近期看到FPGA大廠陸續推出3D系統晶片,令人想起幾前年半導體產業開始積極推展的3D晶片,似乎經過幾年的醞釀,目前開始看到該技術的開花結果。只不過,Altera台灣區總經理陳英仁指出,這些其實都是屬於2.5D的製程,不是真正3D的技術範疇。3D製程的技術含量更深,目前仍是個很大的挑戰。
|
3D晶片要真正商用化,現在仍太早。 |
陳英仁說,目前FPGA大廠所標榜的3D晶片,其實都只是2.5D製程技術,並非真正的3D晶片。目前2.5D技術逐漸成熟,產品也陸續推出市場。然而,從2.5D到3D,這看似短短一步可及的距離,事實上其技術難度卻有如天與地一般遙遠。
2.5D晶片的採用,其實正是3D真正商用化之前的一種替代方案。2.5D晶片其實就是將主動元件放在被動的矽中介層上。矽中介層能平行連接數個矽切片,透過和PCB上不同的IC金屬互連方式,這些矽片能經由該中介層的金屬互連來連接。
3D晶片經過幾年的發展,儘管已經克服許多困難,但3D晶片要真正商用化,坦白說現在仍太早。3D晶片等同於整體晶片設計的革命性突破,這包括從基礎IC設計、晶片封裝到散熱機構等細節。
3D晶片最大的挑戰,最先面臨的就是晶片的連接方式。目前最可行的TSV,是在數個垂直堆疊的晶片上穿孔來連接晶片,但技術尚未成熟,成本也高,良率相對偏低。其次是散熱。當多個主動式晶片堆疊在一起時,每個晶片運作所散發的熱要如何排出就是個大問題。特別是當晶片堆疊在一起時,中間部份幾乎無法散熱。曾有工程師提出3D晶片中,透過風孔排熱的構想,但難以實現。散熱問題不解決,3D晶片便很難跨出下一步。
此外,TSV的穿孔,也會在晶片發熱時產生大問題。晶片遇熱膨脹後,應力會影響週邊的電晶體性能,這是TSV發展過程中最難解決的部分。專家認為,3D晶片要走到成熟的階段,估計還要至少3年以上。看來,這短短0.5D的路,半導體產業還得走上很久。