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积层式3D IC面世 台湾半导体竞争力再提升
 

【CTIMES/SmartAuto 姚嘉洋 报导】   2014年01月07日 星期二

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在IEDM(国际电子组件会议)2013中,诸多半导体大厂都透过此一场合发表自家最新的研究进度,产业界都在关注各大厂的先进制程的最新进度。然而,值得注意的是,此次IEDM大会将我国国家实验研究院的研究成果选为公开宣传数据,据了解,获选机率仅有1/100,而该研究成果也引发国内外半导体大厂与媒体的注意。

国家实验研究院奈米组件实验室前瞻研究组组长谢嘉民博士。(摄影:姚嘉洋)
国家实验研究院奈米组件实验室前瞻研究组组长谢嘉民博士。(摄影:姚嘉洋)

此次国家实验研究院奈米组件实验室的研究成果,主要是聚焦在3D IC的芯片堆栈距离的缩短,因此又被称为「积层式3D IC」技术。该技术团队负责人,国家实验研究院奈米组件实验室前瞻研究组组长谢嘉民博士表示,传统的3D IC采用TSV(硅穿孔)技术,在芯片进行堆栈的情况下,只会用单一管线进行数据传递,这种作法的问题在于芯片之间的距离过长,再加上只有单一管线的情况下,就会造成数据传递过慢,甚至会出现散热无法解决的问题。

基于这样的背景,奈米组件实验室利用奈米级雷射局部加热技术对非晶硅厚膜进行加热,使之转变为「硅厚膜」,接着再利用奈米级的CMP(化学机械研磨)技术将硅厚膜平坦化,这种作法可以缩短芯片之间的堆栈距离。传统TSV的作法,芯片之间的距离为50微米,但采用积层式3D IC技术,芯片之间的距离可以一口气缩短0.3微米,差距达150倍之多。此外,芯片之间的晶体管也必须透过导线来串联,以进行讯号传输。如此一来,该技术不论是在传输速度或是在功耗方面的表现,都能大幅领先传统的TSV技术。

谢嘉民博士进一步谈到,3D IC技术的大量量产预计要到2017或是2018年才有可能实现,而TSV则仅仅是众多3D IC技术的其中一种类型。现阶段也仅有MEMS相关的产品线有加以导入。但回过头来说,既然2017年会开始大量量产,产业界势必也要加紧布局。他也强调,此一技术并非是要取代传统TSV技术,不同技术应该会有各自对应的产品或是应用,不过,国家实验研究院接下来会向面板、内存与晶圆厂进行推广,希望能让台湾产业的竞争力更上一层楼。

關鍵字: 3D IC  TSV  IDEM  半导体  国家实验研究院  國家奈米實驗室 
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