３次元ＬＳＩデバイス積層システムにおける放熱を考慮したＬＳＩデバイス設計技術の研

3D LSI器件堆叠系统中考虑散热的LSI器件设计技术研究

• 批准号: 14F04917
• 负责人: 青柳 昌宏
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04917/
• 关键词: 3次元LSI; デバイス積層; 放熱; LSI設計; シリコン貫通電極; 微細バンプ

CMOSデバイスのLSI製造ファンドリを利用して試作したテストLSIデバイスに対して、薄型加工とともに、デバイス面から裏面にシリコン基板を貫通する微細なシリコン貫通電極TSVを形成して、それら複数の薄型デバイスを3次元的に積層し、1000-5000程度の微細ピッチ金属バンプにより薄型デバイス間を電気接続することで、超低消費電力で高機能処理を可能とする高性能3次元LSI積層システム技術の研究開発を行った。具体的には、3次元LSI積層対応のLSIデバイス設計技術および発熱分散を考慮した3次元LSI積層デバイスシステム設計技術の開発を進めて、積層デバイス間の大容量通信を可能とする多ピン微細バンプ接続方式と局所発熱を緩和できる高熱伝導ヒートスプレッド構造を融合させた3次元LSIデバイス積層プロトタイプシステムの基本設計を実施した。プロトタイプシステムの具体化については、まず、基本回路の発熱・放熱状況を検証するTEGデバイスを設計して、試作したデバイスを用いて放熱特性の基礎評価を実施して、電気特性と発熱・放熱特性の相関関係を明らかし、その知見に基づいて、積層後の接続電気検査機能も同時に実現可能な積層デバイス間インターフェース通信回路を含むプロトタイプシステムについて、設計・試作・評価を進め、検査機能の実証、発熱・放熱特性の実測などを達成した。本研究成果については、学術論文誌への投稿論文1件（掲載済）、国際会議での口頭発表４件を実施した。

CMOS LSI production process is used to test LSI structure, thin processing, thin surface, thin substrate, through hole, fine structure, through hole electrode, TSV formation, a plurality of thin layers, three-dimensional layers, 1000-5000 thin metal layers, electrical connections between thin layers, etc. Research and development of ultra-low power consumption, high-performance 3D LSI stack technology The development of LSI design technology for three-dimensional LSI multilayer is taking into account the thermal dispersion. The basic design of multi-layer LSI with high capacity communication capability and high thermal conductivity is implemented. The detailed description of the heat transfer and heat release characteristics of the basic circuit, the design of the basic circuit, the implementation of the basic evaluation of the heat release characteristics, the correlation between the electrical characteristics and the heat transfer and heat release characteristics, and the basic knowledge of the TEG After lamination, the function of electrical test shall be realized at the same time, and the communication circuit shall be realized including the design, trial operation and evaluation, the verification of test function, and the realization of heat transfer and heat release characteristics. The research results include 1 academic paper (published) and 4 oral presentations at international conferences.

项目成果

Sensitivity of the Thermal Profile of Bump-Bonded 3D Systems to Inter-die Bonding Layer Properties

凸点接合 3D 系统的热分布对芯片间接合层特性的敏感性

• 发表时间: 2015
• 期刊: Proceedings of IEEE CPMT Symposium Japan 2015
• 作者: Melamed Samson;菊地 克弥;青柳 昌宏
• 通讯作者: 青柳 昌宏

Investigation of Effects of Metalization on Heat Spreading in Bump-Bonded 3D Systems

研究金属化对凸点接合 3D 系统中热扩散的影响

• 发表时间: 2015
• 期刊: Proceedings of IEEE 3DIC International 3D Systems Integration Conference 2015
• 作者: Melamed Samson;菊地 克弥;青柳 昌宏
• 通讯作者: 青柳 昌宏

Method for Back-Annotating Per-Transistor Power Values onto #DIC Layouts to Enable Detailed Thermal Analysis

将每个晶体管功率值反向标注到的方法

• 发表时间: 2014
• 期刊: 2014 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
• 作者: Melamed Samson;居村 史人;青柳 昌宏;仲川 博;菊地 克弥;萩本 有哉;松本 祐教
• 通讯作者: 松本 祐教

半導体装置、インターポーザ及びその製造方法

半导体器件、中介层及其制造方法

• 发表时间: 2014

Investigation of Effects of Die Thinning on Central TSV Bus Driver Thermal Performance

芯片减薄对中央 TSV 总线驱动器热性能影响的研究

• 发表时间: 2014
• 期刊: 2014 International Workshop on Thermal Investigations of IC's and Systems and Electronics Engineers
• 作者: Melamed Samson;居村 史人;青柳 昌宏;仲川 博;菊地 克弥;萩本 有哉;松本 祐教
• 通讯作者: 松本 祐教