晶背供電...半導體新決勝點

簡言之,當製程微縮線路太小,電源和訊號會互相干擾,因此,將電源佈局至晶片背面。

根據比利時微電子研究中心(imec)預估,BSPDN能較傳統方法再減少10-15%的晶片面積。臺積電也表示N2P製程,使用關鍵BSPDN技術,減少IR-drop和改善信號,達到提高性能10-12%;其中,IR-drop是在系統級電路中電壓下降和升高的一種表現,電壓提供不足或者超過都會造成IC無法正常運行。

要實現背面供電,需要兩項關鍵技術,分別爲埋入式電源軌(BPR)與奈米矽穿孔(nTSV),將晶圓正面的元件連接到BPR上,導通取得晶片運作所需電力。其中晶圓薄化爲其中關鍵,爲了將奈米矽穿孔連接至後續製造的銅導線,並降低其電阻,就必須精準地控制晶圓薄化的厚度,研磨至數百奈米,確保矽覆蓋層能平滑露出,厚度差異必須小於40nm。

另外,晶圓接合在微影方面也帶來技術挑戰,主系在晶圓研磨後,自晶背進行奈米矽穿孔的圖形化過程,微影技術需要高精確度,才能讓奈米矽穿孔與下層埋入式電源軌對準,精度誤差小於10nm,必須仰賴高數值孔徑(high-NA)極紫外光(EUV)微影設備。

晶背供電帶來各式挑戰,臺積電持續精進,臺積電大同盟也在研發初期便參與,隨主要製程參數確定,供應鏈業者將受惠兩奈米制程推進、獲得業績挹注。