探秘TSMC SoIC技术

目录

👾 1. TSMC SoIC 技术简介

• 概述

• 技术原理

• SoIC 与传统封装技术的比较

🧩 2. TSMC SoIC 技术优势

• 小封装密度

• 高 I/O 速率

• 快速数据处理性能

🛠️ 3. TSMC SoIC 制程工艺

• 制程流程

• 关键技术设备

📈 4. TSMC SoIC 应用案例

• AMD 3D V-Cache

• 未来应用展望

🎯 5. 结语

TSMC SoIC 技术简介

概述

台积电 SoIC 技术（System on Integrated Chips）是台积电提出的一种封装技术。相比传统的封装技术，SoIC 利用晶圆制造技术进行芯片间的连接，而不是采用传统的封装技术。

技术原理

SoIC 采用的是前端技术，即 FE 3D（Front End 3D），与传统的后端技术 BE 3D（Back End 3D）有所不同。它利用晶圆制造技术中的铜垫片（Cu pads）进行芯片间的连接，而不是微球焊接（microbump）。

SoIC 与传统封装技术的比较

在传统封装技术中，微球焊接（microbump）连接芯片，而在 SoIC 中，利用铜垫片进行连接，这样可以实现更小的芯片间距，从而获得更高的输入/输出（I/O）速率。

TSMC SoIC 技术优势

小封装密度

相比传统的微球焊接技术，SoIC 技术可以实现更小的芯片间距，进而实现更高的封装密度。例如，10 微米的间距可以实现每平方毫米 10,000 个 I/O。

高 I/O 速率

SoIC 技术的应用可以大幅提升芯片的输入/输出（I/O）速率。通过不断缩小间距，实现了密集的连接，进而提升数据处理性能。

快速数据处理性能

随着间距的减小和连接密度的增加，SoIC 技术可以实现更快的数据处理性能。这对于高性能计算和游戏等领域具有重要意义。

TSMC SoIC 制程工艺

制程流程

1. CMP（化学机械抛光）
   • 准备最终连接表面。
2. 表面活化
   • 使用等离子体处理（如 Ar 等离子体）增加绝缘材料（如 SiO2）的连接能量。
3. 芯片间连接
   • 在室温下进行绝缘材料（如 SiO2-SiO2）之间的连接。
4. 退火
   • 在高温下（例如 200℃~400℃）进行铜-铜金属连接，实现电气连接。

关键技术设备

与此连接技术相关的关键设备供应商包括 EVG、SUSS MicroTec、ASM Pacific、Besi 和 Applied Materials。

TSMC SoIC 应用案例

AMD 3D V-Cache

AMD 在 Computex 2021 大会上宣布了原型样品，称为 AMD 3D V-Cache，使用了 TSMC SoIC 技术。该技术将处理器芯片底部与顶部的 L3 缓存 SRAM 存储器通过铜-铜混合键合连接。

未来应用展望

虽然目前主要应用于游戏领域，但预计 TSMC SoIC 技术将在未来被广泛应用于高性能计算等领域。

结语

TSMC SoIC 技术以其小封装密度、高 I/O 速率和快速数据处理性能而备受关注。随着技术的不断发展和应用领域的扩大，它将为半导体行业带来更多创新和突破。

亮点

• TSMC SoIC 技术的优势和应用案例详解。
• 制程工艺及关键设备的解析。
• 未来应用展望。

常见问题解答

Q: TSMC SoIC 技术与传统封装技术有何不同？ A: TSMC SoIC 利用晶圆制造技术进行芯片间连接，而传统封装技术则采用微球焊接。

Q: TSMC SoIC 技术的应用领域有哪些？ A: 目前主要应用于高性能计算和游戏领域，未来可能涵盖更广泛的领域。