晶背供電技術(BSPDN)完全解析:如何讓2奈米晶片效能再提升?

隨著製程微縮至2奈米以下,傳統的正面供電架構面臨嚴重挑戰。晶背供電網絡(BSPDN)將電源網絡移至晶片背面,成為解鎖1奈米以下製程的關鍵技術。

傳統供電架構的問題

在先進製程中,電源線與訊號線在同一晶片正面競爭空間,導致互連擁塞、電源壓降增加。隨著電晶體密度提升,電源線佔據的面積比例不斷上升,壓縮了訊號線的繞線空間。

晶背供電的原理

晶背供電技術將晶片正面的電源走線全部移至晶片背面,正面僅保留訊號走線。晶圓完成前段製程後,進行晶圓薄化處理(將晶圓從775微米薄化至數十微米),在背面製作電源網絡,透過矽通孔(TSV)將電源從背面引至正面電晶體。

三大廠商導入時程

  • 英特爾:PowerVia技術已在18A製程量產導入
  • 台積電:計劃在A16(1.6nm)製程導入,預計2027年量產
  • 三星:計劃在SF1.4(1.4nm)製程導入

效能提升數據

根據英特爾公布的數據,晶背供電可實現:電源壓降降低30%、訊號互連延遲降低20%、晶片面積縮減6-10%、功率效率提升約6%。

業界認為,晶背供電已成為1奈米以下製程的標準配置,相關設備與材料市場預計2030年達50億美元。