真乄科技業的頂尖投資團隊

隨著目前平面化的晶片開始出現多層式結構，半導體製造的基礎將在未來幾年發生轉變。在全球主要的半導體工程領域花費近十年的時間致力於使得這種結構實現可製造化之後，立體的三維晶片(3D IC)終於可望在明年開始商用化──但這其實也已經遠落後於先前規劃的時程多年了。

過去幾年來，晶片製造商們一直在努力地使與3D IC互連的TSV技術更加完善。現在，TSV已經可針對2D作業實現最佳化了，例如從平面晶片的正面傳送數據到背面的微凸塊，採用堆疊晶片的3D IC時代即將來臨。

去年冬天所舉行的國際固態電路會議(ISSCC)上所探討的主題幾乎都是3D晶片，例如三星(Samsung)公司大肆宣傳其1Gb行動DRAM，並計劃在2013年前量產4Gbit晶片。透過三星的2.5D技術，可使採用TSV的堆疊DRAM與系統級封裝(SiP)上的微凸塊密切配合。

預計今年秋天就能看到在2.5D技術方面的重大成就──賽靈思(Xilinx)公司將提供一種多級FPGA解決方案，它透過封裝技術而使四個平行排列的Virtex-7 FPGA與矽晶內插器上的微凸塊實現互連。台灣積體電路製造公司(TSMC)正在製造這種可為FPGA重新分配互連的矽晶內插器──採用一種以‘塌陷高度控制晶片連接’(C4)技術接合基板封裝上銅球的TSV技術。台積電承諾可望在明年為其代工客戶提供這種突破性的2.5D 至3D過渡技術。

然而，2011年所發佈最令人驚喜的3D IC消息來自於IBM公司。該公司最近透露已經秘密地大規模生產可用於大量行動消費電子設備的成熟3D IC，不過使用的仍是低密度的TSV技術。由於累積了相當的技術經驗，IBM聲稱目前已掌握了3D的其它工程障礙，並預計能在2012年時克服這些挑戰。

“憑藉一招半式闖天涯的時代已經結束了，”IBM公司研究副總裁Bernard Meyerson指出，“如果只想依賴於某種材料、晶片架構、網路、軟體或整合，就無法在3D性能戰中取得勝算。為了要在3D戰場上致勝，就必須盡可能地同時使用所有的資源。”

IBM在今年九月宣佈已經與3M公司商討共同創造一種新的設計材料──這種材料可望解決3D IC最後剩餘的工程障礙：過熱問題。3M公司的任務在於創造一種適合於堆疊晶片之間的填充材料，也是一種類似電介質的電絕緣體，但比矽晶的導熱性更佳。3M承諾可在兩年內使這種神奇的材料商用化。

“現在，我們一直在進行試驗，希望能在2013年以前發展出一個可行的方案，以實現廣泛的商用化，”3M公司電子市場材料部門的技術總監程明說。

然而，對於IBM-3M共同開發的努力能否使雙方公司處於3D IC競賽的領先位置，一些分析師們對此仍存疑。

“3M正在製造一種可為3D堆疊解決散熱問題的填充材料，”MEMS Investor Journal先進封裝技術的首席分析師Francoise von Trapp說。“雖然這絕對是在3D IC量產前必需解決的挑戰之一，但我認為它不見得就是解決3D堆疊其餘問題的最後關鍵。”