TSV市場預(yù)測與評估

　　許多消費性應(yīng)用須要使用TSV、中介層或可切入扇出型晶圓級封裝（FOWLP）做進階封裝，以便產(chǎn)生薄于50微米（μm）的超薄半導(dǎo)體晶圓，如供電元件絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、RF與發(fā)光二極體（LED）。由于超薄晶圓較不穩(wěn)定、比傳統(tǒng)的更易碎、探針測試時易破，且在研磨與晶圓加工時易產(chǎn)生撓曲，因此需要新的暫時鍵合技術(shù)。

　　研究機構(gòu)Yole找出至少六個使用載具暫時鍵合的技術(shù)，每一種在化學(xué)藥劑與載具等上，都有不同的特性，而暫時鍵合發(fā)展的目標(biāo)是能夠降低成本、抗高溫與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題，工具廠商、化學(xué)藥劑供應(yīng)商與基板廠商都須要合作，以便達成這個目標(biāo)，而部分如Nitto Denko、TOK與TEL則試著供應(yīng)制程與化學(xué)材料。Yole預(yù)估暫時鍵合的市場將會在2011？2016年間，有五倍的市場成長，讓市值上探3億美元，需要暫時鍵合的晶圓，將會在2016年達到3千5百萬片。

　　導(dǎo)入新技術(shù)在還沒有商品化之前，可能無法得到任何即時好處，正如堆疊DRAM已進行了一段時間，但仍在商品化過程中遇到問題。讓應(yīng)用TSV堆疊DRAM的商品延后上市時間的原因之一，便是對堆疊后的記憶體可靠度有所質(zhì)疑。根據(jù)IBM的說法，TSV的封裝必須能夠考慮關(guān)鍵架構(gòu)的整合效果，如TSV、微凸塊、D2D/基底接合、底部填充劑（Underfill）層以及重分布層（RDL）等，都必須有完善的搭配。

　　除此之外，晶片與封裝的關(guān)聯(lián)，是TSV DRAM封裝可靠度的關(guān)鍵，因為孔的生成與金屬填孔，都會改變DRAM晶片的物理特性，而妥善處理微凸塊接合與Underfill，是可以最小化DRAM晶片主動層壓力的關(guān)鍵。另外，在磨薄后DRAM中，將會有VRT（Variable Retention Time）問題，也是可靠度所須做的考量因素。

　　第一個使用TSV堆疊DRAM的應(yīng)用，是在2010年起于伺服器之高效能DDR3的市場應(yīng)用上，其晶片尺寸大約在9毫米×10毫米，而這種伺服器記憶體的應(yīng)用率，在2010年時大概有27%左右，然而，也須端看TSV與其他技術(shù)比較之后的結(jié)果。表1是DRAM使用TSV技術(shù)時在一般市場的預(yù)估值。

　　表2顯示使用TSV在圖形處理器的市場預(yù)測，這個圖形處理器尺寸大約在15毫米×15毫米，并且會有處理器與記憶體在其中。

　　從表3的預(yù)測中可以看出，F(xiàn)PGA將于2013年開始使用TSV制造，但仍須視晶圓代工的能力而定。在2013年之前，F(xiàn)PGA仍僅止于研發(fā)階段，在2013年后，F(xiàn)PGA堆疊后的晶片尺寸至少會到14毫米×14毫米左右，而在每個堆疊中也都會有記憶體和處理器。

　　若觀察無線產(chǎn)品市場，主要還是以處理器與記憶體的配合為主要應(yīng)用方向，而正當(dāng)許多廠商已開始朝采用TSV來形成解決方案時，這類產(chǎn)品的價值鏈晶圓代工夥伴，目前還尚未可以提供對應(yīng)的服務(wù)及妥善的生產(chǎn)線，許多廠商都希望在2011年便可以有產(chǎn)品上市，但直到2012年才有廠商開始投入量產(chǎn)，晶圓代工也比較有生產(chǎn)線可用（表4），而處理器晶片尺寸可能會在7毫米×7毫米左右，并且會使用TSV把記憶體整合堆疊到處理器內(nèi)。

　　當(dāng)然，在半導(dǎo)體市場上仍有其他的可能應(yīng)用存在，例如NAND快閃記憶體的應(yīng)用，其可能的堆疊將包含記憶體儲存卡、通用序列匯流排（USB）硬碟、固態(tài)硬碟（SSD）、microSD卡、MP3播放器、數(shù)位相機以及可攜式的游戲機，對于這部分的應(yīng)用，在2009年便開始引起很大的回響與討論，然而目前多數(shù)的廠商仍認(rèn)為TSV的相關(guān)成本未能妥善評估，并且目前還有其他替代技術(shù)，例如使用薄化晶片與打線接合堆疊的方式，也能夠取得相同的密度水準(zhǔn)，因此到2014年之后才有量產(chǎn)TSV技術(shù)的可能性。

　　TSV前景看好　惟時間表未定

　　目前許多廠商在應(yīng)用TSV上并沒有設(shè)定很明確的藍圖，且因為制程與設(shè)計間有落差，所以方法并不明確，因此應(yīng)用TSV的3D IC雖然是一個新模式，但對于設(shè)計者而言，必須改變傳統(tǒng)二維（2D）設(shè)計的想法與結(jié)構(gòu)。

　　另外，組裝也是另一個問題。許多的制程都會因為TSV而有物理、散熱或電性的應(yīng)力結(jié)構(gòu)的改變，而改變元件的特性。雖然，這2年來已有許多重大的技術(shù)突破，不論在設(shè)計或制程上都有順利的進展，但離量產(chǎn)仍有一段距離，問題包括成本、設(shè)計規(guī)則的改變、系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計需求以及新工具與架構(gòu)之間的整合應(yīng)用等。

　　比較理想的生態(tài)應(yīng)該包含代工廠、矽智財（IP）供應(yīng)商、電子設(shè)計自動化（EDA）廠商與封測代工廠（OSAT）等，一起在設(shè)計工具與參考流上取得整合共識，這種成本效率、技術(shù)改善與協(xié)同的生態(tài)，是讓應(yīng)用TSV的3D IC成為主流的關(guān)鍵要素。

　　此外，雖然目前在市場上已有許多的公司規(guī)畫且有意愿導(dǎo)入TSV技術(shù)到自家的核心技術(shù)以及產(chǎn)品上，但是由于相關(guān)成本較難估算，而且價值鏈架構(gòu)并不是很穩(wěn)定，仍需要時間來加以厘清，才可助加速TSV于市場上的應(yīng)用。