3D IC助攻移動處理器效能再上層樓

　　晶圓代工廠技術掌握度高

　　看準未來3D IC將是半導體產業勢在必行的發展趨勢，臺灣創意電子正積極透過SiP技術的基礎，進一步跨進3D IC技術的研發。由于3D IC發展過程中遇到的挑戰與SiP大致類似，因此創意電子在SoC與SiP所累積的豐富經驗，無疑成為其挺進3D IC市場最佳的技術后盾。

　　臺灣創意電子營運處SiP/ 3D IC項目處長林崇銘表示，未來印刷電路板面積將持續縮減，芯片設計勢必走向更高整合度，所以半導體業者必須藉由3D IC堆棧芯片技術來減少采用的芯片數量;而發展3D IC所面臨的問題，如半導體設計自動化(EDA)工具不完備，以及如何確保已知良裸晶(Known Good Die)來源等，其實與SiP極為相似，且更加復雜，因此，若無扎實的SiP技術發展基石，則遑論3D IC的研發。

　　林崇銘進一步指出，雖然3D IC的問題較SiP復雜許多，但是憑借創意電子在SiP設計領域打下的深厚基礎，將可順利解決3D IC技術面所遭遇的挑戰，這也是創意電子毅然決定跨入3D IC的重要因素。

　　目前創意電子在3D IC的發展尚在起步階段，林崇銘表示，現階段創意電子業務來源仍以SoC與SiP為主，3D IC技術仍未有客戶，預期2013年，3D IC整體生態鏈的建構更完備、市場更成熟之后，創意電子3D IC的業務才會開始起飛，屆時將鎖定移動裝置與高效能組件市場，初步將先整合邏輯與內存，或邏輯與模擬組件，抑或邏輯組件堆棧。在此之前，創意電子也將先建立2.5D芯片堆棧技術，以順利升級至3D IC。

　　事實上，目前阻礙業者導入3D IC的一大因素，在于成本過高。林崇銘認為，現階段，3D IC整體供應鏈尚未建置完全是不爭的事實，導致3D IC成本過高，不過，此一雞生蛋、蛋生雞的問題，預計短時間內將可順利解決，原因在于半導體業者對于3D堆棧技術需求已逐漸涌現，不論是采用硅穿孔(TSV)技術實現的3D IC，或英特爾提出的三閘極(Tri-gate)3D晶體管結構，皆已漸成氣候，意味相關供應鏈亦已有初步的準備，因此未來3D IC的發展與生態系統將可望更趨完備。

　　3D IC儼然已成為未來超越摩爾定律的重要技術，因而吸引包括晶圓代工廠及封裝廠紛紛搶進。然而，由于硅穿孔技術在晶圓制造前段即須進行，因此晶圓代工廠掌握的技術層級較封裝廠高，在3D IC的技術與市場發展較具優勢。

　　臺灣南臺科技大學電子系教授唐經洲表示，硅穿孔為3D IC最重要的技術，采用硅穿孔技術的芯片產品才能稱為3D IC，而要進行硅穿孔，較佳的方式是在硅晶圓制造過程中即先行鉆孔，如此一來，遭遇的問題將較少，而晶圓前段制程各項技術屬晶圓廠最為熟知，自然晶圓廠商在3D IC的制造可掌握較多關鍵技術。

　　不過，對封裝業者而言，3D IC自然也是不可忽略的商機。唐經洲指出，3D IC屬于SiP技術的一環，擅于將各式晶圓進行封裝工作的封裝廠，亦躍躍欲試。然而，礙于封裝廠的技術多屬于晶圓后段制程，若要取得已經過硅穿孔的晶圓半成品，依舊須從晶圓廠購得，抑或者再投入龐大的資金建置前段制程，惟目前3D IC發展尚未相當明朗，封裝業者對于龐大的投資能否達到平衡或進一步回收，仍抱持觀望態度，以致于封裝業者在3D IC市場的主導性不若晶圓廠。

　　雖然目前封裝廠在3D IC市場優勢較為薄弱，但并不代表封裝廠在芯片立體堆棧的市場將完全沒有機會。唐經洲認為，3D IC硅穿孔技術畢竟技術門坎仍相當高，成本依然高昂，因此許多對3D IC有興趣的業者，如應用處理器大廠，即先選擇采用2.5D架構，作為進入3D IC的基礎。唐經洲強調，2.5D架構僅純粹的芯片堆棧，毋須硅穿孔，因此技術難度相對較低，封裝廠可掌握2.5D封裝的關鍵技術，因此現階段封裝廠包括日月光、硅品皆已投入2.5D封裝技術的發展。

　　專門提供IC制造設備的住程(SPTS)營銷副總裁David Butler亦表示，就該公司客戶的發展情形來看，2.5D將是半導體產業前進3D IC架構的第一步，包括封測業者與晶圓代工業者目前研發重點皆以2.5D為主，并計劃以此為基礎發展3D IC。

　　陳瑞銘：3D IC市場尚未全面啟動

　　觀察整體半導體產業的發展，2011年第三季旺季不旺已成必然，但第四季與2012年，隨著微軟(Microsoft)Windows 7移動裝置產品的問世與超微(AMD)試圖將x86技術進行新的應用，如透過40或28納米實現更低功耗芯片，以及Windows 8將可支持安謀國際、英特爾與超微架構，這些非蘋果(Apple)陣營移動裝置新一波的市場高潮，將更帶動整體半導體產業的發展，除了促進SoC加速朝先進制程發展外，3D IC將是另一個受惠的技術。

　　惠瑞捷(Verigy)臺灣分公司總經理陳瑞銘表示，3D IC受到矚目的原因，除了可提高整合度與處理器效能外，更重要的是，毋須透過最先進的制程即可完成，因此主要的晶圓廠與行動處理器廠商勢必進入3D IC的研發。

　　不過，3D IC硅穿孔技術卻也帶來許多挑戰，陳瑞銘指出，硅穿孔技術仍在初步發展階段，技術質量仍不穩定，且磨薄晶圓的技術門坎也很大，加上產業生態鏈未建立完全，也沒有統一的標準可供業者遵循。此外，如何測試3D IC質量亦為一大學問，因此3D IC的市場尚未全面啟動，反而是利用在基板上長晶、毋須鉆孔的2.5D技術將成為SiP進展到3D IC的過渡技術。此外，2.5D亦已標準化，以此標準為基礎也將加速3D IC標準的問世。

　　除了技術的挑戰外，成本亦為3D IC發展不順遂的原因。蒯定明指出，由于目前3D IC產業鏈并未建置完全，因此3D IC的成本仍然相當高昂，導致3D IC將不會成為普遍使用的芯片技術，且應用產品也將鎖定于對高成本組件接受度較大的高階產品。

　　綜上所述，移動裝置無疑是助長3D IC發展的主要推手，即便仍有諸多挑戰待解，3D IC市場起飛已指日可待。日前剛結束的SEMICON Taiwan中，日月光集團總經理暨研發長唐和明即表示，3D IC將是后PC時代，亦即移動運算時代的主流，即使全球經濟發展速度減緩，各廠推動研發腳步并不停歇。今年以來從上游IC設計、整合組件制造商(IDM)、晶圓代工廠，到后段封測廠及系統整合廠商，都朝制定邏輯IC和內存連結的共同標準邁進，2011年底即可看到成果，并做為業者開發的依據，預計2013年將為3D IC起飛元年。