熱點(diǎn)技術(shù)討論：3D設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)
[導(dǎo)讀]伴隨《Avatar》精彩預(yù)告片的曝光，3D欲將激起新一片技術(shù)追求的浪潮。3D技術(shù)也成為近來(lái)最熱門的新一代IC設(shè)計(jì)技術(shù)話題之一。 芯片制造商正在探索將目前的電子組件堆棧成3D結(jié)構(gòu)之可能性；專家對(duì)“真正”的3D封裝之定義，
伴隨《Avatar》精彩預(yù)告片的曝光，3D欲將激起新一片技術(shù)追求的浪潮。3D技術(shù)也成為近來(lái)最熱門的新一代IC設(shè)計(jì)技術(shù)話題之一。
芯片制造商正在探索將目前的電子組件堆棧成3D結(jié)構(gòu)之可能性；專家對(duì)“真正”的3D封裝之定義，是將不同的IC垂直重迭并以直通硅晶穿孔(through-silicon vias，TSV)技術(shù)來(lái)連結(jié)。該種方式旨在縮短芯片之間的導(dǎo)線、縮小組件尺寸并提高運(yùn)作帶寬。
到目前為止，芯片制造商采用TSV技術(shù)生產(chǎn)的3D組件十分有限，主要是CMOS影像傳感器、MEMS以及某種程度上的功率放大器(PA)；多年來(lái)，IBM、Intel等廠商也試圖利用TSV技術(shù)來(lái)堆棧微處理器、內(nèi)存或其他IC。
以IBM為例，該公司已經(jīng)用TSV技術(shù)生產(chǎn)出功率放大器，并發(fā)表了數(shù)個(gè)3D處理器研發(fā)成果，不過(guò)可能要等到2012年以后才能達(dá)到量產(chǎn)目標(biāo)；至于另一家大廠Intel則還未找到3D芯片的“殺手級(jí)應(yīng)用”。
實(shí)際上，芯片制造商也在3D堆棧技術(shù)領(lǐng)域遭遇到不少障礙；根據(jù)IBM工程師John Knickerbocker的說(shuō)法，以TSV技術(shù)生產(chǎn)3D組件有五大挑戰(zhàn)：
1. 缺少EDA設(shè)計(jì)工具輔助；“設(shè)計(jì)工具還有成長(zhǎng)空間。”Knickerbocker指出。
2. 設(shè)計(jì)復(fù)雜度；目前產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)的3D組件其實(shí)用到相對(duì)數(shù)量較少TSV，而關(guān)鍵是如何在堆棧中用上更多的TSV？此外，要讓復(fù)雜的3D設(shè)計(jì)散熱也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
3. 封裝與測(cè)試的整合；目前還不清楚未來(lái)采用TSV技術(shù)的3D芯片會(huì)是由IDM廠生產(chǎn)，或是與現(xiàn)有IC一樣采用晶圓代工廠、IC封測(cè)廠分工的模式。但有件事很明顯：“測(cè)試將會(huì)是所有人面臨的挑戰(zhàn)。”
4. 不同功能系統(tǒng)的組合；要將諸如RF、內(nèi)存與微處理器等功能整合在同一顆組件中，是一個(gè)挑戰(zhàn)。
5. 標(biāo)準(zhǔn)；包括SEMI、Sematech都對(duì)3D芯片有不同的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，還有其他產(chǎn)業(yè)組織也有不同的發(fā)展方向。
芯片制造商正在探索將目前的電子組件堆棧成3D結(jié)構(gòu)之可能性；專家對(duì)“真正”的3D封裝之定義，是將不同的IC垂直重迭并以直通硅晶穿孔(through-silicon vias，TSV)技術(shù)來(lái)連結(jié)。該種方式旨在縮短芯片之間的導(dǎo)線、縮小組件尺寸并提高運(yùn)作帶寬。
到目前為止，芯片制造商采用TSV技術(shù)生產(chǎn)的3D組件十分有限，主要是CMOS影像傳感器、MEMS以及某種程度上的功率放大器(PA)；多年來(lái)，IBM、Intel等廠商也試圖利用TSV技術(shù)來(lái)堆棧微處理器、內(nèi)存或其他IC。
以IBM為例，該公司已經(jīng)用TSV技術(shù)生產(chǎn)出功率放大器，并發(fā)表了數(shù)個(gè)3D處理器研發(fā)成果，不過(guò)可能要等到2012年以后才能達(dá)到量產(chǎn)目標(biāo)；至于另一家大廠Intel則還未找到3D芯片的“殺手級(jí)應(yīng)用”。
實(shí)際上，芯片制造商也在3D堆棧技術(shù)領(lǐng)域遭遇到不少障礙；根據(jù)IBM工程師John Knickerbocker的說(shuō)法，以TSV技術(shù)生產(chǎn)3D組件有五大挑戰(zhàn)：
1. 缺少EDA設(shè)計(jì)工具輔助；“設(shè)計(jì)工具還有成長(zhǎng)空間。”Knickerbocker指出。
2. 設(shè)計(jì)復(fù)雜度；目前產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)的3D組件其實(shí)用到相對(duì)數(shù)量較少TSV，而關(guān)鍵是如何在堆棧中用上更多的TSV？此外，要讓復(fù)雜的3D設(shè)計(jì)散熱也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
3. 封裝與測(cè)試的整合；目前還不清楚未來(lái)采用TSV技術(shù)的3D芯片會(huì)是由IDM廠生產(chǎn)，或是與現(xiàn)有IC一樣采用晶圓代工廠、IC封測(cè)廠分工的模式。但有件事很明顯：“測(cè)試將會(huì)是所有人面臨的挑戰(zhàn)。”
4. 不同功能系統(tǒng)的組合；要將諸如RF、內(nèi)存與微處理器等功能整合在同一顆組件中，是一個(gè)挑戰(zhàn)。
5. 標(biāo)準(zhǔn)；包括SEMI、Sematech都對(duì)3D芯片有不同的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，還有其他產(chǎn)業(yè)組織也有不同的發(fā)展方向。
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