www.svethardware.cz
>
>
>
>

Moderní výrobní technologie - 3D stacking čipů a integrovaných obvodů

Moderní výrobní technologie - 3D stacking čipů a integrovaných obvodů
, , článek
V dnešním článku se zaměříme na technologii vrstvení čipů a integrovaných obvodů, na tak zvaný "stacking". Protože se jedná o perspektivní technologii, která se bude více a více používat, podíváme se na ni dnes trochu podrobněji.
K oblíbeným
reklama

Pohled na technologii stackingu čipů


Na technolgoii 3D stackingu již léta pracuje řada firem a výzkumných pracovišť. Kromě těch největších, jako jsou například IBM, Intel, Samsung přes Toshibu a řadu dalších společností, i centra a výzkumná střediska jako například RTI International nebo IMEC a Amkor Technology. Mimochodem, právě IMEC a Amkor Technology nedávno podepsali dohodu o spolupráci na 3D integraci čipů s výrobní technologií pod 32 nm s použitím imerzní fotolitografie založené na 193nm vlnové délce a také EUV litografii.

Vrstvení se týká, jak již bylo zmíněno, i mezispojů. Na technologii zlepšení mezispojů pro 3D stacking také pracuje řada firem a společností, mezi nimiž můžeme jmenovat například Evropský výzkumný institut CEA-Leti-Minatec (Grenoble, Francie) a Alcatel Micro Machining Systems (Annecy, Francie), které v současné době již spolupracují na technologii micro-spojů, jež dovolí používat síť mezispojů s vysokou hustotou na obou stranách čipu. Mezispoje na této úrovni mohou dosáhnout i hodnot okolo deseti tisíc na mm2. To vše za použití výrobních postupů v LTPECVD (technologii plazmové depozice plynné fázi za nízkých teplot), která má přinést dostupnost této technologie i pro průmyslové nasazení.

Ačkoliv se tedy může zdát, že v popředí tohoto výzkumu jsou zejména společnosti zabývající se pouze výrobou mikroprocesorů, opak je pravdou. Na těchto technologiích spolupracuje i řada firem, které se zabývají například senzory nebo dalším průmyslovým využitím těchto technik pro elektronická zařízení. Z hlediska principu spojování čipů můžeme technologii vrstvení rozdělit na několik kategorií. Asi nejzákladnější je rozdělení technologie spojení čipu a IC na technologie: wafer - wafer, čip - wafer nebo čip - čip.


Vertikální integrace a metody wafer-wafer a čip-wafer, zdoj: Infineon

Překlad je to možná mírně neumělý, ale výstižný - přesně vystihuje, "o co jde". Jak se tyto technologie liší? A která je lepší? Odpověď samozřejmě není tak jednoduchá a obě mají svá pro i proti. Při spojení wafer - wafer dochází ke spojení celých waferů, při spojení čip - wafer se vždy spojí již konkrétní čip s waferem, kde jsou již vytvořeny další struktury a konečně při spojení čip na čip se vrství již konkrétní "hotová" jádra. Je nasnadě, že tyto metody mají své výhody i nevýhody, at již z hlediska ceny nebo výtěžnosti, složitosti a náročnosti na výrobní technologii. Spojování celých waferů má samozřejmě větší výstup WPH (Wafers Per Hour - počet zpracovaných waferů za hodinu), zatímco spojení čip na čip klade nejnižší nároky na výrobní technologii.


Schéma spojení několika vrstev z hlediska waferů, zdroj: RPI

Ke spojování a při výrobě vrstvení čipů se používá technologie TSV (Through-Silicon Via), což je metoda spojení jednotlivých waferů, respektive čipů, pomocí vodivých spojení (vedených skrz wafer nebo čip). I zde je samozřejmě metod jak spojit wafery, respektive čipy, více - mají se vytvořit vodivá spojení "vias" při vytváření a formování struktur na waferu nebo při zapouzdřování?


Technologie TSV pro vytvoření mezispojů mezi vrstvami ICs jako například "deep trench RIE" nebo"laser drilling" a následné plnění mezispojů a vytváření kontaktů, zdroj: S. Denda, Nagano Prefectural Institute of Technology

Možností je několik, například pomocí microlaseru nebo pomocí technologie DRIE (Deep Reactive-Ion Etching) a následného vodivého vyplnění "miniotvorů". Pomocí DRIE se také například vytváří otvory pro kondenzátory v DRAM. K následnému spojení se používá také několik technologií, jednou z nich je například níže uvedená metoda od Hitachi.


Zde jsou na vrchu čipu pomocí zlata vytvořeny kontakty, které jsou následně dolní stranou (dálší částí čipu) protlačeny kontakty (částí čipu s otvory), zdroj: Hitachi
reklama
Nejnovější články
Dron na Titan poletí o rok později, NASA odkládá misi Dragonfly Dron na Titan poletí o rok později, NASA odkládá misi Dragonfly
Americká kosmická agentura NASA je i kvůli pandemii onemocnění covid-19 nucena odkládat některé své projekty. Mezi mise, které kvůli současné situaci nabírají zpoždění, se řadí i Dragonfly na měsíc Saturnu Titan.
Včera, aktualita, Kateřina Hoferková
Mercedes ukázal funkční prototyp eko elektromobilu Vision AVTR s AI Mercedes ukázal funkční prototyp eko elektromobilu Vision AVTR s AI
Mercedes-Benz vyvinul velmi zajímavý elektromobil Vision AVTR na motivy filmu Avatar. Nyní představil i jeho funkční prototyp. Uvidíte způsob jeho ovládání, schopnost krabího pohybu i další detaily.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Společnosti Apple i Microsoft zaznamenaly výpadky svých služeb Společnosti Apple i Microsoft zaznamenaly výpadky svých služeb
Online služby mohou občas přestat fungovat a počátkem tohoto týdne se to stalo rovnou dvěma velkým gigantům. Problémy zaznamenaly služby společnosti Apple, kde se to týkalo takřka všech, i Microsoftu, kde šlo především o Office.
Včera, aktualita, Milan Šurkala2 komentáře
Čina by mohla dle bývalého šéfinženýra Lenova zablokovat koupi firmy Arm Čina by mohla dle bývalého šéfinženýra Lenova zablokovat koupi firmy Arm
NVIDIA se již se společností SoftBank dohodla na akvizici firmy Arm, která by se měla za cenu 40 miliard dolarů stát výraznou posilou portfolia NVIDIE a cestou k dalšímu rozvoji. To ale ještě nemusí dopadnout. 
Včera, aktualita, Jan Vítek
Asus si chystá nové vylepšené desky se starým čipsetem AMD B450 Asus si chystá nové vylepšené desky se starým čipsetem AMD B450
Můžeme počítat s tím, že výrobci desek přijdou na trh s novými modely při příležitosti vypuštění procesorů Ryzen "Vermeer", ačkoliv se na trhu neobjeví žádná nová čipová sada. Asus však dokonce chystá i nové desky se starým B450.
Včera, aktualita, Jan Vítek