三维多芯片组件及其应用
----一、前言
---- 三维多芯片组件（简称3D-MCM）是在二维多芯片组件（即2D-MCM,通常指的MCM均系二维）技术基础上发展起来的高级多芯片组件技术。二者的区别在于：3D-MCM是通过采用三维（x, y, z方向）结构形式对IC芯片进行立体结构的三维集成技术,而2D-MCM则是在二维(x, y方向)对IC芯片集成,即采用二维结构形式对IC芯片进行高密度组装,是IC芯片的二维集成技术。三维多芯片组件技术是现代微组装技术发展的重要方向,是微电子技术领域跨世纪的一项关键技术。由于宇航、卫星、计算机及通信等军事和民用领域对提高组装密度、减轻重量、减小体积、高性能和高可靠性等方面的迫切需求,加之3D-MCM在满足上述要求方面具有的独特优点,因此该项新技术近年来在国外得到迅速发展。
----二、3D-MCM的发展驱动力
---- ⑴ 电子系统（整机）对系统集成的迫切需求
---- 电子系统（整机）向小型化、高性能化、多功能化、高可靠和低成本发展已成为目前的主要趋势,从而对系统集成的要求也越来越迫切。实现系统集成的技术途径主要有两个：一是半导体单片集成技术,二是采用MCM技术。前者是通过晶片规模的集成技术（WSI）,将高性能数字集成电路（含存储器、微处理器、图象和信号处理器等）和模拟集成电路（含各种放大器、变换器等）集成为单片集成系统。后者是通过三维多芯片组件（3D-MCM或MCM-V）技术实现WSI的功能。 实现单片系统集成的关键在于细线和大晶片工艺技术、单片系统集成的设计和多层布线、微机械加工以及各种工艺的兼容技术。0.25 ～0.3μm的大晶片IC生产线于1998年在SAMSUNG、NEC、IBM三家公司首先诞生,这标志着单片系统集成时代的来临。美国Bell实验室利用电子束加工技术使IC线宽降至0.08μm。TW也成功地开发出0.25μm技术,可使随机存储器的容量提高到256M。单片系统集成技术已有较大进展,但是由于工艺难度及成本价格等原因,该技术一直未在产品生产中得以广泛应用。据分析,可能在相当一段时间内,实现系统集成的主要技术途径仍将是3D-MCM技术。这对于半导体集成电路工业还不甚发达的我国尤其如此。
---- ⑵ 二维组装密度（组装效率）的限制
---- 现代微组装技术的发展已到了接近二维组装所能达到的理论上最大的组装密度,目前2D-MCM的组装效率最高达85%, 而采用3D-MCM可实现更高的组装密度（组装效率）。
---- 3D-MCM的组装效率则已可达200%以上。因此,为了进一步提高组装密度,实现更小的体积和更多的功能,也必须从二微组装向三维微组装发展。
----三、3D-MCM的优点
---- 3D-MCM的优点可归纳为“五个减小”、“五个增大”,即：
----(1) 进一步减小了体积,减轻了重量。3D-MCM相当于2D-MCM而言,可使系统的体积缩小10倍以上,重量减轻6倍以上。
----(2) 减小信号传输延迟时间。由于VHSI的发展和应用,使得芯片之间互连线的长度已成为影响系统（整机）信号传输延迟的关键。3D-MCM中芯片之间的互连长度比2D-MCM短得多,因此可进一步减小信号传输延迟时间。
----(3) 减小信号噪声。在数字信号系统中,主要有四种噪声来源：反射噪声、串扰噪声、同步触发噪声和电磁干扰。这些噪声与信号在互连线中传输时的上升时间
