3D芯片堆疊封裝技術(shù)改變電子產(chǎn)品
2017-12-18 15:48:54
芯片作為幾乎所有電子產(chǎn)品最基礎(chǔ)的一個(gè)組成部分，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種很有意思的現(xiàn)象。一般又薄又平的微芯片，如今卻堆疊得像薄煎餅?zāi)菢樱啥S變成三維——給電子設(shè)備帶來重大的變化。
芯片設(shè)計(jì)師們正在發(fā)現(xiàn)那種堆疊方式在性能、能耗和功能上帶來各種出人預(yù)料的好處。
如果沒有這種技術(shù)的出現(xiàn)，蘋果智能手表Apple Watch也沒辦法做出來，三星最先進(jìn)的固態(tài)存儲器、來自英偉達(dá)和谷歌的人工智能系統(tǒng)和索尼超級快速的新型相機(jī)也受益于堆疊芯片。
這種3D堆疊類似于城市規(guī)劃。沒有它的話，產(chǎn)品需要內(nèi)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(yuǎn)。但是，只要開始對芯片進(jìn)行堆疊，你就能形成一個(gè)硅制“城市”，里面的一切會變得更加緊湊。
從物理學(xué)角度來看，這種設(shè)計(jì)具有非常大的優(yōu)勢：當(dāng)電子需要通過銅線行進(jìn)更長的距離的時(shí)候，會消耗更多的能量，產(chǎn)生熱量，同時(shí)也會減少頻寬。ARM旗下微芯片設(shè)計(jì)公司ARM Research未來硅技術(shù)主管格雷格•耶里克（Greg Yeric）指出，堆疊式芯片更加高效，產(chǎn)生較少的熱量，能夠以光速在短得多的互連通道里進(jìn)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(shù)概念在1960年代被提出，此后零散地出現(xiàn)在一些高端應(yīng)用當(dāng)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(shù)大型芯片廠商（AMD、蘋果、英特爾、三星和英偉達(dá)）和Xilinx等小型的專業(yè)公司的堆疊式芯片產(chǎn)品，才出現(xiàn)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(jié)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(jī)的“系統(tǒng)級芯片”做法，后者是將所有不同的手機(jī)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(jìn)的3D堆疊式芯片封裝之一驅(qū)動(dòng)。在該智能手表中，30種不同的芯片密封在一個(gè)塑料包層里面。為了節(jié)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(shù)，該手表的設(shè)計(jì)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(shí)的硅制“高樓大廈”。三星用于手機(jī)、相機(jī)和筆記本數(shù)據(jù)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。
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