前言：

　　目前芯片也開始進(jìn)行多方位探索，以尋求更好的方式來提升性能。

　　最近這些年芯片正在從二維走向三維世界——芯片設(shè)計、芯片封裝等環(huán)節(jié)都在向3D結(jié)構(gòu)靠攏。

　　最早實(shí)現(xiàn)3D化的晶體管

　　按照摩爾定律，晶體管的數(shù)量與芯片性能息息相關(guān)，晶體管是最早實(shí)現(xiàn)3D化的，在平面晶體管時代，22nm基本就是大家公認(rèn)的極限了，為了突破這個工藝極限，F(xiàn)inFET晶體管誕生了。

　　FinFET確切的說，是一個技術(shù)的代稱。世界上第一個3D三維晶體管是由英特爾在2011年5月宣布研制成功，當(dāng)時英特爾稱其為 “Tri-Gate”(三柵極晶體管)。

　　早在2002年，英特爾就已經(jīng)提出了相關(guān)技術(shù)專利，花了將近10年完善，并在2011年年底用Tri-Gate技術(shù)量產(chǎn)22nm工藝的新一代處理器lvy Bridge，于2012年初正式發(fā)布。雖然叫法不同，但Tri-Gate的本質(zhì)就是FinFET。

　　3D Flash向200層加速

　　從時間上看，第一個3D晶體管和第一代3D NAND閃存芯片推出的時間相差無幾。2011年，英特爾推出世界上第一個3D三維晶體管，2012年三星推出第一代3D NAND閃存芯片，也是第一款32層SLC V-NAND SSD——850 PRO。

　　最開始是東芝在2008年開發(fā)了3D NAND結(jié)構(gòu)BICS，4年后，三星在2012年推出了第一代3D NAND閃存芯片，隨后，東芝、西部數(shù)據(jù)、美光等存儲大廠接連跟上，拉開了3D NAND 層數(shù)之戰(zhàn)的序幕。

　　近日也發(fā)布了業(yè)界首個232層堆棧的 3D NAND Flash芯片，雖然暫時還沒有公布232層3D NAND閃存芯片的具體參數(shù)，但可以知道采用的是CuA架構(gòu)，初始容量為1Tb(128GB)，并預(yù)計在2022年底左右開始量產(chǎn)。

　　3D封裝技術(shù)如火如荼

　　3D封裝在前段時間也是狠狠火了一把，隨著芯片越來越復(fù)雜，芯片面積、良率和復(fù)雜工藝的矛盾難以調(diào)和，3D封裝是發(fā)展的必然趨勢。

　　在晶圓代工廠領(lǐng)域，臺積電的3D封裝技術(shù)一馬當(dāng)先，早在2008年底臺積電就成立導(dǎo)線與封裝技術(shù)整合部門，正式進(jìn)軍封裝領(lǐng)域。據(jù)悉，臺積電的3D封裝工藝主要分為前端芯片堆疊SoIC技術(shù)和后端先進(jìn)封裝CoWoS和InFO技術(shù)。

　　英特爾則是在2018年推出了3D堆疊封裝技術(shù)“Foveros”，第一代 Foveros于2019年在Lakefield芯片中推出。英特爾預(yù)測第三代Foveros Omni以及第四代Foveros Direc都將在2023年量產(chǎn)。

　　三星在2020年8月公布了自家的3D封裝技術(shù)“X-Cube”，三星表示，這項(xiàng)技術(shù)將用于 5G、AI、AR、HPC(高性能計算)、移動和 VR 等領(lǐng)域。

　　3D DRAM也正在路上

　　目前，幾家存儲大廠也開始逐漸向3D DRAM邁進(jìn)。今年年初，BusinessKorea 報道稱，三星電子正在加速 3D DRAM 的研發(fā)，已經(jīng)開始加強(qiáng)招聘人員等相關(guān)團(tuán)隊建設(shè)。

　　此外，美光科技和 SK 海力士也在考慮開發(fā)3D DRAM。美光提交了與三星電子不同的 3D DRAM 專利申請，希望能在不放置單元的情況下改變晶體管和電容器的形狀。

　　也有日本媒體報道稱，華為將在6月份舉行的 VLSI Symposium 2022上發(fā)表其與中科院微電子研究所合作開發(fā)的 3D DRAM 技術(shù)。

　　Applied Materials和Lam Research等全球半導(dǎo)體設(shè)備制造商也在開發(fā)與3D DRAM相關(guān)的解決方案。

　　結(jié)尾：

　　在芯片從二維走向三維的過程中，出現(xiàn)了很多新技術(shù)，這些新技術(shù)的出現(xiàn)，不僅突破了某個行業(yè)內(nèi)的瓶頸，也促進(jìn)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)創(chuàng)新。

　　部分內(nèi)容來源于：中國科大圖書館：芯片的3D趨勢;IEEE電氣電子工程師：3D芯片技術(shù)顛覆計算的三種方式;黑科技觀察家：3D芯片的未來發(fā)展方向，構(gòu)建下一代3D芯片的技術(shù)一覽;半導(dǎo)體行業(yè)觀察：芯片，全面走向3D;祺芯半導(dǎo)體：芯片，全面走向3D