IBM Research 和 Tokyo Electron 合作開展了一項芯片制造創新，使用 3D 芯片堆疊技術簡化生產晶圓的供應鏈和流程。

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對計算機芯片的需求從未像現在這樣高，但過去兩年給全球供應鏈帶來了前所未有的壓力。但即使在此之前，計算機芯片行業也存在壓力。摩爾定律假設微芯片上的晶體管數量每年會翻一番，隨著芯片制造商接近硅的物理極限，他們開始緊張起來。例如，IBM Research 迄今為止最小的芯片節點只有 2 nm寬

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IBM Research的最新突破探索了如何堆疊芯片以簡化生產芯片的供應鏈。IBM Research與合作伙伴東京電子 (TEL) 宣布，已經成功實施了一種新工藝，用于生產用于 3D 芯片堆疊技術的 300 毫米硅芯片晶圓，這是世界上第一個 300 毫米級別的晶圓。芯片堆疊目前僅用于高端操作，如高帶寬存儲器的生產，具有擴大給定體積內晶體管數量的潛力——而不是像摩爾定律傳統上被解釋為專注于一個區域上。

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芯片堆疊架構需要硅層之間的垂直連接，稱為硅通孔 (TSV) - 允許電流在一個硅層之間流動的微小連接，允許每一層與其他層通信。該工藝需要減薄硅晶片的背面，以顯示并完成垂直堆疊所需的 TSV 制造。構成芯片堆疊的層非常薄，通常小于 100 微米厚。

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為了確保這些易碎且靈活的硅晶圓能夠通過生產過程，每個晶圓都連接到所謂的載體晶圓上。在現代芯片制造中，這些載體晶圓通常由玻璃制成，玻璃會臨時粘合到硅上，以確保它可以在不被損壞的情況下進行加工。處理完晶圓后，使用紫外激光將玻璃載體從硅中移除，以釋放兩層之間的鍵合。在某些情況下，可以使用硅載體晶片，但這需要釋放過程采用機械力來促進分離，這會引入缺陷和產量損失。

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IBM 和 TEL 合作創建了一個新的 300 毫米模塊，使用紅外激光實現對硅的透明剝離工藝，這意味著可以使用標準硅晶片代替玻璃晶片作為載體。

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借助該新技術，硅晶片可以與其他硅片粘合，這意味著不再需要將玻璃引入生產線。還有與處理鍵合硅晶片對相關的制造優勢，例如消除工具兼容性和卡盤問題、更少的缺陷和與不同晶片對相關的工藝問題，以及實現薄晶片的在線測試。該技術使用可擴展的硅互連實現先進的 FOWL 和 3D 小芯片技術。

IBM Research 自 2018 年以來一直與 TEL 合作，以完善這種新型激光剝離，而這只是 20 多年合作伙伴關系中的最新合作。自 2018 年以來，TEL 是設計大規模生產新硅芯片所需工具的專家，他們采用這種工藝技術，設計并制造了一種新的 300mm 模塊，能夠釋放和分離鍵合硅片組以進行批量生產。

原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：IBM與TEL合作采用3D芯片堆疊技術簡化芯片制造