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TSV技术的发展历程及面临的问题剖析

—— 何时能实现量产?

导读: 你最近有看到关于硅穿孔(TSV)的新闻吗?多年来,业界不断研究可实现量产的技术,但都没有真的成功。许多专业文献都展示了TSV将超越摩尔定律,改写未来晶片微缩脚步的美好发展蓝图。

  你最近有看到关于硅穿孔(TSV)的新闻吗?

  ‧1月31日,CEA-LETI推出一款重要的新平台「Open 3D」,为业界和学术界的合作夥伴们,提供了可用于先进半导体产品和研究专案的成熟3D封装技术。

  ‧3月7日,半导体设备供应商应用材料公司(Applied Materials)与新加坡科技研究局旗下的微电子研究中心(IME)合作设立的先进封装研究中心正式开幕。

  ‧3月26日,EDA供应商新思科技(Synopsys)公司集结旗下产品,推出「3D-IC initiative」,为半导体设计人员提供了在3D封装中采用堆叠晶片系统设计的解决方案。

  令我惊讶的是,历经这么多年的发展和努力,我们仍未达到可完整量产的阶段,相反地,我们还处在基础研发时期,而EDA公司也仍在起步。

  业界许多都认为,IBM的Merlin Smith 和 Emanuel Stern 是以其「Methods of Making Thru-Connections in Semiconductor Wafers」专利为基础而发明TSV技术,该专利于1964年12月28日提出,1967年12月26日获得核准,专利证号No. 3,343,256。

  IBM的TSV专利

  图1:IBM的TSV专利。

  TSV的故事

  依照IBM最初的发布资料所做的TSV优势说明

  图2:依照IBM最初的发布资料所做的TSV优势说明。

  图2取材自Ignatowski的资料,这是Ignatowski在IBM公布TSV技术不久后所制作的。

  在这一点上,很明显可看到,IBM仍有许多技术问题待解决。图3是IBM的资料,主要探讨将TSV技术用于大规模生产时将面临的问题。

  IBM所列出的TSV技术问题

  图3:IBM所列出的TSV技术问题。

  多年来,业界不断研究可实现量产的技术,但都没有真的成功。许多专业文献都展示了TSV将超越摩尔定律,改写未来晶片微缩脚步的美好发展蓝图。

  图4是德州仪器(TI)的先进封装技术发展蓝图,许多半导体公司都有类似的封装/TSV技术发展目标。

  TI的封装技术趋势

  图4:TI的封装技术趋势╱2011年12月。

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