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每隔幾個(gè)月就會出現(xiàn)更新的電子產(chǎn)品。由于新一代先進(jìn)的芯片和處理器，它們通常更小、更智能，不僅運(yùn)行速度更快，帶寬更多，而且更節(jié)能。

進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，我們相信明天太陽會升起，新設(shè)備將繼續(xù)創(chuàng)新。在幕后，工程師們積極研究半導(dǎo)體技術(shù)路線圖，以確保新設(shè)備所需的下一代芯片準(zhǔn)備就緒。

很長一段時(shí)間以來，芯片的進(jìn)步是通過縮小晶體管的尺寸來實(shí)現(xiàn)的，這樣更多的晶體管就可以在晶圓上制造，從而使晶體管的數(shù)量每12-24個(gè)月翻一番——這就是眾所周知的摩爾定律。多年來，為了跟上時(shí)代的步伐，整個(gè)行業(yè)進(jìn)行了銅/低k互連、新型晶體管材料、多圖形方案和三維(3)等諸多重大創(chuàng)新D)架構(gòu)。

開發(fā)3D隨著深寬比的增加，結(jié)構(gòu)的變化帶來了新的挑戰(zhàn)。你可能已經(jīng)想到了3D架構(gòu)需要從根本上改變設(shè)備設(shè)計(jì)，需要新的材料、新的沉積和蝕刻方法。在本文中，我們將帶您回顧半導(dǎo)體行業(yè)的實(shí)現(xiàn)D建筑過程中的重要里程碑。

準(zhǔn)備階段：Inphi代理平面工藝

創(chuàng)建一個(gè)集成電路最初是一個(gè)二維問題：取一個(gè)平坦的硅片，將各種結(jié)構(gòu)放置在表面，并用導(dǎo)線連接。這是通過沉積層層材料，利用光刻技術(shù)進(jìn)行圖形處理，并在暴露區(qū)域蝕刻必要的特性來完成的。這曾經(jīng)是電子工業(yè)的一個(gè)巨大突破。

隨著技術(shù)需求的不斷發(fā)展，需要在更緊湊的空間中建立更多的電路來支持更小的結(jié)構(gòu)。過去相對直接的過程變得越來越復(fù)雜。

隨著創(chuàng)建2D隨著結(jié)構(gòu)成本的增加和二維平面微縮的可行方法的逐漸枯竭，3D結(jié)構(gòu)變得越來越有吸引力。早在十多年前，半導(dǎo)體行業(yè)就開始開發(fā)早期的選擇性蝕刻應(yīng)用，以支持3D從包裝到非易失性存儲器甚至晶體管本身，技術(shù)不斷擴(kuò)展。

晶體管走向3D

許多電子系統(tǒng)的主要力量是晶體管。過去，晶體管一直是由晶體管通道的寬度和長度決定的晶體管通道的寬度和長度。晶體管的性能由放置在通道上的柵極控制，但由于通道受控制，只能提供有限的控制。

從平面轉(zhuǎn)向3D第一步是為通道設(shè)計(jì)一個(gè)鰭，它可以由三柵極控制。然而，為了實(shí)現(xiàn)最佳控制，需要接觸晶體管的所有四面，從而促進(jìn)了全圍柵極(GAA)晶體管的發(fā)展GAA在結(jié)構(gòu)上，多根導(dǎo)線或多片堆疊在一起，柵極材料完全包圍了通道。

展望未來：3D DRAM

隨機(jī)動態(tài)存取存儲器(DRAM) 物理機(jī)制與3D NAND完全不同，使用的方法也做了徹底的改變。

DRAM對于2D精確構(gòu)建陣列是一個(gè)挑戰(zhàn)。垂直堆棧更困難，需要更多的研發(fā)來找到經(jīng)濟(jì)的方法來堆疊電介質(zhì)和活性硅。光刻可能需要同時(shí)影響多層——目前還沒有大規(guī)模生產(chǎn)的過程。

3D包裝越來越流行

芯片封裝后放置在印刷電路板上(PCB)在過去，包裝只是為了保護(hù)脆弱的硅芯片，并將其連接到電路板上。如今，包裝通常包含多個(gè)芯片。隨著對減少芯片占用空間需求的增加，包裝也開始轉(zhuǎn)向3D。

3D包裝要求芯片堆疊，這涉及到芯片之間的密集連接——這種連接可以提高信號速度，因?yàn)樗鼈円�短得多，并且可以同時(shí)傳輸更多的信號。然而，在兩個(gè)以上芯片的堆棧中，一些信號也需要通過傳輸通道連接到更高的堆棧芯片，稱為硅通孔(TSVs)。

3D芯片堆棧在內(nèi)存領(lǐng)域的重要終端市場應(yīng)用-高帶寬內(nèi)存 (HBM) 這是最常見的。內(nèi)存芯片也可以堆棧到CPU或者在其他邏輯芯片上，以加快從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)的速度。

如今，3D是微縮的必要條件

考慮3D已成為標(biāo)準(zhǔn)做法。D它可能不是解決所有問題的選擇，但在上述應(yīng)用中特別有用。

每一個(gè)新的應(yīng)用都伴隨著如何構(gòu)建的問題，這需要?jiǎng)?chuàng)新思維和硅技術(shù)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。半導(dǎo)體制造設(shè)備是芯片行業(yè)的持續(xù)實(shí)現(xiàn)D結(jié)構(gòu)的主要推動者。