垂直集成——延长摩尔定律的有效途径

童志义，赵 璋

(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601)

摩尔定律一直是驱动半导体发展的金科玉 律，半个世纪以来，半导体的发展始终徘徊在这条定律左右。不过，摩尔定律始终是个有着物理极限的构想，而随着技术不断前行，这个极限已经在人们触手可及的不远处。

当大部份芯片厂商都感觉到遵循摩尔定律之途愈来愈难以为继时，3DIC成为了该产业寻求持续发展的出路之一。然而，整个半导体产业目前也仍在为这种必须跨越设备、制程、设计端并加以整合的技术类别思考适合的解决方案。

随着目前平面化的芯片开始出现多层式结构，半导体制造的基础将在未来几年发生转变。在全球主要的半导体工程领域花费近十年的时间致力于使得这种结构实现可制造化之后，立体的三维芯片(3DIC)的商用化可望在近期开始。

3DIC犹如一幢晶片大楼，如何在既有地基向上搭建与接合仍有许多难题。因此，只有IC设计、晶圆代工及封测厂之间须通力合作，才能确保各个生产环节顺遂无误。

将处理器、逻辑与记忆体等异质晶片以立体堆叠形式做结合的3DIC，具有整合度高的优势，可大幅推升运算效能，并降低耗电量及印刷电路板(PCB)占位空间，因而成为产业竞相布局的新市场。然而，其设计复杂度却远高于传统晶片，无论是技术及成本的挑战皆多如繁星；其中，最大的问题在于如何接合不同类型的晶片，以及晶圆磨薄后如何精确穿孔和对位，方能打造出有效运作的立体堆叠晶片。……