IBM Research 和 Tokyo Electron 合作開(kāi)展了一項(xiàng)芯片制造創(chuàng)新，使用 3D 芯片堆疊技術(shù)簡(jiǎn)化生產(chǎn)晶圓的供應(yīng)鏈和流程。
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對(duì)計(jì)算機(jī)芯片的需求從未像現(xiàn)在這樣高，但過(guò)去兩年給全球供應(yīng)鏈帶來(lái)了前所未有的壓力。但即使在此之前，計(jì)算機(jī)芯片行業(yè)也存在壓力。摩爾定律假設(shè)微芯片上的晶體管數(shù)量每年會(huì)翻一番，隨著芯片制造商接近硅的物理極限，他們開(kāi)始緊張起來(lái)。例如，IBM Research 迄今為止最小的芯片節(jié)點(diǎn)只有 2 nm寬
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IBM Research的最新突破探索了如何堆疊芯片以簡(jiǎn)化生產(chǎn)芯片的供應(yīng)鏈。IBM Research與合作伙伴東京電子 (TEL) 宣布，已經(jīng)成功實(shí)施了一種新工藝，用于生產(chǎn)用于 3D 芯片堆疊技術(shù)的 300 毫米硅芯片晶圓，這是世界上第一個(gè) 300 毫米級(jí)別的晶圓。芯片堆疊目前僅用于高端操作，如高帶寬存儲(chǔ)器的生產(chǎn)，具有擴(kuò)大給定體積內(nèi)晶體管數(shù)量的潛力——而不是像摩爾定律傳統(tǒng)上被解釋為專(zhuān)注于一個(gè)區(qū)域上。
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芯片堆疊架構(gòu)需要硅層之間的垂直連接，稱為硅通孔 (TSV) - 允許電流在一個(gè)硅層之間流動(dòng)的微小連接，允許每一層與其他層通信。該工藝需要減薄硅晶片的背面，以顯示并完成垂直堆疊所需的 TSV 制造。構(gòu)成芯片堆疊的層非常薄，通常小于 100 微米厚。
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為了確保這些易碎且靈活的硅晶圓能夠通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程，每個(gè)晶圓都連接到所謂的載體晶圓上。在現(xiàn)代芯片制造中，這些載體晶圓通常由玻璃制成，玻璃會(huì)臨時(shí)粘合到硅上，以確保它可以在不被損壞的情況下進(jìn)行加工。處理完晶圓后，使用紫外激光將玻璃載體從硅中移除，以釋放兩層之間的鍵合。在某些情況下，可以使用硅載體晶片，但這需要釋放過(guò)程采用機(jī)械力來(lái)促進(jìn)分離，這會(huì)引入缺陷和產(chǎn)量損失。
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IBM 和 TEL 合作創(chuàng)建了一個(gè)新的 300 毫米模塊，使用紅外激光實(shí)現(xiàn)對(duì)硅的透明剝離工藝，這意味著可以使用標(biāo)準(zhǔn)硅晶片代替玻璃晶片作為載體。
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借助該新技術(shù)，硅晶片可以與其他硅片粘合，這意味著不再需要將玻璃引入生產(chǎn)線。還有與處理鍵合硅晶片對(duì)相關(guān)的制造優(yōu)勢(shì)，例如消除工具兼容性和卡盤(pán)問(wèn)題、更少的缺陷和與不同晶片對(duì)相關(guān)的工藝問(wèn)題，以及實(shí)現(xiàn)薄晶片的在線測(cè)試。該技術(shù)使用可擴(kuò)展的硅互連實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的 FOWL 和 3D 小芯片技術(shù)。
IBM Research 自 2018 年以來(lái)一直與 TEL 合作，以完善這種新型激光剝離，而這只是 20 多年合作伙伴關(guān)系中的最新合作。自 2018 年以來(lái)，TEL 是設(shè)計(jì)大規(guī)模生產(chǎn)新硅芯片所需工具的專(zhuān)家，他們采用這種工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)并制造了一種新的 300mm 模塊，能夠釋放和分離鍵合硅片組以進(jìn)行批量生產(chǎn)。
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