TSV,硅通孔技術,可以穿過硅基板實現硅片內部垂直電互聯,這項技術是目前唯一的垂直電互聯技術,是實現3D先進封裝的關鍵技術之一。TSV技術能夠將晶圓與晶圓之間垂直導通、芯片與芯片之間垂直導通,從而實現晶圓堆疊、芯片堆疊,其目的在于大幅提升芯片性能,是解決摩爾定律失效的重要技術之一。
21世紀初,TSV被提出。在TSV技術問世之前,芯片之間水平互聯,為提高性能,芯片數量增加,會占據基板更多空間。TSV技術可以使多個芯片垂直堆疊,在提高性能的同時,大幅降低了芯片占用的基板空間。由于TSV技術的核心技術例如深硅刻蝕、銅電鍍等技術逐步發展成熟,TSV技術商業化發展迎來利好。
為提高計算能力與存儲能力,芯片工藝制程不斷縮小,目前,5nm芯片已經量產,3nm芯片即將量產,芯片性能開發已接近物理極限,摩爾定律失效。全球互聯網用戶規模不斷擴大,人工智能、物聯網等產業快速發展,使得數據產生量急劇增多,市場對芯片的性能要求還在不斷提高。摩爾定律失效與芯片性能要求繼續提高之間相互沖突,需要采用新的技術手段來解決,因此TSV技術快速成為新一代封裝技術。
根據新思界產業研究中心發布的
《2022-2027年中國TSV(硅通孔)行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,TSV技術具有高密度集成、多功能集成、縮短電傳輸路徑、減少信號延遲、增加帶寬、提高數據傳輸速率、降低功耗等優點,幾乎可以用于任何芯片封裝以及任何類型先進封裝領域,受到了多個半導體廠商的關注。在全球范圍內,TSV技術相關廠商主要有日本東芝、韓國SK海力士、瑞士意法半導體、瑞士Silex公司、美國英特爾、美國AMD、美國應用材料公司等。
TSV技術應用規模逐步擴大,2022年3月,蘋果公司推出M1 ULTRA處理器,即采用TSV技術進行集成。我國是全球最大的電子產品生產國,隨著技術進步,電子產品更新迭代速度加快,市場對高性能芯片需求日益旺盛。在此背景下,我國TSV市場擁有巨大發展空間。我國目前已經擁有TSV技術相關企業,例如大港股份控股孫公司蘇州科陽主要采用TSV技術提供晶圓級封裝服務。
新思界
行業分析人士表示,雖然提高了芯片性能,但TSV設計更為復雜,且其制造過程中涉及到的工藝除深硅刻蝕、銅電鍍外,還有絕緣層沉積、化學機械拋光、晶圓減薄等,行業進入壁壘高。目前,TSV技術進行深硅刻蝕時,在硅片上一般是形成小孔徑,有利于銅電鍍進行填充,而大孔徑成本高且難以保證良率。由此來看,未來TSV技術還有較大提升空間。
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