3D芯片堆疊封裝技術改變電子產品
2017-12-18 15:48:54
芯片作為幾乎所有電子產品最基礎的一個組成部分，現在出現了一種很有意思的現象。一般又薄又平的微芯片，如今卻堆疊得像薄煎餅那樣，由二維變成三維——給電子設備帶來重大的變化。
芯片設計師們正在發現那種堆疊方式在性能、能耗和功能上帶來各種出人預料的好處。
如果沒有這種技術的出現，蘋果智能手表Apple Watch也沒辦法做出來，三星最先進的固態存儲器、來自英偉達和谷歌的人工智能系統和索尼超級快速的新型相機也受益于堆疊芯片。
這種3D堆疊類似于城市規劃。沒有它的話，產品需要內置更多的零部件，電路板上的微芯片就會不斷伸展，微芯片之間的距離會越隔越遠。但是，只要開始對芯片進行堆疊，你就能形成一個硅制“城市”，里面的一切會變得更加緊湊。
從物理學角度來看，這種設計具有非常大的優勢：當電子需要通過銅線行進更長的距離的時候，會消耗更多的能量，產生熱量，同時也會減少頻寬。ARM旗下微芯片設計公司ARM Research未來硅技術主管格雷格•耶里克（Greg Yeric）指出，堆疊式芯片更加高效，產生較少的熱量，能夠以光速在短得多的互連通道里進行通信。
雖然3D堆疊芯片的原理非常簡單，但要制造起來卻困難重重。耶里克說道，3D堆疊芯片技術概念在1960年代被提出，此后零散地出現在一些高端應用當中，比如軍用硬件。
然而，TechInsights微芯片研究公司分析師辛金•迪克森-沃倫（Sinjin Dixon-Warren）指出，來自大多數大型芯片廠商（AMD、蘋果、英特爾、三星和英偉達）和Xilinx等小型的專業公司的堆疊式芯片產品，才出現了五年左右。
堆疊式芯片通常是其它蜷縮起來的芯片的“封裝”的一部分。除了能夠節省空間以外，也能讓廠商們能夠通過不同的制造工藝打造許多不同的芯片，然后將它們粘合在一起。“3D堆疊式封裝”的做法不同于頻繁用于手機的“系統級芯片”做法，后者是將所有不同的手機部件蝕刻在單一的硅片上。
迪克森-沃倫稱，從第一代開始，Apple Watch就由最先進的3D堆疊式芯片封裝之一驅動。在該智能手表中，30種不同的芯片密封在一個塑料包層里面。為了節約空間，存儲芯片都堆疊在邏輯電路上面。如果沒有芯片堆疊技術，該手表的設計就無法做得如此緊湊。
蘋果的芯片只是堆疊成兩層高，而三星卻做出了名副其實的硅制“高樓大廈”。三星用于手機、相機和筆記本數據存儲的V-NAND閃存足足堆疊了64層芯片。三星也剛剛宣布，未來的版本將會有96層。
本文關鍵詞：3D堆疊芯片
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