(xiàn)CPU和存儲(chǔ)器間的高帶寬連接。IBM已將其BlueGene超級(jí)計(jì)算機(jī)中使用的定制Power處理器改為TSV封裝。新的芯片將與緩存芯片直接匹配，目前，采用該技術(shù)的一個(gè)SRAM原型正在IBM的300mm生產(chǎn)線上利用65nm工藝技術(shù)進(jìn)行制造。

    “我敢打賭，到2010年將出現(xiàn)采用該方法連接緩存的微處理器?！盠ammers指出，“我認(rèn)為，真正需要這種技術(shù)的，是那種超過10個(gè)內(nèi)核的處理器場合。在這種情況下，處理器和存儲(chǔ)器間的帶寬確實(shí)是個(gè)問題。”

    在英特爾和AMD間正在進(jìn)行的博弈中，該新技術(shù)將成為一個(gè)重要籌碼。雖然AMD與IBM合作開發(fā)工藝技術(shù)，但AMD可能需要向IBM申請(qǐng)這種封裝技術(shù)的特別使用許可——這也許會(huì)發(fā)生在32nm時(shí)代，Lammers介紹。