3D IC助攻移动处理器效能再上层楼

　　晶圆代工厂技术掌握度高

　　看准未来3DIC将是半导体产业势在必行的发展趋势，台湾创意电子正积极透过SiP技术的基础，进一步跨进3DIC技术的研发。由于3DIC发展过程中遇到的挑战与SiP大致类似，因此创意电子在SoC与SiP所累积的丰富经验，无疑成为其挺进3D IC市场最佳的技术后盾。

　　台湾创意电子营运处SiP/ 3D IC项目处长林崇铭表示，未来印刷电路板面积将持续缩减，芯片设计势必走向更高整合度，所以半导体业者必须藉由3D IC堆栈芯片技术来减少采用的芯片数量;而发展3D IC所面临的问题，如半导体设计自动化(EDA)工具不完备，以及如何确保已知良裸晶(Known Good Die)来源等，其实与SiP极为相似，且更加复杂，因此，若无扎实的SiP技术发展基石，则遑论3D IC的研发。

　　林崇铭进一步指出，虽然3D IC的问题较SiP复杂许多，但是凭借创意电子在SiP设计领域打下的深厚基础，将可顺利解决3D IC技术面所遭遇的挑战，这也是创意电子毅然决定跨入3D IC的重要因素。

　　目前创意电子在3D IC的发展尚在起步阶段，林崇铭表示，现阶段创意电子业务来源仍以SoC与SiP为主，3D IC技术仍未有客户，预期2013年，3D IC整体生态链的建构更完备、市场更成熟之后，创意电子3D IC的业务才会开始起飞，届时将锁定移动装置与高效能组件市场，初步将先整合逻辑与内存，或逻辑与模拟组件，抑或逻辑组件堆栈。在此之前，创意电子也将先建立2.5D芯片堆栈技术，以顺利升级至3D IC。

　　事实上，目前阻碍业者导入3D IC的一大因素，在于成本过高。林崇铭认为，现阶段，3D IC整体供应链尚未建置完全是不争的事实，导致3D IC成本过高，不过，此一鸡生蛋、蛋生鸡的问题，预计短时间内将可顺利解决，原因在于半导体业者对于3D堆栈技术需求已逐渐涌现，不论是采用硅穿孔(TSV)技术实现的3D IC，或英特尔提出的三闸极(Tri-gate)3D晶体管结构，皆已渐成气候，意味相关供应链亦已有初步的准备，因此未来3D IC的发展与生态系统将可望更趋完备。

　　3D IC俨然已成为未来超越摩尔定律的重要技术，因而吸引包括晶圆代工厂及封装厂纷纷抢进。然而，由于硅穿孔技术在晶圆制造前段即须进行，因此晶圆代工厂掌握的技术层级较封装厂高，在3D IC的技术与市场发展较具优势。

　　台湾南台科技大学电子系教授唐经洲表示，硅穿孔为3D IC最重要的技术，采用硅穿孔技术的芯片产品才能称为3D IC，而要进行硅穿孔，较佳的方式是在硅晶圆制造过程中即先行钻孔，如此一来，遭遇的问题将较少，而晶圆前段制程各项技术属晶圆厂最为熟知，自然晶圆厂商在3D IC的制造可掌握较多关键技术。

　　不过，对封装业者而言，3D IC自然也是不可忽略的商机。唐经洲指出，3D IC属于SiP技术的一环，擅于将各式晶圆进行封装工作的封装厂，亦跃跃欲试。然而，碍于封装厂的技术多属于晶圆后段制程，若要取得已经过硅穿孔的晶圆半成品，依旧须从晶圆厂购得，抑或者再投入庞大的资金建置前段制程，惟目前3D IC发展尚未相当明朗，封装业者对于庞大的投资能否达到平衡或进一步回收，仍抱持观望态度，以致于封装业者在3D IC市场的主导性不若晶圆厂。

　　虽然目前封装厂在3D IC市场优势较为薄弱，但并不代表封装厂在芯片立体堆栈的市场将完全没有机会。唐经洲认为，3D IC硅穿孔技术毕竟技术门坎仍相当高，成本依然高昂，因此许多对3D IC有兴趣的业者，如应用处理器大厂，即先选择采用2.5D架构，作为进入3D IC的基础。唐经洲强调，2.5D架构仅纯粹的芯片堆栈，毋须硅穿孔，因此技术难度相对较低，封装厂可掌握2.5D封装的关键技术，因此现阶段封装厂包括日月光、硅品皆已投入2.5D封装技术的发展。

　　专门提供IC制造设备的住程(SPTS)营销副总裁David Butler亦表示，就该公司客户的发展情形来看，2.5D将是半导体产业前进3D IC架构的第一步，包括封测业者与晶圆代工业者目前研发重点皆以2.5D为主，并计划以此为基础发展3D IC。

　　陈瑞铭：3D IC市场尚未全面启动

　　观察整体半导体产业的发展，2011年第三季旺季不旺已成必然，但第四季与2012年，随着微软(Microsoft)Windows 7移动装置产品的问世与超微(AMD)试图将x86技术进行新的应用，如透过40或28纳米实现更低功耗芯片，以及Windows 8将可支持安谋国际、英特尔与超微架构，这些非苹果(Apple)阵营移动装置新一波的市场高潮，将更带动整体半导体产业的发展，除了促进SoC加速朝先进制程发展外，3D IC将是另一个受惠的技术。

　　惠瑞捷(Verigy)台湾分公司总经理陈瑞铭表示，3D IC受到瞩目的原因，除了可提高整合度与处理器效能外，更重要的是，毋须透过最先进的制程即可完成，因此主要的晶圆厂与行动处理器厂商势必进入3D IC的研发。

　　不过，3D IC硅穿孔技术却也带来许多挑战，陈瑞铭指出，硅穿孔技术仍在初步发展阶段，技术质量仍不稳定，且磨薄晶圆的技术门坎也很大，加上产业生态链未建立完全，也没有统一的标准可供业者遵循。此外，如何测试3D IC质量亦为一大学问，因此3D IC的市场尚未全面启动，反而是利用在基板上长晶、毋须钻孔的2.5D技术将成为SiP进展到3D IC的过渡技术。此外，2.5D亦已标准化，以此标准为基础也将加速3D IC标准的问世。

　　除了技术的挑战外，成本亦为3D IC发展不顺遂的原因。蒯定明指出，由于目前3D IC产业链并未建置完全，因此3D IC的成本仍然相当高昂，导致3D IC将不会成为普遍使用的芯片技术，且应用产品也将锁定于对高成本组件接受度较大的高阶产品。

　　综上所述，移动装置无疑是助长3D IC发展的主要推手，即便仍有诸多挑战待解，3D IC市场起飞已指日可待。日前刚结束的SEMICON Taiwan中，日月光集团总经理暨研发长唐和明即表示，3D IC将是后PC时代，亦即移动运算时代的主流，即使全球经济发展速度减缓，各厂推动研发脚步并不停歇。今年以来从上游IC设计、整合组件制造商(IDM)、晶圆代工厂，到后段封测厂及系统整合厂商，都朝制定逻辑IC和内存连结的共同标准迈进，2011年底即可看到成果，并做为业者开发的依据，预计2013年将为3D IC起飞元年。