3D IC技術在市場上醞釀已久,卻遲遲停留在只聞樓梯響,不見人下來的階段。然而,3D堆疊架構對於晶片間的異質性整合,其實扮演著十分重要的角色,特別是極力打造SoC晶片的半導體設計商們。而3D堆疊的晶片整合方式,將在FPGA上率先實現。
Xilinx在其7系列的高階元件Virtex-7 H580T上,已經開始採用3D堆疊架構,這也是全球首款異質的3D FPGA晶片,主要技術基礎是透過SSI(堆疊晶片互聯),將 FPGA與收發器進行整合,這同時也是一種創新。Xilinx未來更多的FPGA產品,包括最新的ZYNQ平台,都會採用3D堆疊的方式來設計。
Avnet市場總監馮永昌指出,儘管一般人認為3D堆疊的方式會增加封裝方面的成本,然而就良率的角度來看,同樣面積的晶片上,有相同數量的邏輯閘,若採用單一塊晶片,對比切割成更小的區塊,透過立體堆疊方式製作的3D晶片,則採用3D堆疊的方式,將會有更高的良率。
主要的原因在於,晶片上邏輯閘的數量越多,晶片的良率相對將會較難提高。以同樣面積的晶片來看,若將晶片切割成更小單位晶片,每單位的邏輯閘數目相對減少,更可以提高每個單位晶片的良率。將這些良率更高的晶片,透過3D堆疊的方式整合在一起,堆疊後邏輯閘的數量是一樣的,也就是運算效能相同。但由於每單位晶片邏輯閘數目更少,生產過程良率高,無形中成本將會更為降低。
此外,採用3D堆疊,還有更多好處。透過平面的線路傳輸訊號,會花費更久的時間。如果採用垂直方式來傳遞訊號,速度將會更快。3D堆疊主要是讓單位晶片面積更小化,再採用堆疊方式來提高邏輯閘密度。透過垂直的金屬互聯層傳遞訊號,等於面對面這樣的迅速,這對於FPGA的處理效能將會大大的提升。
3D堆疊,無疑將成為FPGA未來征服市場的一大利器。特別是未來FPGA將朝向SoC方向發展,透過3D立體堆疊,讓FPGA的整合之路將更為順遂。