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随着智慧型手机、电子阅读器等行动装置的普及,3D IC已是半导体封装技术的必然趋势,在将3D IC技术商品化的过程中,首当其冲的就是面对制造和成本的严峻挑战,许多封装与测试的难关得先被克服,才能达到预期的良率,因为电子产品朝向轻薄及小型化、高效能与低成本的趋势发展,能有效微缩IC封装后的尺寸,并兼顾效能与成本优势的3D IC矽穿孔(Through Silicon Via;TSV)互连技术,一直是半导体业界关注的焦点,其中包含半导体元件、设计、设备、材料和制程必须相辅相成、缺一不可。现在,所有产业链中的厂商,都积极寻找更具可行性的解决方案和合作伙伴,希望能尽早克服技术瓶颈、达成量产目标。

SEMICON Taiwan 2011将于7日开展,3D IC依旧是此次展览的焦点。推动2.5D和3D IC技术相当积极的日月光集团总经理暨研发长唐和明6日表示,半导体供应链近1年来有动起来的迹象,各家大厂在相关研发的资源明显增加。为了界定记忆体和逻辑IC之间的介面标准(Wide-I/O Memory bus)也可望于年底前确立。他预期2013年可望成为3D IC量产元年。

针对2.5D和3D IC,唐和明表示,近期半导体供应链在投入研发方面有加速的现象,很多厂商都加入研发的供应链中,包括晶圆厂、封测厂等,在3D IC的研发费用比2010年增加许多,这对发展3D产业链是好事。他预测3D IC应可望2013年出现大量生产的情况,应可视为3D IC的量产元年。

唐和明坦言,目前3D IC仍有许多困难及挑战尚待解决,例如IC设计、晶圆代工、封测、系统等厂商之间的合作尚待加强整合;又比如在测试方面,厂商如何提升良裸晶粒(Known Good Die)测试良率等,这也是关键。整体半导体供应链都必须一起解决这些问题。

对封测业而言,在前后段厂商合作上,近期有一大突破,即为制订Wide-I/O Memory bus。唐和明表示,3D时代讲求的是系统级封装(SiP),载板上堆叠各种不同性质的IC,例如逻辑! IC和记忆体,如何这2种异质化的IC互相沟通,这就必须界定标准,进而促成Wide-I/O Memory bus。这项标准已由各家半导体大厂如英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)、尔必达(Elpida)、三星电子(Samsung Electronics)、日月光等共同制订,预计年底前可以完成。

一旦标准确立,对各家生产将有所依归,将有利于加速3D封装的量产脚步。值得注意的是,日月光积极促使推动制订该标准,使台湾也在制订重大标准上扮演重要的角色。

唐和明说,3D IC和系统单晶片(SoC)技术相辅相成,系统功能整合透过3D IC,IC 的密度、效率会更高,耗电量更低,符合环保要求。3D IC用途将以手机和平板电脑为主,而2.5D IC则因晶粒较大,因此其应用端会从笔记型电脑和桌上型电脑开始。日月光积极和半导体产业供应链进行技术整合,预计2013年导入3D IC量产,将应用在手机、PC 及生医等高阶领域。

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