立體堆疊受重視 3D IC技術掀熱潮
手機、可攜式多媒體播放器與個人導航裝置紛紛步向輕薄短小的產品外型,除了讓製造業者加重工業設計之外,由於3D IC可有效縮小晶片體積,因此也備受矚目。

看好立體堆疊晶片(3D IC)的多項技術優勢,日前工研院結盟國內業者組成先進堆疊系統應用研發聯盟(簡稱Ad-STAC),盼能加速推動3D IC技術應用。雖然這項技術最早在2002年就由IBM率先提出,2007年也有半導體設備商暐貰科技(Aviza)推出相關解決方案,不過立體堆疊技術近期才廣受歡迎。
PCB寸土寸金 3D IC有效縮減空間
顧名思義,3D IC乃是透過將多顆晶片進行三維空間垂直整合,以達到尺寸精簡的最佳效益。與現有平面的晶片整合有所不同,3D IC由於採取上下導通的架構,因此電晶體間的連接長度及延遲時間均較傳統二維電路明顯縮短,同時提升晶片效能並降低晶片功耗。另外,電感效應與電容效應引起的噪音耦合也較低。也因為晶片尺寸可有效精簡,將印刷電路板(PCB)視為尺寸戰場的可攜式裝置業者更對3D IC興趣高昂。
智旺科技總經理徐清祥認為,待3D IC成熟後,將成為打造固態硬碟(SSD)的最大幫手,並可加速固態硬碟之發展。徐清祥以採用固態硬碟的蘋果(Apple)iPhone為例,他指出,目前iPhone主流硬碟空間仍僅停留在8GB,然若可導入3D IC技術,大容量的固態硬碟將可俯拾皆是。
智旺科技為力晶集團轉投資之快閃記憶體(Flash)設計公司,此次率先加入工研院發起的Ad-STAC,就是希望未來可盡快開發出運用3D IC之大容量固態硬碟,以搶占市場先機。徐清祥樂觀預期,若3D IC發展順利,最快在2009年結束前就可看到搭載20或30GB固態硬碟的手機。
看好3D IC未來發展 本土廠商全力抬轎
為與國際廠商進行區隔,工研院日前大動作宣布成立Ad-STAC,欲與國內業者聯手打造第一個跨產業整合的立體堆疊晶片研發平台,全力發展3D IC系統與應用技術、整合相關設計開發。
工研院董事長史欽泰表示,3D IC由於整合度高、體積小及成本低,因此可滿足消費性電子輕薄化之需求。
工研院電光所所長暨研發聯盟會長詹益仁(圖1)補充,3D IC是製造設計的進一步分工,必須透過上中下游整合才能成功,也因此積極拉攏各家廠商加入。據悉,目前該聯盟已有力晶、南亞、矽品、茂德、漢民、旺宏、德商巴斯夫(BASF)、美商布魯爾科技(Brewer Science)等九家明確表達加入意願。
不過,這項由經濟部負擔部分預算,且由工研院主導之Ad-STAC,預計最快也要在3年後才會由工研院與業界共同進行3D IC合作開發計畫。
3D IC非獨創 商用化時程先搶先贏
除了工研院之外,IBM早在2002年就喊出相關概念,並明確指出3D IC諸多製造技術、規格細節與優勢,相關投資也不遺餘力。而半導體設備業者暐貰科技也以其深層蝕刻技術為基礎,開發出完整的製程方案,並在2007年推出市場。
暐貰科技全球企業營銷副總裁Michael Martinez(圖2)指出,隨著3D IC受到重視,建立立體堆疊整合最常用的技術之一–矽穿孔(TSV)也備受矚目。Martinez引述研究機構Yole Development報告指出,在各式消費性電子(CE)強勢帶動之下,3D IC市場至2012年時,年複合成長率(CAGR)將超過60%,成長力道可見一斑。
Martinez透露,比起打線只能在元件周圍繞線,TSV由於採立體方式堆疊,因此在同樣的性能表現下,最多能節省30%的矽用量,有助降低成本。此外,TSV可縮短電氣傳遞距離,也得以改善晶片運作速度和功能。
不過,Martinez也說,儘管包括國內的各家業者對3D IC興趣頗大,不過多數晶圓廠對於3D IC仍處於開發階段,國內最早量產之廠商將僅有日月光而已,要看到市場快速成長,最快也要到2009年以後。Martinez分析,正因為3D IC仍屬初期開發階段,各家業者能否搶先推出實際產品、或是在技術上有所深耕,將是未來決勝關鍵。