全球最大的代工企業(yè)臺積電（TSMC）公布了2.5維LSI的制造戰(zhàn)略。在2012年4月舉行的封裝技術(shù)國際會議“ICEP-IAAC（Joint Conferenceof “International Conference on Electronics Packaging” and “IMAPSAll Asia Conference”）2012”的主題演講中，該公司TSV集成項目3D集成電路部門經(jīng)理侯上勇公布了有關(guān)內(nèi)容。

2.5維LSI是指在形成有TSV（硅貫通孔）的硅轉(zhuǎn)接板上排列封裝大量芯片，實(shí)施模塊化的技術(shù)。使用該技術(shù)時，與單芯片產(chǎn)品相比可輕松提高制造時的成品率，降低成本。而且還能夠以短距離且多端子的狀態(tài)將芯片間連接起來，因此芯片間的傳輸速度等與單芯片產(chǎn)品基本相同。由于具備這一特點(diǎn)，作為彌補(bǔ)微細(xì)化極限的新型集成化技術(shù)，備受業(yè)界關(guān)注。

2.5維LSI已開始面向美國賽靈思（Xilinx）的FPGA實(shí)施量產(chǎn)，目前是通過臺積電與后工序?qū)I(yè)廠商（OSAT）等合作實(shí)現(xiàn)的。采取的是硅轉(zhuǎn)接板及FPGA芯片由臺積電制造、封裝由OSAT負(fù)責(zé)的水平分工型業(yè)務(wù)模式。

然而，臺積電指出“該方法很難提高2.5維LSI的制造成品率”（侯上勇）。而且此次還獲悉，為了提高成品率，臺積電已開始向客戶大力推薦總承包服務(wù)（Turnkey Service），也就是從晶圓制造到封裝全部由該公司一家承包。據(jù)臺積電介紹，“目前賽靈思、美國英偉達(dá)及美國阿爾特拉均在推進(jìn)以總承包服務(wù)為前提的模塊開發(fā)”（侯上勇）。臺積電即將于2012年下半年建立能夠使該技術(shù)開始投入量產(chǎn)的體制（圖1）。

圖1：正在面向多家大客戶開發(fā)2.5維LSI技術(shù)
臺積電正在為多家大客戶開發(fā)2.5維LSI的測試模塊。均以臺積電自主開發(fā)的稱為“CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）”的芯片集成技術(shù)來制造。
（圖由本刊根據(jù)臺積電的演講資料制作，照片由阿爾特拉提供）

在薄化處理前連接芯片

總承包服務(wù)利用被稱為“Co-WoS（Chip on Wafer on Substrate）”的自主制造技術(shù)。該技術(shù)在對制備有硅轉(zhuǎn)接板的晶圓實(shí)施薄化處理前層疊連接芯片（圖2）。通過利用厚晶圓來抑制晶圓的曲翹，“可將芯片連接時的成品率提高到95％以上，將成品的成品率提高到80％以上”（侯上勇）。

圖2：臺積電的“CoWoS”工藝
在不對晶圓做薄化處理的狀態(tài)下直接與疊在上面的芯片實(shí)施微凸塊連接，由此可提高連接的成品率。通過由臺積電獨(dú)攬TSV形成、微凸塊連接及TSV端子的露出等重要工序，容易提高制造的成品率。

臺積電今后還打算將CoWoS應(yīng)用到基于TSV的三維LSI上。目前來看，支持三維LSI的存儲器可供選擇的較少，“不能滿足客戶的要求”（侯上勇）（表1）。今后，臺積電將與各存儲器公司合作，“在支持三維LSI的存儲器方面，增加可供選擇候補(bǔ)”（侯上勇）。


如果總承包服務(wù)今后成為主流，那么OSAT的業(yè)務(wù)領(lǐng)域就會被代工企業(yè)奪走。不過，總承包服務(wù)今后究竟能否成為2.5維及三維LSI的主流，目前還不得而知。至少作為臺積電競爭對手的格羅方德對推出總承包服務(wù)并沒有顯現(xiàn)出太大的愿望。格羅方德雖然2012年4月宣布已開始向美國紐約的300mm晶圓工廠“Fab 8”導(dǎo)入支持20nm工藝的TSV技術(shù)，但同時又表現(xiàn)出了重視與OSAT共同開發(fā)及合作的態(tài)度。（記者：木村 雅秀，《日經(jīng)電子》）