根據(jù)外媒報導(dǎo)，IBM與日本半導(dǎo)體設(shè)備大廠東京電子于近日宣布，在3D芯片堆疊方面獲得了新得技術(shù)突破，成功運用了一種新技術(shù)將3D芯片堆疊技術(shù)用于的12 吋晶圓上。由于芯片堆疊目前僅用于高階半導(dǎo)體產(chǎn)品，例如高帶寬內(nèi)存(HBM) 的生產(chǎn)。不過，在IBM 與東京電子提出新的技術(shù)之后，有機會擴大3D芯片堆疊技術(shù)的應(yīng)用。

據(jù)報導(dǎo)稱，3D芯片堆疊技術(shù)在當(dāng)前被視為延續(xù)摩爾定律(Moore\'s Law) 的利器之一，這使得不少頭部的半導(dǎo)體企業(yè)都在進行努力，期望將評價芯片制造技術(shù)的指標(biāo)由“每單位面積下的晶體管數(shù)量”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤懊繂挝惑w積下的晶體管數(shù)量”。而與一般平面結(jié)構(gòu)的芯片相較，3D芯片堆疊允許多層堆疊，而硅通孔封裝(TSV) 就是3D芯片堆疊技術(shù)當(dāng)中的關(guān)鍵。

IBM 與東京電子新開發(fā)的技術(shù)，本質(zhì)上是一種將硅芯片連接在一起的新方法。傳統(tǒng)的芯片堆疊需要通過硅通孔技術(shù)來實現(xiàn)，這可以使得電力向上流入堆疊層，并使兩層串聯(lián)執(zhí)行工作。但是，這需要削減堆疊層的背面，以露出TSV 空間以提供另一層堆疊層透過TSV 來連結(jié)。只是，堆疊層中的厚度非常薄，通常僅小于100 微米。這就意味著它們非常的脆弱，所以他們當(dāng)中需要一個載體來支撐。

通常這些載體芯片由玻璃制成。所以，借助載體與晶圓鍵合，以確保它可以在生產(chǎn)過程中不受損壞。完成生產(chǎn)后，使用紫外鐳射去除載體。在某些情況下，也可以繼續(xù)使用載體，但將其進行層與層分離需要物理的機械力來幫助，這對于晶圓的完整性可能會造成風(fēng)險。

而IBM 與東京電子新開發(fā)的技術(shù)，將使用紅外線鐳射來進行層與層分離，進一步剝離兩個對硅通孔的芯片，將能有效的降低破壞晶片完整性的風(fēng)險。

另外，新技術(shù)也將允許在不使用玻璃載體的情況下堆疊兩個硅芯片。相反，制造商可以跳過這一步，直接進入硅晶圓跟晶圓連接堆疊的步驟。IBM 表示，該技術(shù)除了不再需要這個額外步驟來簡化流程之外，還有其他優(yōu)勢。例如，它將有助于消除工具兼容性的問題，及降低缺陷的風(fēng)險之外，還允許對薄晶圓進行線上測試。IBM 指出，這些優(yōu)勢將使先進的小晶片結(jié)構(gòu)生產(chǎn)變?yōu)楹喴祝彩沟闷浼夹g(shù)可以廣泛的被應(yīng)用。

報導(dǎo)強調(diào)、自2018 年以來，IBM 和東京電子在該項技術(shù)的研究已經(jīng)有一段時間了。有鑒于晶圓制造的發(fā)展方向，這可能會是該產(chǎn)業(yè)的一個關(guān)鍵發(fā)展。因為，隨著節(jié)點尺寸的微縮到2納米以下，封裝和堆疊技術(shù)將成為將繼續(xù)提升芯片性能的一項技術(shù)。比如，處理器大廠英特爾已經(jīng)在發(fā)展使用其Foveros 3D技術(shù)為其Meteor Lake 系列處理器進行3D 芯片堆疊設(shè)計。不過，相較于英特爾，競爭對手AMD 在這方面更是早已運用。然而，到目前為止，AMD 的Zen 3 架構(gòu)的處理器僅在其處理器上堆疊L3 緩存。有傳言表示，AMD 將會在Zen 4 架構(gòu)的處理器上，以及所謂的Raphael-X 的系列產(chǎn)品中，采用3D 芯片堆疊技術(shù)。有消息顯示，AMD即將推出的RDNA3 GPU 也可能會采用。

IBM 表示，它已在美國紐約州建立了一個新的研發(fā)與測試據(jù)點，用以研究該項新新技術(shù)，而且未來它將擴大其規(guī)模。IBM 的目標(biāo)就是使用該技術(shù)創(chuàng)建一個完整的3D 晶片堆疊。如此，這將有助于解決供應(yīng)鏈問題，同時也可以提高績效。IBM 預(yù)計新技術(shù)將能幫助半導(dǎo)體供應(yīng)鏈降低所需生產(chǎn)與使用的產(chǎn)品數(shù)量，同時也有助于未來幾年運算處理能力的提升。