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用最简单的方案寻找芯片集成技术 东京理工大学创新研究所未来科学技术跨学科研究实验室,中国机械网,okmao.com
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用最简单的方案寻找芯片集成技术 东京理工大学创新研究所未来科学技术跨学科研究实验室
2022年10月09日    新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

由特别任命的Kurita教授(东京理工大学创新研究所未来科学技术跨学科研究实验室)和一家合作研究公司组成的研究团队开发了芯片集成技术,该技术使用了一种称为“支柱吊桥(PSB)”的技术。“该技术满足了宽带芯片间通信和可扩展芯片集成的要求,这是未来大规模芯片集成所需的,只需最少的配置和制造过程。

它具有一种硅桥互连结构,通过一个精细的“微支柱”实现芯片之间的宽带通信,并采用一种称为“全芯片最后”的制造工艺中国机械网okmao.com。该结构和工艺以最简单的形式为芯片集成提供了要求。该技术有望加速未来半导体集成电路系统技术的发展,取代小型化,预计这将放缓。


用最简单的方案寻找芯片集成技术  东京理工大学创新研究所未来科学技术跨学科研究实验室 中国机械网,okmao.com


这项研究是在10月1日成立芯片集成平台联盟(稍后描述)之前,与Aoi Electronics Co.,Ltd.和其他四家公司联合进行的。详细结果将在10月3日开始于美国波士顿举行的国际IMAPS 2022会议上公布。

自20世纪中期发明半导体集成电路以来,由于摩尔定律,半导体集成电路已成为世界数字变革的驱动力,摩尔定律通过设备小型化和改进集成来提高性能、降低功耗和降低成本。然而,近年来,半导体电路的尺寸已缩小到几纳米。由于构成半导体的原子大小所施加的物理限制,工业界现在认识到这项法律的终结。

与此同时,芯片集成技术(图1)作为一种新的进化路径,以扩大集成并提高性能/降低功耗代替小型化,成为人们关注的焦点。这包括从集成电路芯片集合中组装主要系统,这些集成电路芯片比传统半导体封装技术中的耦合更紧密。这超越了半导体晶片和芯片的物理/制造技术维度,并大规模集成了不同的功能和结构。这使得通过异构集成和集成可扩展性提供改进的性能成为可能,而这是传统半导体集成电路技术无法实现的。

使用硅中介器和基于聚合物的RDL(再分布层)中介器(也称为RDL第一/芯片最后扇出)的集成技术已作为芯片集成的平台技术开发和实施,但大规模集成受到晶圆尺寸和制造技术的限制。与此同时,正在开发一种使用局部排列的高密度布线芯片的技术,称为硅桥,用于大规模集成。然而,结构和制造工艺的复杂性以及提高集成度所需的高制造精度是一个挑战。

研究结果

研究人员以最简单的方案将支柱吊桥(PSB)技术设计为芯片集成结构/工艺,并制作了概念验证原型以证明其可行性。图1和图2显示了PSB桥连接结构。只有一种叫做“微柱”的柱状金属插入芯片和硅桥之间的连接处。芯片与桥一起用模具树脂密封,并通过一根贯穿硅桥侧模具的“高柱”连接到外部电极。

这种结构可以通过最小化芯片/桥互连元件来提高芯片间连接密度和电气性能,并提高外部连接布线的高频性能和散热性能。它的另一个优点是可以选择桥接线类型,在扩大集成时没有屈服问题(已知良好桥),集成模块的尺寸和制造单元可以扩展到大型面板。

这种结构是由(1)在全芯片最后一道工序的制造过程中,高粘合精度和减少“模具移动”(芯片在模具密封过程中移动的现象),以及(2)具有匹配线性膨胀的粘合过程(热膨胀系数:CTE)形成的。

虽然半导体集成电路的小型化由于摩尔定律预计会放慢速度,但芯片集成技术很可能是提高系统性能的一条新的进化路径。预计该平台技术将在长期内对人类社会产生巨大影响,并伴随着一个巨大的行业的出现。预计这项技术及其组件技术和应用将推动这些趋势。

未来发展

研究人员计划增加互连密度和扩大集成,开发高性能桥接布线技术和全球布线集成技术,验证可靠性,并验证系统应用。

此外,他们还将成立Chiplet-Integration Platform Consortium,以研究和开发从制造技术和元素技术到应用及其工业化的价值链,主要针对芯片集成平台技术,包括本研究。

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