3D-IC技术竞争格局 - 英特尔、台积电和三星代工厂正在竞相提供完整的3D-IC基础组件，以实现未来几年内性能大幅提升和功耗最小化[1] - 3D-IC实现需要新材料、更薄基板处理、背面供电方案、桥接器技术、多芯片通信接口标准和新互连技术[1] - 该技术还要求EDA工具、数字孪生、多物理场仿真等领域的重大变革，并在设计到制造流程中融入人工智能[1] 3D-IC发展驱动力 - ChatGPT推出和AI数据中心建设推动了完整芯片堆叠技术的发展[1] - 分解SoC并采用先进封装成为趋势，小型功能芯片集比大型SoC良率更高且设计成本更低[4] - 内存墙问题成为关键挑战，HBM和SRAM结合成为解决方案，HBM4拥有2048个通道[4] 主要厂商技术路线 - 英特尔展示14A逻辑层直接堆叠在SRAM层上方的架构[5] - 台积电开发面对面集成技术，互连间距从9微米缩小至5微米以下[8] - 三星计划从2027年开始在SF2P上堆叠SF1.4芯片[11] - 台积电A14节点速度提升15%，功耗降低30%，逻辑密度提升1.23倍[23] 散热挑战与解决方案 - 散热是3D-IC最大挑战，可能导致芯片堆叠破裂[14] - 解决方案包括导热通孔、蒸汽帽、微流体技术、热界面材料和浸没冷却[12][13] - 背面供电技术成为关键，英特尔PowerVia、台积电Super Power Rail和三星SF2Z分别在不同节点推出[14] 光互连技术 - 共封装光学器件被纳入主要代工厂发展规划，光传输数据更快且功耗更低[15] - 光互连面临波导设计挑战，不能有直角且需要光滑表面[16] - 英特尔指出光纤技术允许太比特级带宽在机架间传输，正发展直接连接计算集群的方案[19] 未来应用场景 - 初期应用集中在AI数据中心，未来可能扩展至增强现实眼镜和人形机器人[27] - 人形机器人需要大量硅片支持AI能力、传感能力和功率输出[28] - 汽车自动驾驶被视为机器人发展的第一步，需要先进硅片支持[28] 行业挑战与机遇 - 3D-IC是将晶体管数量扩展到数千亿乃至数万亿的唯一途径[26] - 更薄电介质和基板可能加速损坏，导致串扰和信号干扰问题[26] - 行业需要建立弹性、稳健、分布式先进节点硅片供应链[30]