GlobalFoundries开始安装20nm TSV设备

　　GlobalFoundries 已开始在纽约的 Fab 8 厂房中安装硅穿孔（TSV）设备。如果一切顺利，该公司希望在2013下半年开始採用 20nm 及 28nm 製程技术製造3D堆叠晶片。

　　据了解，GlobalFoundries正在和包括 Amkor 在内的多家封装厂合作开发TSV堆叠晶片製造流程。其竞争对手──台积电（TSMC）则是在去年底宣佈，将独自开发所有的3D堆叠製程步骤，并表示这种做法将能降低因应3D製程而薄化的晶片在搬运时所产生的成本与风险。

　　“我们的客户要求我们提出替代方案，”GlobalFoundries封装研发部资深主管Dave McCann说。

　　“他们不希望所有的业务都被单一公司掌控，他们希望的是在产量、价格和各种选项方面都能具备足够的透明度，”McCann说。McCann一年前才从Amkor公司离开，加入GlobalFoundries。“台积电是把所有事情一手包办，而且否定了封装公司的专长，这代表客户必须凡事都与他们的专家联繫，”他表示。

　　McCann表示，一些晶片设计师会希望能定义自己的3D晶片堆叠供应链，但也有另一些会希望由 GlobalFoundries 来建立供应链。

　　“这个市场绝对不会只有一个供应链，”他说。“我们选择的业务模式，在一开始时是非常辛苦的，但我们认为，这将为半导体产业带来最佳的长期解决方案，”他表示。

　　半导体产业正在转向採用垂直的TSV铜互连技术，于单一封装中整合多个晶片。这种方法可望藉由显着提升逻辑和记忆体之间的速度和频宽来大幅提升晶片性能。

　　GlobalFoundries已经在开发工具套件上投入了上千万美元。其中包括与系统供应商合作，添加厚光阻以定位TSV位置并蚀刻过孔；开发在电洞上沉积氧化层、长成阻障层和铜种晶层的系统，以及CMP平坦化处理。

　　McCann表示，该系统必须在七月底前全数安装完成，目前已安装约一半左右。该公司希望今年十月能试产首批20nm测试晶圆，今年底前拿到封装伙伴的相关晶片资料。

　　依照GlobalFoundries的进度表，至少在明年初，该公司就必须掌握所有可靠的资料。这些资料将用来更新该公司的製程设计套件，因此客户便可从明年上半年起开始进行产品品质测试。

　　如果一切顺利，首个採用20nm和28nm节点和TSV技术的产品将能在2013年下半年进入商业化生产，2014年则可望进入量产，McCann说。

　　未来的挑战还包括晶圆厂和封装厂必须具备共同的计量工具和製程，以确保TSV过孔的深度和填充水平一致。GlobalFoundries会提供TSV深度55微米厚晶圆给封装厂，由封装厂薄化晶圆并在背面镀上金属，McCann表示。

　　电镀速度和测试技术是决定良率和成本的关键，McCann说，目前EDA公司正在开发可控制区块佈局的工具，可望在未来的设计中，对逻辑晶粒之间的垂直连接进行最佳化。

　　如果业界对TSV的需求够多， GlobalFoundries 还将加入位在德国Dresden的Fab 1厂。另外，若需求超出纽约製造厂产能，该公司另一座位在新加坡的晶圆厂也能用来因应额外的2.5D晶片製造。 GlobalFoundries 也正寻求在微机电系统（MEMS）和其他产品中使用 TSV 的可能性。

　　截至目前为止，共有叁种类型的晶片设计需要使用到 TSV 技术。首先是高阶行动应用处理器，它们主要运用 TSV 来连接记忆体；另外还包括高阶绘图晶片和CPU，这二种产品都运用 TSV 技术来连接 DRAM 和其他记忆体堆叠，McCann说。他同时表示，这叁种产品都将在2014年量产。

　　网路处理器的脚步又更快一些，因为这类产品主要使用硅中介层，以side-by-side的方式来连接处理器和记忆体晶粒。“网路处理器产生的热会形成最大的DRAM接面温度，”McCann说。

　　目前，包括 GlobalFoundries 、 IBM 和叁星（Samsung）组成的通用平台小组都尚未就3D晶片堆叠製程合作进行定义。该小组的重心一直在製程技术，而非封装。

　　GlobalFoundries最近宣佈，已出货25万片採用其32nm和28nm製程和high-k金属闸极技术的晶圆。其20nm製程也将以HKMG技术为基础。GlobalFoundries表示，在 14nm 以前该公司还不会使用3D电晶体，即所谓的 FinFET 。