3D芯片堆叠封装技术改变电子产品
2017-12-18 15:48:54
芯片作为几乎所有电子产品最基础的一个组成部分，现在出现了一种很有意思的现象。一般又薄又平的微芯片，如今却堆叠得像薄煎饼那样，由二维变成三维——给电子设备带来重大的变化。
芯片设计师们正在发现那种堆叠方式在性能、能耗和功能上带来各种出人预料的好处。
如果没有这种技术的出现，苹果智能手表Apple Watch也没办法做出来，三星最先进的固态存储器、来自英伟达和谷歌的人工智能系统和索尼超级快速的新型相机也受益于堆叠芯片。
这种3D堆叠类似于城市规划。没有它的话，产品需要内置更多的零部件，电路板上的微芯片就会不断伸展，微芯片之间的距离会越隔越远。但是，只要开始对芯片进行堆叠，你就能形成一个硅制“城市”，里面的一切会变得更加紧凑。
从物理学角度来看，这种设计具有非常大的优势：当电子需要通过铜线行进更长的距离的时候，会消耗更多的能量，产生热量，同时也会减少频宽。ARM旗下微芯片设计公司ARM Research未来硅技术主管格雷格•耶里克（Greg Yeric）指出，堆叠式芯片更加高效，产生较少的热量，能够以光速在短得多的互连通道里进行通信。
虽然3D堆叠芯片的原理非常简单，但要制造起来却困难重重。耶里克说道，3D堆叠芯片技术概念在1960年代被提出，此后零散地出现在一些高端应用当中，比如军用硬件。
然而，TechInsights微芯片研究公司分析师辛金•迪克森-沃伦（Sinjin Dixon-Warren）指出，来自大多数大型芯片厂商（AMD、苹果、英特尔、三星和英伟达）和Xilinx等小型的专业公司的堆叠式芯片产品，才出现了五年左右。
堆叠式芯片通常是其它蜷缩起来的芯片的“封装”的一部分。除了能够节省空间以外，也能让厂商们能够通过不同的制造工艺打造许多不同的芯片，然后将它们粘合在一起。“3D堆叠式封装”的做法不同于频繁用于手机的“系统级芯片”做法，后者是将所有不同的手机部件蚀刻在单一的硅片上。
迪克森-沃伦称，从第一代开始，Apple Watch就由最先进的3D堆叠式芯片封装之一驱动。在该智能手表中，30种不同的芯片密封在一个塑料包层里面。为了节约空间，存储芯片都堆叠在逻辑电路上面。如果没有芯片堆叠技术，该手表的设计就无法做得如此紧凑。
苹果的芯片只是堆叠成两层高，而三星却做出了名副其实的硅制“高楼大厦”。三星用于手机、相机和笔记本数据存储的V-NAND闪存足足堆叠了64层芯片。三星也刚刚宣布，未来的版本将会有96层。
本文关键词：3D堆叠芯片
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