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半导体封装篇:采用TSV的三维封装技术

导读: 2011年,半导体封装业界的热门话题是采用TSV(硅通孔)的三维封装技术。虽然TSV技术此前已在CMOS图像传感器等产品上实用化,但始终未在存储器及逻辑LSI等用途中普及。最近,存储器及逻辑LSI方面终于出现了使TSV技术实用化的动向。

  2011年,半导体封装业界的热门话题是采用TSV(硅通孔)的三维封装技术。虽然TSV技术此前已在CMOS图像传感器等产品上实用化,但始终未在存储器及逻辑LSI等用途中普及。最近,存储器及逻辑LSI方面终于出现了使TSV技术实用化的动向。

  存储器方面,采用TSV技术的宽I/ODRAM的发布接连不断。采用TSV技术层叠并连接多个DRAM芯片,不仅可实现产品的小型化及大容量化,还可通过增加总线宽度提高数据传输速度,并降低功耗。

  首先,2011年3月韩国海力士半导体宣布,采用TSV技术,成功层叠了8层40nm级2GbitDDR3DRAM芯片。TSV技术与原来的引线键合技术相比,使运行速度提高了50%,功耗降低了40%。

  3个月之后的2011年6月,尔必达存储器开始样品供货采用TSV技术的32位宽8GbitDDR3SDRAM,采用TSV技术层叠了4个2GbitDDR3SDRAM芯片与一个接口芯片,并实现了单封装。

  2011年8月,韩国三星电子宣布开发出了采用TSV技术的32GBRDIMM(registereddualinlinememorymodule),该产品层叠了30nm级DDR3SDRAM,并以TSV连接而成。已开始样品供货。

  2011年12月,美国IBM与美国美光科技公司宣布开始生产基于TSV的新型存储器“HybridMemoryCube”(HMC),据两公司介绍,采用TSV技术,可将每个LSI的最大数据传输速度提高到128GB/秒。

  针对这些动向,日本电子信息技术产业协会(JEITA)在2011年5月发布的《2011年度版日本封装技术发展蓝图》中,加入了基于TSV的宽I/ODRAM技术的相关内容,而且,目前JEDEC也在为采用TSV的DRAM制定标准。

  逻辑LSI方面,在采用TSV技术的硅转接板上平面封装逻辑LSI芯片的“2.5D”技术已全面进入实用化阶段。比如,美国赛灵思公司2011年10月开始样品供货在硅转接板上封装4个28nm工艺FPGA芯片、相当于3000万门ASIC电路的FPGA产品“Virtex-72000T”,这是一种通过将大面积芯片分割为4部分来提高芯片成品率的新方式。

  关于这种2.5D技术以及未来的三维封装技术,赛灵思的合作企业——台湾台积电(TSMC)在2011年11月举行的技术研讨会上,宣布了TSV的量产计划等,因TSV技术采用半导体工艺,因此也为台积电这样的代工企业涉足封装领域创造了契机。有人指出,在介于半导体前工序和后工序之间的“中端”领域,潜藏着新的发展机会.

  另外,在2011年12月举行的“SemiconJapan2011”的技术研讨会上,法国YoleDeveloppement就赛灵思的硅转接板公开了成本推算结果。该结果显示,每块40mm×40mm硅转接板的生产成本约为32美元。从该数字可以看出,目前采用TSV技术的硅转接板仍十分昂贵。不过,SemiconJapan2011上展出了很多TSV制造装置,估计今后业界将加快降低TSV技术成本的步伐。

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