科学家开发出芯片堆叠新工艺 将高带宽存储器集成密度翻两番
我要评论韩国工业技术研究所和浦项科技大学科学家开发出一项新工艺，科学宽存能稳定堆叠10余片超薄半导体芯片，家开集成由此实现了约4倍于商用高带宽存储器（HBM）的发出翻两番集成密度。这一突破有望缓解人工智能（AI）面临的芯片新工存储瓶颈。相关论文发表于新一期《工程成果》杂志。堆叠
转印和原位黏合概念图。储器图片来源：《工程成果》杂志
以ChatGPT、密度图像生成AI和自动驾驶为代表的科学宽存AI服务有一个共同要求：必须以极高速度处理海量数据。为提升AI芯片的家开集成性能，科学家不再一味横向铺展芯片，发出翻两番而是芯片新工让其垂直堆叠，就像城市用地紧张时，堆叠以摩天大楼取代独栋房屋一样。高带HBM正是储器通过垂直堆叠多个存储芯片构建而成。
然而，堆叠超薄芯片面临极大难题。当芯片厚度减至数十微米，变得比头发丝还细时，多层堆叠便极易诱发弯曲、翘曲甚至断裂。随着层数增加，堆叠难度显著提升。
为突破上述局限，团队将转移印刷与原位黏合两种技术融合在同一个工艺平台上。转移印刷负责将芯片精准放置到目标位置；原位黏合则使芯片在转移过程中同步完成键合。这一集成方法使芯片的转移、放置和电气互联一气呵成。
为验证新工艺，团队制备了厚度约14微米的超薄硅芯片，每片都集成垂直电信号路径和横向再分配布线，这种结构极其适合多层集成。利用该工艺，在低温（低于180℃）和低压（低于2万帕斯卡）的温和条件下，成功堆叠了10余片超薄芯片。结果显示，即便多次堆叠之后，层间对准误差依然极小，结构翘曲也被显著抑制，所得的集成密度（总封装厚度）内可堆叠的芯片层数约是传统12层HBM结构的4倍。换句话说，在同样垂直高度内，能够容纳数倍于以往的芯片。
这项技术一旦商业化，将极大提升给定空间内的芯片集成度，从而显著增强AI半导体的性能，因此有望成为未来高性能AI芯片与下一代存储系统的关键技术。此外，该技术还可拓展至基于小芯片的异构集成和下一代微型LED显示器，展现出广阔的应用前景。
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