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以碳纳米管取代铜TSV芯片效能更好

发布时间:2020-06-30 20:57:08 阅读: 来源:乘用车厂家

来自瑞典歌德堡(Gothenburg)的查默斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员发现,以碳纳米管来填充采用硅穿孔技术(TSV)连结的3D芯片堆栈,效果会比铜来得更好。

本文引用地址:是将芯片以3D堆栈方式形成一个系统,而非将它们平行排列在电路板上,以提高芯片之间通讯的速度;但遗憾的是,目前用以填充硅晶孔洞的铜,却会导致热膨胀(thermal expansion)的问题,因为铜遇热会比周围的硅材料膨胀更多。

「碳纳米管的许多特性都优于铜,包括热膨胀系数与电子传导性;」查默斯理工大学研究团队成员Kjell Jeppsson表示:「碳纳米管的热膨胀系数与周遭的硅差不多,但铜的膨胀系数较高,会产生足以导致组件破损的机械张力(mechanical tension)。」该研究团队成员还包括Teng Wang与 Johan Liu。

此外与铜相较,纳米管的传导性更高、重量更轻,制造程序也比碳薄膜(也就是石墨烯)简单;为了证实其研究观点,查默斯理工大学的研究团队最近做了一个实验,将两颗芯片打孔,再以碳纳米管填充硅芯片孔洞,并用黏着剂将芯片堆栈起来,结果发现两种材料在电子传导性表现与热膨胀方面都能良好结合。

不过以碳纳米管填充TSV制程3D硅芯片孔洞的这个方法,要达到量产还需要克服的一个障碍,就是制程的温度:碳纳米管通常在摄氏700度之下进行生产,但CMOS芯片在超过摄氏450度的环境下就会受损;如果这个问题可以解决──例如以独立制程生产纳米管,再以机械方法进行填充──而研究人员预期他们开发的技术能在5年内商业化。

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