尽管3D IC架构设计上充满挑战,但就产品应用的重要性而言,3D IC高整合度的特性,对于电子终端存在着不言可喻的优势。只不过,也正因3D IC的高技术门坎,使得包括市场整合、研发、材料供应、制造、设计工具、测试、商品化与标准化、EDA工具,到制程与封测代工等过程,每个环节都必须严格把关,以确保透过TSV技术所生产的3D IC,能够提早成熟量产。
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2.5D IC与3D IC架构图。 BigPic:503x211 |
观察近年来的半导体产业,由于产业供应链积极开发2.5D与3D IC的相关技术及设备,使得市场对于这种新一代的2.5D/3D架构接受度日渐提高。产业人士指出,3D IC在初期仍将主要应用于智能手机等行动装置,且由于3D IC对于改善内存产品的性能表现与可靠度有很大的帮助,甚至还能降低成本并缩小产品尺寸,因此内存产品将更优先采用3D IC制程。
TechNavio预测,2012至2016年全球3D IC市场的年复合成长率为19.7%,成长贡献则主要将来自行动运算装置的内存需求大幅增加。随着技术逐步成熟,下一个推展重点则在于如何加速并扩大科技产品的采用,并加深2.5D与3D IC的市场渗透率。目前在封测厂和晶圆代工厂的上下游通力合作之下,预估3D IC技术应用至2015年将可见成熟。
日月光集团研发中心总经理暨研发长唐和明则在论坛演讲中表示,电子产品将进入NC系统(数值控制)时代,智能手表、智能眼镜等可穿戴式装置都是其中的要角,而物联网透过无线传感器(wireless sensor),更是整合各类NC产品系统的重要平台。
就封测的角度看,从云端、网通到客户端等各类终端装置所需的芯片,都将透过SiP进行整合,这使得SiP将成为智能生活应用和技术整合的重要关键。
事实上,利用TSV技术,3D IC可提升整体芯片效能并实现系统的异质整合,然而3D IC的大量使用仍有许多挑战有待克服,其中包括内存堆栈、设计生态系统、测试方法、散热解决方案、以及最重要的成本等。
此外,芯片的异质整合存在着复杂Chip-package-interaction (CPI)问题。为了克服这些挑战,目前台积电与EDA伙伴及客户密切合作,来简化3D IC整合供应链,如此能快速提升整体良率并降低可靠度风险,藉此加速3D IC的量产应用。
现阶段,全球包括台积电、日月光、意法半导体、三星电子、尔必达、美光、GLOBALFOUNDRIES、IBM、Intel等多家公司都已陆续投入3D IC的研发与生产,在产业供应链的共同推动下,预期3D IC将能于2014年量产。