目標 2026 年量產，初探臺積電背面供電半導體技術：最直接高效，但生產難度、成本高

IT之家 7 月 4 日消息，根據工商時報報道，臺積電提出了更完善的背面供電網絡（BSPDN）解決方案，所采用方式最直接、高效，但代價是生產復雜且昂貴。

為什么要背面供電網絡？

由于晶體管越來越小，密度越來越高，堆疊層數也越來越多，因此想要為晶體管供電和傳輸數據信號，需要穿過 10-20 層堆棧，大大提高了線路設計的復雜程度。

背面供電技術（BSPDN）將原先和晶體管一同排布的供電網絡直接轉移到晶體管的背面重新排布，也是晶體管三維結構上的一種創新。

該技術可以在增加單位面積內晶體管密度的同時，避免晶體管和電源網絡之間的信號干擾，減輕線路后端的布線擁塞并提供電源性能優勢，增強芯片的可靠性。

技術難點

背面供電的難點在于需要打磨晶圓（wafer）背面，讓其薄到將近可以接觸電晶體，但同時，這樣會使晶圓剛性大打折扣，因此必須在晶圓正面鍵合一片載體晶圓（carrier wafer），來承載背面制造過程。

另外在 nTSV（納米硅穿孔）工藝中，為要確保納米級孔中銅金屬涂布均勻，也需要更多設備協助檢測。

臺積電的更為直接、高效

IT之家查詢公開資料，全球背面供電網絡技術目前有 3 種解決方案：

• 英特爾的 PowerVia

• 比利時微電子研究中心（imec）的 Buried Power Rail

• 臺積電的 Super PowerRail

晶體管由四個主要組件組成，包括源極、汲極、通道和閘極。源極是電流流入晶體管的入口，而汲極是出口；通道和柵極依序負責協調電子的運動。

臺積電的 A16 節點制程技術中的電力傳輸線直接連接到源極和汲極，因此要比英特爾的背面供電技術更加復雜。臺積電表示，其決定采用更復雜的設計原因是有助于提高客戶芯片的效能。

臺積電表示在相同工作電壓（Vdd）下，使用 Super PowerRail 的 A16 節點運算速度要比 N2P 快 8~10%；相同運算速度下，功耗降低 15%~20%，芯片密度提升高達 1.10 倍。

臺積電所采用方式最直接、有效，但代價是生產復雜且昂貴。為反映價值，臺積電在價格方面也進行調整，據悉先進制程部分已成功漲價，并在明年 1 月開始漲價，特別針對 3nm / 5nm AI 產品線，調整 5%～10%。