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手機芯片加速整合 3D IC非玩不可

2013-05-24
關鍵詞: 3D IC 制程 記憶體 晶圓

 

3D IC將是半導體業(yè)者站穩(wěn)手機晶片市場的必備武器,。平價高規(guī)智慧型手機興起,,已加速驅(qū)動內(nèi)部晶片整合與制程演進,;然而,20奈米以下先進制程研發(fā)成本極高,,但所帶來的尺寸與功耗縮減效益卻相對有限,,因此半導體廠已同步展開3D IC技術(shù)研發(fā),以實現(xiàn)更高的晶片整合度,,其中,,三星已率先宣布將于2014年導入量產(chǎn),。

拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導體中心研究員蔡宗廷認為,,MEMS技術(shù)將是手機設計差異化的關鍵,,包括MEMS自動對焦和振蕩器的出貨成長均極具潛力。

拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導體中心研究員蔡宗廷表示,,2013~2015年手機內(nèi)部晶片將以應用處理器為核心不斷向外整并,,并導入20奈米(nm)以下先進制程,包括基頻處理器,、聯(lián)網(wǎng)模組及射頻(RF)收發(fā)器均將合而為一,。此外,電源,、影音和觸控IC也將逐步整合成系統(tǒng)單晶片(SoC),;而各種微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器則透過封裝技術(shù)組成感測器集線器(Sensor Hub),屆時手機內(nèi)部標配晶片將從2012年的十二顆,,迅速縮減至六顆左右,。

眾所皆知,提高晶片整合度的關鍵在于制程微縮,,然而,,晶圓廠從28奈米跨入20奈米后,因面臨半導體材料物理特性極限,,以及鉅額的設備,、矽智財(IP)投資,閘極制作成本卻僅能下降3.34%,,遠遠落后前幾代10~33%的水準,;而面積也只縮減28%,不如先前每一代演進大多能達到40%的改善,;種種因素將導致20奈米約當八寸晶圓價格飆漲35.42%,。

隨著制程微縮的投資報酬率逐漸失衡,半導體業(yè)者已開始加重研發(fā)3D IC,,期取得較佳的下世代產(chǎn)品開發(fā)效益,。日前在2013年新加坡國際半導體展(SEMICON Singapore)中,三星,、高通(Qualcomm)均已揭橥新一代Wide I/O記憶體加邏輯晶片的立體堆疊設計方案,,前者因同時擁有記憶體與應用處理器技術(shù),更一馬當先宣布將于2014年導入量產(chǎn),。

對封測業(yè)者而言,,3D IC更將是鞏固未來營收的重要武器。蔡宗廷分析,,一旦手機標配晶片的封裝需求砍半,,將大幅影響封測廠營收來源,因而刺激矽品和星科金朋(STATS ChipPAC),,積極布局技術(shù)含量及毛利較高的3D IC封裝技術(shù),,包括晶片面對面堆疊(F2F Stacking),、2.5D矽中介層(Interposer)等。

除封測廠外,,臺積電也全力沖刺CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)制程商用,,吸引半導體設備廠加緊部署新方案。蔡宗廷透露,,3D IC須進行矽穿孔(TSV),,流程相當耗時,導致成本居高不下,;為此,,東京威力科創(chuàng)(Tokyo Electron)近期已發(fā)布一套新流程,并透過改良蝕刻(Etching),、清洗(Cleaning)和內(nèi)埋(Liner)等設備,,節(jié)省晶圓阻擋層(Barrier)、化學機械研磨(CMP)及清洗的制作時程,,讓3D IC晶圓生產(chǎn)加快一倍,。同時,由于臺積電正逐漸增加在地采購比重,,因此臺商鴻碩也已投入研發(fā)3D IC蝕刻設備,,積極爭取訂單。

蔡宗廷強調(diào),,行動裝置平價高規(guī)的發(fā)展勢不可當,,以蘋果(Apple)為例,從2010年推出售價約650美元的iPhone 4以來,,2011~2012年的下兩代產(chǎn)品價位均維持同樣水準,,但包括顯示器、處理器和記憶體規(guī)格卻大幅躍進,;同樣的狀況也發(fā)生在其他Android手機品牌上,,因而加重晶片商產(chǎn)品整合度、生產(chǎn)成本壓力,。 

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