堆叠芯片是什么?

什么是堆叠芯片呢??

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芯片“堆叠”?

3D堆叠技术是利用堆叠技术或通过互连和其他微加工技术在芯片或结构的Z轴方向上形成三维集成,信号连接以及晶圆级,芯片级和硅盖封装具有不同的功能。针对包装和可靠性技术的三维堆叠处理技术。该技术用于微系统集成,是在片上系统(SOC)和多芯片模块(MCM)之后开发的先进的系统级封装制造技术。

在传统的SiP封装系统中,任何芯片堆栈都可以称为3D,因为在Z轴上功能和信号都有扩展,无论堆栈位于IC内部还是外部。目前,3D芯片技术的类别如下:


1)基于芯片堆叠的3D技术

3D IC的初始形式仍广泛用于SiP领域。具有相同功能的裸芯片从下到上堆叠以形成3D堆叠,然后通过两侧的接合线进行连接,最后以系统级封装(System-in-Package,SiP)的形式连接。堆叠方法可以是金字塔形,悬臂式,并排堆叠和其他方法。

另一种常见的方法是在SiP基板上安装倒装芯片裸芯片,并通过粘接将另一个裸芯片安装在其顶部,如下图所示,这种3D解决方案在手机中更为常用。


2)基于有源TSV的3D技术

在这种3D集成技术中,至少一个裸芯片与另一个裸芯片堆叠在一起。下部裸芯片使用TSV技术,上部裸芯片通过TSV与下部裸芯片和SiP基板通信 。

以上技术涉及在芯片处理完成之后堆叠以形成3D。实际上,它不能被称为真正的3D IC技术。这些方法基本上是在封装阶段进行的,我们可以称其为3D集成,3D封装或3D SiP技术。


3)基于无源TSV的3D技术

中介层硅衬底放置在SiP衬底和裸芯片之间。中介层具有硅通孔(TSV),并且硅衬底上表面和下表面上的金属层通过TSV连接。有人将此技术称为2.5D,因为作为中介层的硅基板是无源组件,并且TSV硅过孔未在芯片本身上打孔。


4)基于芯片制造的3D技术

当前,基于芯片制造的3D技术主要应用于3D NAND FLASH。东芝和三星在3D NAND方面的开拓性工作带来了两项主要的3D NAND技术。 3D NAND现在可以达到64层甚至更高的层,其输出已经超过2D NAND。


在华为举办的2021年年报发布会上,华为轮值董事长郭平表示,用面积换性能,用堆叠换性能,使不那么先进的工艺持续让华为未来的产品里面,具备竞争力。

郭平这句话重点提到的是“堆叠”,其实在郭平做出这番表态之前,业内就有许多关于芯片堆叠话题的讨论。

犹记得去年网上流传出一份关于华为海思双芯叠加的专利技术图,便阐述了将两颗芯片叠加在一起组合使用的概念。

事实证明,这项技术的确是可行的。因为苹果公司发布的M1 Ultra就是将两颗M1 MAX用组合叠加的方式,变成一颗拥有1140亿根晶体管的芯片。具体实现的方式是运用先进的2.5D封装技术,以硅中介层串联起两颗M1 MAX裸片,合二为一,创造出性能表现更强大的处理器。

不过业界人士也指出,芯片堆叠技术还需要解决散热问题,而对于手机这类体积较小的产品来说,散热问题非常重要,华为将双芯堆叠技术用于手机芯片上还要花写时间去解决发热问题。


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  • 摆渡翁 提出于 2022-04-10 21:28