Semicon West 2010揭开3D芯片标准制定序幕

一群工程师(约60名)聚集Semicon West 2010技术交流会，首次获取了3D芯片所需的标准大纲 。

采用微型硅过孔连接芯片堆保证了实现需要更少的能量且能在各种应用下具有更高性能的更加小型化的设备。但工程师们认为，现在需要一系列广泛的标准来设计和制造这类芯片。

研究人员认为，没有给人留下非常深刻印象的技术超越了生成所谓的硅过孔技术。但也有多种方法来设计和制造这类芯片，产量仍然很低而成本高的问题，标准可以解决。

“希望我们能够揭开关键工作组以开始制定一些标准的序幕，”高通公司的高级工程师Urmi Ray表示，该公司组织了车间和帮助开发用于手机的3D原型芯片。 “我们希望这项技术很快被采用，这样我们可以得到回报，”她表示。

“我们认为非常需要一定的标准化形式，来加快该技术的推广，并因此降低成本，”Xilinx公司首席工程师Arifur Rahman说，其在主题演讲中概述了需要解决的一些领域。

Rahman认为，工程师们需要一个完整的芯片-芯片接口标准，可能类似用于I/O DRAM接口的JEDEC标准。堆栈可能会使到成千上万的连接，有些不到25微米长，而数据传送率达Gbit/秒。

设计人员还需要那些考虑了堆栈(用到了由不同工艺技术制造的芯片)的可互操作的EDA工具。

在生产过程中，3D芯片需要有针对硅晶圆、芯片材料和晶圆制程的标准。Sematech的一位测量工程师给出了需要进行重新定义的20多个标准，用于修改3D芯片的晶圆工具或制程。

“如果你计划要生产这个东西，那么我强烈建议将你的工具进行测试使用，但是你可以使用标准的300毫米工具，Sematech公司在纽约州奥尔巴尼的研究实验室的3D互联开发人员Andy Rudack表示。

Sematech用一系列晶圆制程工具来处理300毫米的裸晶圆，其中包括一些从未在晶圆洁净室中使用过的包装工具。预计明年将通过一个3D工艺来处理全面加工的130纳米或65纳米晶圆。

“在我们刚开始3D工艺的时候，晶圆被折断或成碎片”，Rudack表示。“我现在每天大概违反Sematech标准25次”，他打趣地说。

晶圆绑定和减薄工艺被用于生产3D芯片，生产的晶圆大于或小于针对300毫米晶圆的Sematech M1.15标准。结果3D晶圆可能比机器人系统所预期的要重或尺寸存在差异。

减薄过程中也可以移除晶圆ID信息和改变用于处理晶圆的刻痕。

此外，还需要新的测试标准，大多数则试标准潜在地依赖于内置在芯片的新的监测和检测方法。 由于其微小的尺寸，“你不可能直接的电气通过硅通孔”，Xilinx公司的Rahman表示。

还提出了何时对3D芯片进行测试及如何处理芯片和在供应链的不同点发货的新标准，Rahman表示。

当前，工程师使用引线焊接，采用不到100根微小的电线实现同类芯片(如NAND和DRAM芯片)组成的堆栈的外部互连。新款3D芯片可以更高数据率连结采用不同工艺生成的不同类别的数字和模拟和逻辑芯片 。

“我们开始看到这项技术被用于CMOS传感器，所以我们正在进入该技术推广的早期阶段，但要让这项技术得到更为广泛的使用，我们需要让其吸引更多的应用”，Rahman表示。