IBM Research 和 Tokyo Electron 合作开展了一项芯片制造创新，使用 3D 芯片堆叠技术简化生产晶圆的供应链和流程。
对计算机芯片的需求从未像现在这样高，但过去两年给全球供应链带来了前所未有的压力。但即使在此之前，计算机芯片行业也存在压力。摩尔定律假设微芯片上的晶体管数量每年会翻一番，随着芯片制造商接近硅的物理极限，他们开始紧张起来。例如，IBM Research 迄今为止最小的芯片节点只有 2 nm宽
IBM Research的最新突破探索了如何堆叠芯片以简化生产芯片的供应链。IBM Research与合作伙伴东京电子 (TEL) 宣布，已经成功实施了一种新工艺，用于生产用于 3D 芯片堆叠技术的 300 毫米硅芯片晶圆，这是世界上第一个 300 毫米级别的晶圆。芯片堆叠目前仅用于高端操作，如高带宽存储器的生产，具有扩大给定体积内晶体管数量的潜力——而不是像摩尔定律传统上被解释为专注于一个区域上。
芯片堆叠架构需要硅层之间的垂直连接，称为硅通孔 (TSV) - 允许电流在一个硅层之间流动的微小连接，允许每一层与其他层通信。该工艺需要减薄硅晶片的背面，以显示并完成垂直堆叠所需的 TSV 制造。构成芯片堆叠的层非常薄，通常小于 100 微米厚。
为了确保这些易碎且灵活的硅晶圆能够通过生产过程，每个晶圆都连接到所谓的载体晶圆上。在现代芯片制造中，这些载体晶圆通常由玻璃制成，玻璃会临时粘合到硅上，以确保它可以在不被损坏的情况下进行加工。处理完晶圆后，使用紫外激光将玻璃载体从硅中移除，以释放两层之间的键合。在某些情况下，可以使用硅载体晶片，但这需要释放过程采用机械力来促进分离，这会引入缺陷和产量损失。
IBM 和 TEL 合作创建了一个新的 300 毫米模块，使用红外激光实现对硅的透明剥离工艺，这意味着可以使用标准硅晶片代替玻璃晶片作为载体。
借助该新技术，硅晶片可以与其他硅片粘合，这意味着不再需要将玻璃引入生产线。还有与处理键合硅晶片对相关的制造优势，例如消除工具兼容性和卡盘问题、更少的缺陷和与不同晶片对相关的工艺问题，以及实现薄晶片的在线测试。该技术使用可扩展的硅互连实现先进的 FOWL 和 3D 小芯片技术。
IBM Research 自 2018 年以来一直与 TEL 合作，以完善这种新型激光剥离，而这只是 20 多年合作伙伴关系中的最新合作。自 2018 年以来，TEL 是设计大规模生产新硅芯片所需工具的专家，他们采用这种工艺技术，设计并制造了一种新的 300mm 模块，能够释放和分离键合硅片组以进行批量生产。
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