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每隔幾個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)更新的電子產(chǎn)品。由于新一代先進(jìn)的芯片和處理器，它們通常更小、更智能，不僅運(yùn)行速度更快，帶寬更多，而且更節(jié)能。

進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，我們相信明天太陽(yáng)會(huì)升起，新設(shè)備將繼續(xù)創(chuàng)新。在幕后，工程師們積極研究半導(dǎo)體技術(shù)路線圖，以確保新設(shè)備所需的下一代芯片準(zhǔn)備就緒。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，芯片的進(jìn)步是通過(guò)縮小晶體管的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣更多的晶體管就可以在晶圓上制造，從而使晶體管的數(shù)量每12-24個(gè)月翻一番——這就是眾所周知的摩爾定律。多年來(lái)，為了跟上時(shí)代的步伐，整個(gè)行業(yè)進(jìn)行了銅/低k互連、新型晶體管材料、多圖形方案和三維(3)等諸多重大創(chuàng)新D)架構(gòu)。

開(kāi)發(fā)3D隨著深寬比的增加，結(jié)構(gòu)的變化帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。你可能已經(jīng)想到了3D架構(gòu)需要從根本上改變?cè)O(shè)備設(shè)計(jì)，需要新的材料、新的沉積和蝕刻方法。在本文中，我們將帶您回顧半導(dǎo)體行業(yè)的實(shí)現(xiàn)D建筑過(guò)程中的重要里程碑。

準(zhǔn)備階段：Inphi代理平面工藝

創(chuàng)建一個(gè)集成電路最初是一個(gè)二維問(wèn)題：取一個(gè)平坦的硅片，將各種結(jié)構(gòu)放置在表面，并用導(dǎo)線連接。這是通過(guò)沉積層層材料，利用光刻技術(shù)進(jìn)行圖形處理，并在暴露區(qū)域蝕刻必要的特性來(lái)完成的。這曾經(jīng)是電子工業(yè)的一個(gè)巨大突破。

隨著技術(shù)需求的不斷發(fā)展，需要在更緊湊的空間中建立更多的電路來(lái)支持更小的結(jié)構(gòu)。過(guò)去相對(duì)直接的過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜。

隨著創(chuàng)建2D隨著結(jié)構(gòu)成本的增加和二維平面微縮的可行方法的逐漸枯竭，3D結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越有吸引力。早在十多年前，半導(dǎo)體行業(yè)就開(kāi)始開(kāi)發(fā)早期的選擇性蝕刻應(yīng)用，以支持3D從包裝到非易失性存儲(chǔ)器甚至晶體管本身，技術(shù)不斷擴(kuò)展。

晶體管走向3D

許多電子系統(tǒng)的主要力量是晶體管。過(guò)去，晶體管一直是由晶體管通道的寬度和長(zhǎng)度決定的晶體管通道的寬度和長(zhǎng)度。晶體管的性能由放置在通道上的柵極控制，但由于通道受控制，只能提供有限的控制。

從平面轉(zhuǎn)向3D第一步是為通道設(shè)計(jì)一個(gè)鰭，它可以由三柵極控制。然而，為了實(shí)現(xiàn)最佳控制，需要接觸晶體管的所有四面，從而促進(jìn)了全圍柵極(GAA)晶體管的發(fā)展GAA在結(jié)構(gòu)上，多根導(dǎo)線或多片堆疊在一起，柵極材料完全包圍了通道。

展望未來(lái)：3D DRAM

隨機(jī)動(dòng)態(tài)存取存儲(chǔ)器(DRAM) 物理機(jī)制與3D NAND完全不同，使用的方法也做了徹底的改變。

DRAM對(duì)于2D精確構(gòu)建陣列是一個(gè)挑戰(zhàn)。垂直堆棧更困難，需要更多的研發(fā)來(lái)找到經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)堆疊電介質(zhì)和活性硅。光刻可能需要同時(shí)影響多層——目前還沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)的過(guò)程。

3D包裝越來(lái)越流行

芯片封裝后放置在印刷電路板上(PCB)在過(guò)去，包裝只是為了保護(hù)脆弱的硅芯片，并將其連接到電路板上。如今，包裝通常包含多個(gè)芯片。隨著對(duì)減少芯片占用空間需求的增加，包裝也開(kāi)始轉(zhuǎn)向3D。

3D包裝要求芯片堆疊，這涉及到芯片之間的密集連接——這種連接可以提高信號(hào)速度，因?yàn)樗鼈円�短得多，并且可以同時(shí)傳輸更多的信號(hào)。然而，在兩個(gè)以上芯片的堆棧中，一些信號(hào)也需要通過(guò)傳輸通道連接到更高的堆棧芯片，稱(chēng)為硅通孔(TSVs)。

3D芯片堆棧在內(nèi)存領(lǐng)域的重要終端市場(chǎng)應(yīng)用-高帶寬內(nèi)存 (HBM) 這是最常見(jiàn)的。內(nèi)存芯片也可以堆棧到CPU或者在其他邏輯芯片上，以加快從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)的速度。

如今，3D是微縮的必要條件

考慮3D已成為標(biāo)準(zhǔn)做法。D它可能不是解決所有問(wèn)題的選擇，但在上述應(yīng)用中特別有用。

每一個(gè)新的應(yīng)用都伴隨著如何構(gòu)建的問(wèn)題，這需要?jiǎng)?chuàng)新思維和硅技術(shù)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。半導(dǎo)體制造設(shè)備是芯片行業(yè)的持續(xù)實(shí)現(xiàn)D結(jié)構(gòu)的主要推動(dòng)者。