IBM和高通谈对三维LSI技术的期待

    利用基于TSV（硅通孔）层叠芯片的三维LSI技术越来越受期待。在2013年4月于大阪举行的半导体封装技术的国际会议“International Conferenceon Electronics Packaging（ICEP）2013”上，关于半导体芯片代工有三场主题演讲，其中两场的主题都是三维LSI（图1）。

 
三维LSI的透视图（拍摄：美国）
 
图1：半导体封装技术国际会议“ICEP 2013”
在2013年4月10～12日于大阪国际会议场举行的“ICEP 2013”上，三维LSI技术等相继发表。为促进技术人员之间的交流，会期内还组织参观了大阪城等。

       之所以需要三维LSI技术，是因为半导体的微细化（定标，scaling）已经接近极限。IBM研究员、IBM系统科技集团微电子部门的Subramanian S.Iyer在ICEP上发表了主题演讲，他表示“估计现在的晶体管技术至少能够微细化到7nm工艺，但随着蚀刻成本增加，每个晶体管的成本肯定会增加”。

       因此，半导体行业应该致力于与原来二维方向（X-Y方向）定标不同的的Z轴向“垂直定标”（Orthogonal Scaling）。重要技术包括层叠微处理器和内存的三维LSI技术，采用深沟道的混载DRAM技术以及采用深沟道的片上去耦电容技术。IBM计划利用上述技术，大幅减小高性能服务器的主板的尺寸（图2）。

 
图2：推进主板小型化
IBM计划利用三维LSI技术及混载DRAM技术等不同于以往微细化的“垂直定标”实现主板小型化。（图：本站根据IBM的资料绘成）

高通计划应用于智能手机


       IBM希望利用三维LSI技术减小服务器尺寸、提高服务器性能，而高通则计划将该技术应用于智能手机。将引进利用TSV在移动SoC上层叠Wide I/O DRAM的“TSS（through-silicon stacking）”技术（图3）。

 
图3：高通正在开发的三维LSI技术
高通正在加快开发在手机SoC上层叠Wide I/O内存的三维LSI技术。（图：本站根据高通的资料制作）

       据Gartner预测，全球智能手机出货量到2016年将达到50亿部。如果基于TSV的三维LSI技术被智能手机采用，那么TSV技术将迅速普及。因此，半导体行业一直关注着高通等大企业是否采用TSV技术。在此次的ICEP上发表了主题演讲的高通的工程师兼高级主管Urmi Ray说道：“没有阻碍基于TSV的三维LSI技术实现实用化的根本性问题，技术熟练程度也在迅速提高。”

       另一方面，Urmi Ray也表达了对TSV成本的担心。他指出，“目前采用TSV的Wide I/O DRAM和硅转接板的价格很高，该技术要想全面普及，必须进一步降低成本”。他还指出，业界必须要开发采用玻璃的低成本转接板技术等各种新技术。另外，高通计划将该技术应用于平板电脑的移动SoC，同时还考虑引进在硅转接板上集成芯片的2.5维LSI技术。

       现在，高通尚未公布将基于TSV的三维/2.5维LSI技术用于量产的时间。与IBM瞄准的高性能服务器用途相比，智能手机用途对TSV技术的低成本化要求更加苛刻。因此，很多人认为TSV技术应用于移动SoC量产“最早要到2015年”（ICEP与会者）。

       由上可见，认为TSV技术普及还需要一些时间的人越来越多，也有人认为“如果TSV技术普及得更晚，通过无线方式以低成本进行芯片间通信的技术等将率先量产”（ICEP与会者）。（记者：木村 雅秀，日经BP半导体调查）