TSMC-SoIC:先進前端晶片堆疊

2020-09-03

   

按照台積電方面的定義,諸如 CoW (chip-on-wafer)和 WoW (wafer-on-wafer)等前端晶片堆疊技術統稱為“ SoIC”,即集成晶片系統(System of Integrated Chips)。這些技術的目標是在不使用後端集成選項上看到的“bumps”的情況下,將矽片堆疊在一起。在這裡,SoIC 設計實際上是在創建鍵合介面,以便矽可以放在矽的頂部,就好像它是一整塊矽一樣。

    

根據台積電官方介紹,公司的 SoIC 服務平臺提供創新的前段 3D 晶片間堆疊技術,用於重新集成從片上系統(SoC)劃分的小晶片。最終的集成晶片在系統性能方面優於原始 SoC。它還提供了集成其他系統功能的靈活性。台積電指出,SoIC 服務平臺可滿足雲,網路和邊緣應用中不斷增長的計算,頻寬和延遲要求。它支持 CoW 和 WoW 方案,而這兩種方案在混合和匹配不同的晶片功能、尺寸和技術節點時提供了出色的設計靈活性。  

     

具體而言,台積電的 SoIC 技術是將多個 die 堆疊到“ 3D 構造塊”(又稱為“ 3D Chiplet”)中的一種非常強大的方法。

       

如今,SoIC 在垂直堆疊的晶片之間的每平方毫米空間能夠實現約 10,000 個互連。但看法這正在進行向每平方毫米 100 萬個互連的開發工作。3D-IC 愛好者一直在尋找一種能夠實現這種細微互連,進一步減小外形尺寸,消除頻寬限制,簡化 die 堆疊中的熱量管理以及將大型、高度並行系統集成到其中的 IC 封裝方法。

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如下圖所示,SoIC 的好處之一體現在在其熱性能:

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如上圖所示,面對面 SoIC 鍵合的熱阻比微凸點連接降低 35%,並且隨著我們進入具有多個封裝晶片的計算的未來,管理這些介面以進行散熱要更加難。但是,這些 SoIC 技術的不利之處在於,堆疊設計必須彼此協同設計。

     

圖片來源: TSMC