直击“内存墙”挑战,布局3D堆叠
随着AI模型规模和数据处理量激增,内存带宽、容量与能效的协同提升成为行业难题,业界将此称为所谓的“内存墙”。为此,通过垂直堆叠DRAM以提升带宽的HBM技术,以及将多芯片整合为单一封装的3D堆叠技术,正成为主流解决方案。
应用材料公开了面向AI半导体使用的三维(3D)芯片制造设备产品线,正是瞄准了这一关键市场。该系列设备主要侧重于如高带宽存储器(HBM)、芯粒(Chiplet)、混合键合(Hybrid Bonding)等先进封装工艺所需的平坦化、沉积、和计量检测等。
三类核心设备解决多项工艺难题
1、先进封装三大工艺设备
(1)Opta Quad是一款用于封装的先进化学机械抛光(CMP)设备,可在抛光过程中监测晶圆状态并实时控制工艺,提升晶圆表面均匀性并加强对总厚度偏差的控制,直接影响混合键合良率。
(2)Nokota Vmax 2是一款用于硅通孔 (TSV) 填充和微凸块形成的电化学气相沉积 (ECD) 设备。该设备采用自适应图案调谐 (APT) 技术,可校正电路布局引起的镀层偏差,从而提高晶圆上铜镀层的均匀性。
(3)Avila 2是一款等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 设备,旨在减少HBM堆叠过程中发生的芯片翘曲和变形。该设备通过在TSV周围沉积应力平衡的介电膜,有效减少薄晶圆在HBM堆叠(12层、16层及以上)时产生的翘曲和变形,提高HBM的堆叠稳定性。
2、基于电子束的工艺控制设备
(1)VeritySEM 7AP是一款电子束测量设备,用于测量厚基板、曲面基板以及混合材料基板(包括HBM和芯片结构)微观结构。该设备可提供优于10纳米(nm)的测量灵敏度,高于传统光学设备。
(2)SEMVision G7AP是一款电子束缺陷检测设备,能够以高分辨率识别硅、有机和玻璃基板上的缺陷,并自动对其进行分类,防止单个微小颗粒或键合缺陷导致整个HBM堆叠失效。
3、DRAM外延强化设备
升级后的“Centura Prime”外延系统是一种在源极/漏极区域选择性生长硅锗(SiGe)和硅磷(SiP)的设备。通过该设备可以提高晶体管驱动电流和效率,从而应对HBM和下一代双倍数据速率(DDR)DRAM的带宽需求。此外,设备占地面积较现有型号缩减 20%,有效提高晶圆厂空间产能密度。

