集成度的不断提高迫切需要3D技术来支撑

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今天的集成电路发展动力来源于许多不同的需求，在人们的心目中门数量不再是最大的问题。不断提高的集成度要求处理器、随机逻辑、存储器、模拟电路和射频电路做在一块基板上。
成本、性能和功耗是促成这种高集成度的所有因素。遗憾的是，随着制造尺寸的不断缩小，所有这些不同类型电路的物理尺寸并没有实现同等程度的缩放，也没有任何一种制造方法适合所有电路。像电源完整性、噪声以及整合设计与验证流程的需求等额外问题也给开发成本、交货进度和风险等级等造成了不小的压力。

三维IC这种新兴技术也许能够用来减轻上述许多压力，同时带来诸多实惠。这种技术的核心是一种硅中间层，在封装内起着印刷电路板的作用。第一代技术通常指2.5D，其中微型锡球用于连接倒装的裸片，同时连接中间层的顶部，如图1所示。

为了完整地实现裸片的三维堆叠，有必要通过一种被称为硅通孔(TSV)的硅层建立连接。在图1所示的2.5D芯片例子中，硅通孔存在于中间层，但用于完整的3D堆叠。硅通孔也必须成为功能性裸片的一部分。简单地说，硅通孔就是在硅片上蚀刻出的一个垂直孔，中间填充有铜。

这些2.5D芯片有许多优势，比如更高的良率，因为对应系统每个部分的工作裸片可以单独选择，不需要单个裸片上的所有裸片全部工作。每个裸片还可以使用最佳工艺节点和制造技术，并且互连参数也要比印刷电路板好得多，因而允许在元件间实现高得多的通信速度，并且功耗更低。

对一个完整的3D IC来说，硅通孔存在于每个裸片中，包括激活的功能性裸片，而且允许在各个裸片顶部垂直安装任意数量的裸片。－

                               
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图2：使用硅通孔的简单3D IC。