芯片設(shè)計(jì)師們正在發(fā)現(xiàn)那種堆疊方式在性能、能耗和功能上帶來(lái)各種出人預(yù)料的好處。

如果沒(méi)有這種技術(shù)的出現(xiàn)，蘋(píng)果智能手表Apple Watch也沒(méi)辦法做出來(lái)，三星最先進(jìn)的固態(tài)存儲(chǔ)器、來(lái)自英偉達(dá)和谷歌的人工智能系統(tǒng)和索尼超級(jí)快速的新型相機(jī)也受益于堆疊芯片。

這種3D堆疊類(lèi)似于城市規(guī)劃。沒(méi)有它的話(huà)，產(chǎn)品需要內(nèi)置更多的零部件，電路板上的微芯片就會(huì)不斷伸展，微芯片之間的距離會(huì)越隔越遠(yuǎn)。但是，只要開(kāi)始對(duì)芯片進(jìn)行堆疊，你就能形成一個(gè)硅制“城市”，里面的一切會(huì)變得更加緊湊。

從物理學(xué)角度來(lái)看，這種設(shè)計(jì)具有非常大的優(yōu)勢(shì)：當(dāng)電子需要通過(guò)銅線(xiàn)行進(jìn)更長(zhǎng)的距離的時(shí)候，會(huì)消耗更多的能量，產(chǎn)生熱量，同時(shí)也會(huì)減少頻寬。ARM旗下微芯片設(shè)計(jì)公司ARM Research未來(lái)硅技術(shù)主管格雷格•耶里克（Greg Yeric）指出，堆疊式芯片更加高效，產(chǎn)生較少的熱量，能夠以光速在短得多的互連通道里進(jìn)行通信。

雖然3D堆疊芯片的原理非常簡(jiǎn)單，但要制造起來(lái)卻困難重重。耶里克說(shuō)道，3D堆疊芯片技術(shù)概念在1960年代被提出，此后零散地出現(xiàn)在一些高端應(yīng)用當(dāng)中，比如軍用硬件。

然而，TechInsights微芯片研究公司分析師辛金•迪克森-沃倫（Sinjin Dixon-Warren）指出，來(lái)自大多數(shù)大型芯片廠(chǎng)商（AMD、蘋(píng)果、英特爾、三星和英偉達(dá)）和Xilinx等小型的專(zhuān)業(yè)公司的堆疊式芯片產(chǎn)品，才出現(xiàn)了五年左右。

堆疊式芯片通常是其它蜷縮起來(lái)的芯片的“封裝”的一部分。除了能夠節(jié)省空間以外，也能讓廠(chǎng)商們能夠通過(guò)不同的制造工藝打造許多不同的芯片，然后將它們粘合在一起。“3D堆疊式封裝”的做法不同于頻繁用于手機(jī)的“系統(tǒng)級(jí)芯片”做法，后者是將所有不同的手機(jī)部件蝕刻在單一的硅片上。

迪克森-沃倫稱(chēng)，從第一代開(kāi)始，Apple Watch就由最先進(jìn)的3D堆疊式芯片封裝之一驅(qū)動(dòng)。在該智能手表中，30種不同的芯片密封在一個(gè)塑料包層里面。為了節(jié)約空間，存儲(chǔ)芯片都堆疊在邏輯電路上面。如果沒(méi)有芯片堆疊技術(shù)，該手表的設(shè)計(jì)就無(wú)法做得如此緊湊。

蘋(píng)果的芯片只是堆疊成兩層高，而三星卻做出了名副其實(shí)的硅制“高樓大廈”。三星用于手機(jī)、相機(jī)和筆記本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的V-NAND閃存足足堆疊了64層芯片。三星也剛剛宣布，未來(lái)的版本將會(huì)有96層。


本文關(guān)鍵詞：3D堆疊芯片

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