TSV,硅通孔技术,可以穿过硅基板实现硅片内部垂直电互联,这项技术是目前唯一的垂直电互联技术,是实现3D先进封装的关键技术之一。TSV技术能够将晶圆与晶圆之间垂直导通、芯片与芯片之间垂直导通,从而实现晶圆堆叠、芯片堆叠,其目的在于大幅提升芯片性能,是解决摩尔定律失效的重要技术之一。
21世纪初,TSV被提出。在TSV技术问世之前,芯片之间水平互联,为提高性能,芯片数量增加,会占据基板更多空间。TSV技术可以使多个芯片垂直堆叠,在提高性能的同时,大幅降低了芯片占用的基板空间。由于TSV技术的核心技术例如深硅刻蚀、铜电镀等技术逐步发展成熟,TSV技术商业化发展迎来利好。
为提高计算能力与存储能力,芯片工艺制程不断缩小,目前,5nm芯片已经量产,3nm芯片即将量产,芯片性能开发已接近物理极限,摩尔定律失效。全球互联网用户规模不断扩大,人工智能、物联网等产业快速发展,使得数据产生量急剧增多,市场对芯片的性能要求还在不断提高。摩尔定律失效与芯片性能要求继续提高之间相互冲突,需要采用新的技术手段来解决,因此TSV技术快速成为新一代封装技术。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国TSV(硅通孔)行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,TSV技术具有高密度集成、多功能集成、缩短电传输路径、减少信号延迟、增加带宽、提高数据传输速率、降低功耗等优点,几乎可以用于任何芯片封装以及任何类型先进封装领域,受到了多个半导体厂商的关注。在全球范围内,TSV技术相关厂商主要有日本东芝、韩国SK海力士、瑞士意法半导体、瑞士Silex公司、美国英特尔、美国AMD、美国应用材料公司等。
TSV技术应用规模逐步扩大,2022年3月,苹果公司推出M1 ULTRA处理器,即采用TSV技术进行集成。我国是全球最大的电子产品生产国,随着技术进步,电子产品更新迭代速度加快,市场对高性能芯片需求日益旺盛。在此背景下,我国TSV市场拥有巨大发展空间。我国目前已经拥有TSV技术相关企业,例如大港股份控股孙公司苏州科阳主要采用TSV技术提供晶圆级封装服务。
新思界
行业分析人士表示,虽然提高了芯片性能,但TSV设计更为复杂,且其制造过程中涉及到的工艺除深硅刻蚀、铜电镀外,还有绝缘层沉积、化学机械抛光、晶圆减薄等,行业进入壁垒高。目前,TSV技术进行深硅刻蚀时,在硅片上一般是形成小孔径,有利于铜电镀进行填充,而大孔径成本高且难以保证良率。由此来看,未来TSV技术还有较大提升空间。
关键字: