GlobalFoundries 已開始在紐約的 Fab 8 廠房中安裝硅穿孔（TSV）設(shè)備。如果一切順利，該公司希望在2013下半年開始採(cǎi)用20nm及28nm 製程技術(shù)製造3D堆疊晶片。
據(jù)了解，GlobalFoundries正在和包括 Amkor 在內(nèi)的多家封裝廠合作開發(fā)TSV堆疊晶片製造流程。其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手──臺(tái)積電（TSMC）則是在去年底宣佈，將獨(dú)自開發(fā)所有的3D堆疊製程步驟，并表示這種做法將能降低因應(yīng)3D製程而薄化的晶片在搬運(yùn)時(shí)所產(chǎn)生的成本與風(fēng)險(xiǎn)。
“我們的客戶要求我們提出替代方案，”GlobalFoundries封裝研發(fā)部資深主管Dave McCann說。
“他們不希望所有的業(yè)務(wù)都被單一公司掌控，他們希望的是在產(chǎn)量、價(jià)格和各種選項(xiàng)方面都能具備足夠的透明度，”McCann說。McCann一年前才從Amkor公司離開，加入GlobalFoundries。“臺(tái)積電是把所有事情一手包辦，而且否定了封裝公司的專長(zhǎng)，這代表客戶必須凡事都與他們的專家聯(lián)繫，”他表示。
McCann表示，一些晶片設(shè)計(jì)師會(huì)希望能定義自己的3D晶片堆疊供應(yīng)鏈，但也有另一些會(huì)希望由 GlobalFoundries 來建立供應(yīng)鏈。
“這個(gè)市場(chǎng)絕對(duì)不會(huì)只有一個(gè)供應(yīng)鏈，”他說。“我們選擇的業(yè)務(wù)模式，在一開始時(shí)是非常辛苦的，但我們認(rèn)為，這將為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來最佳的長(zhǎng)期解決方案，”他表示。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)向採(cǎi)用垂直的TSV銅互連技術(shù)，于單一封裝中整合多個(gè)晶片。這種方法可望藉由顯著提升邏輯和記憶體之間的速度和頻寬來大幅提升晶片性能。
GlobalFoundries已經(jīng)在開發(fā)工具套件上投入了上千萬美元。其中包括與系統(tǒng)供應(yīng)商合作，添加厚光阻以定位TSV位置并蝕刻過孔；開發(fā)在電洞上沉積氧化層、長(zhǎng)成阻障層和銅種晶層的系統(tǒng)，以及CMP平坦化處理。
McCann表示，該系統(tǒng)必須在七月底前全數(shù)安裝完成，目前已安裝約一半左右。該公司希望今年十月能試產(chǎn)首批20nm測(cè)試晶圓，今年底前拿到封裝伙伴的相關(guān)晶片資料。
依照GlobalFoundries的進(jìn)度表，至少在明年初，該公司就必須掌握所有可靠的資料。這些資料將用來更新該公司的製程設(shè)計(jì)套件，因此客戶便可從明年上半年起開始進(jìn)行產(chǎn)品品質(zhì)測(cè)試。
如果一切順利，首個(gè)採(cǎi)用20nm和28nm節(jié)點(diǎn)和TSV技術(shù)的產(chǎn)品將能在2013年下半年進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，2014年則可望進(jìn)入量產(chǎn)，McCann說。
未來的挑戰(zhàn)還包括晶圓廠和封裝廠必須具備共同的計(jì)量工具和製程，以確保TSV過孔的深度和填充水平一致。GlobalFoundries會(huì)提供TSV深度55微米厚晶圓給封裝廠，由封裝廠薄化晶圓并在背面鍍上金屬，McCann表示。
電鍍速度和測(cè)試技術(shù)是決定良率和成本的關(guān)鍵，McCann說，目前EDA公司正在開發(fā)可控制區(qū)塊佈局的工具，可望在未來的設(shè)計(jì)中，對(duì)邏輯晶粒之間的垂直連接進(jìn)行最佳化。
如果業(yè)界對(duì)TSV的需求夠多， GlobalFoundries 還將加入位在德國(guó)Dresden的Fab 1廠。另外，若需求超出紐約製造廠產(chǎn)能，該公司另一座位在新加坡的晶圓廠也能用來因應(yīng)額外的2.5D晶片製造。 GlobalFoundries 也正尋求在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和其他產(chǎn)品中使用 TSV 的可能性。
截至目前為止，共有叁種類型的晶片設(shè)計(jì)需要使用到 TSV 技術(shù)。首先是高階行動(dòng)應(yīng)用處理器，它們主要運(yùn)用 TSV 來連接記憶體；另外還包括高階繪圖晶片和CPU，這二種產(chǎn)品都運(yùn)用 TSV 技術(shù)來連接 DRAM 和其他記憶體堆疊，McCann說。他同時(shí)表示，這叁種產(chǎn)品都將在2014年量產(chǎn)。
網(wǎng)路處理器的腳步又更快一些，因?yàn)檫@類產(chǎn)品主要使用硅中介層，以side-by-side的方式來連接處理器和記憶體晶粒。“網(wǎng)路處理器產(chǎn)生的熱會(huì)形成最大的DRAM接面溫度，”McCann說。
目前，包括 GlobalFoundries 、 IBM 和叁星（Samsung）組成的通用平臺(tái)小組都尚未就3D晶片堆疊製程合作進(jìn)行定義。該小組的重心一直在製程技術(shù)，而非封裝。
GlobalFoundries最近宣佈，已出貨25萬片採(cǎi)用其32nm和28nm製程和high-k金屬閘極技術(shù)的晶圓。其20nm製程也將以HKMG技術(shù)為基礎(chǔ)。GlobalFoundries表示，在 14nm 以前該公司還不會(huì)使用3D電晶體，即所謂的 FinFET 。