Производители исследуют возможность повышения степени интеграции микросхем за счет объединения нескольких чипов в трехмерную структуру — такой подход применила компания Toshiba в недавно представленном модуле флэш-памяти типа NAND рекордно высокой плотности. При этом по-настоящему трехмерными эксперты называют микросхемы, в которых вертикальные слои чипов связаны с помощью межслойных соединений (through-silicon vias, TSV). Кстати, видимо, для того чтобы избежать путаницы с терминами из области трехмерной графики, применительно к многослойным микросхемам используется обозначение 3-D, а не 3D.
Многослойная компоновка с межслойными связями позволяет уменьшить размеры чипов, сократить внутренние соединения и увеличить их пропускную способность, поэтому производители активно ищут возможность применения технологии TSV. Пока она применяется весьма ограничено — например, в датчиках изображения типа CMOS.
На пути к серийному выпуску микросхем с применением технологии TSV есть пять препятствий. Таково мнение компании IBM, уделяющей много внимания разработкам в этой области, прозвучавшее из уст Джона Никербокера (John Knickerbocker), одного из ведущих специалистов «голубого гиганта».
Во-первых, это отсутствие соответствующих САПР электронных схем. Без адекватного инструментария проектировать современные электронные схемы невозможно.
Во-вторых, возрастающая сложность проектирования. Выпускаемые сейчас образцы имеют сравнительно небольшое количество межслойных соединений, а необходимо перейти к тысячам соединений. Кстати, отвод тепла от такой конструкции представляет собой нетривиальную задачу.
В-третьих, неясно, кто должен взять на себя сборку и тестирование многослойного изделия. Будет ли это задачей предприятия, выпускающего чипы, или эти этапы будет выполнять предприятие-сборщик микросхем? В любом случае тестирование представляет собой значительную сложность.
Четвертое затруднение связано с необходимостью гетерогенной интеграции. Проще говоря, объединить слои флэш-памяти сравнительно легко, гораздо сложнее связать между собой радиочастотный блок, память и контроллер памяти.
Пятым камнем преткновения на пути TSV названо отсутствие стандартов. Пока каждый разработчик движется собственным курсом, придерживаясь внутренних спецификаций.
Учитывая существование перечисленных проблем, в IBM полагают, что массовое применение технологии TSV начнется не ранее 2012 года.
Источник: EE Times