3D IC封裝技術演進:從TSV到混合鍵合,AI晶片堆疊技術全面解析

3D IC封裝技術是將多顆晶片垂直堆疊的先進封裝方案,可大幅提升晶片整合密度與效能。隨著AI晶片需求爆發,3D IC封裝技術正加速演進。

TSV(矽通孔)技術

TSV是3D IC封裝的基礎技術,透過在晶片中製作垂直導電通道,連接上下層晶片。TSV技術已廣泛應用於HBM(高頻寬記憶體)的堆疊,可實現12層DRAM的垂直互連。

TSV的製程包括:通孔蝕刻、絕緣層沉積、阻障層與種子層沉積、電鍍填充、化學機械拋光等步驟。通孔直徑通常為5-10微米,深度比可達10:1。

混合鍵合技術

混合鍵合是下一代3D IC封裝的關鍵技術,透過銅對銅直接鍵合,無需微凸塊。技術優勢包括:

  • 互連間距可縮小至10微米以下
  • 銅直接鍵合,無寄生電容,阻抗更低
  • 16層堆疊厚度與12層微凸塊堆疊相當
  • 散熱性能優於微凸塊方案

應用趨勢

HBM4將率先導入混合鍵合技術,實現16層DRAM堆疊。邏輯晶片與記憶體堆疊的3D IC方案(如台積電SoIC)也採用混合鍵合,預計2027年開始量產。