半导体制造联盟(Sematech)已经成立了一个3D芯片设计中心。参与成员包括Altera、ADI、LSI、安森美半导体(Semiconductor)和高通等公司。Sematech联盟还在纽约州立大学阿尔巴尼分校科学与工程院设置一条300毫米的3D IC试产线。

　　比利时微子研究中心(IMEC)与Cascade Microtech公司合作为3D IC进行测试与特征化。德国研究机构Fraunhofer IZM表示可望在2014年以前将处理器、内存、逻辑、模拟、MEMS和RF芯片整合于单片式3D IC中。

　　台湾工研院赞助成立了一个3D IC联盟，目前已有超过20家成员联盟。联盟中的许多厂商们均可望从明年初开始提供端至端的3D IC代工服务。

　　今年九月，在国际半导体展(Semicon)的3D IC技术论坛中，英特尔表示正致力于堆栈3D IC的开发工作(但这并不是指其FinFET三闸晶体管)。此外，在Semicon上，尔必达(Elpida)据称其与力成科技(Powertech Technology)和联电在2Gbit DRAM的共同研发上己取得了进展，该合作团队采用了以高密度TSV连结的堆栈DDR3芯片。

　　联合电子装置工程协会(JEDEC)可望在今年底前率先为3D IC开发出Wide I/O标准。JEDEC规格将支持512位宽的接口。

　　法国半导体研究机构CEA-LETI与意法半导体(STMicroelectronics)和硅晶内插器制造商Shinko Electric Industries Co.共同合作，以推动2.5D至3D IC的顺利过渡。该合作小组现于一座300毫米晶圆制造厂生产原型组件，预计最早在2012年推出商用化设计。

　　欧洲CMOSAIC项目则展开更长程的计划，期望在2013年以前找到冷却单片式3D IC堆栈的创新办法。这项四年期的计划还包括了苏黎世IBM公司、巴黎高等洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)以及苏黎世瑞士联邦理工学院(the Swiss Federal Institute of Technology Zurich)等组织的共同参与。

　　Sidebar：IBM与3M携手抢攻3D IC市场

　　IBM + 3M = 3D芯片。这已经是一个琅琅上口的公式。“在这项合作计划中，3M公司提供了可实现3D的技术平台，”IBM公司研究副总裁Bernard Meyerson说。

　　经过多年研究实现3D IC所需的每项组件技术后，IBM确定目前缺少一种非常重要的材料，因而决定与3M公司携手共同创造这种材料。根据IBM表示，影响3D IC发展的关键障碍是一种未填充的材料，它可同时用来作为电绝缘体和热导体，并从热点耗散热。IBM打算使用这种材料来接合3D结构上包含冷却剂的微流体通道。

　　“3M公司的技术能够满足3D IC接合的真正不同需求，”Meyerson说。“我们既想要有无限的导热接合剂，也想要电导率为零。”

　　根据Meyerson表示，最不利的限制是接合剂的热膨胀系数必须与用于互连的金属配合;否则，接合剂加热时将破坏金属化特性。

　　“热导率、电导率和热膨胀等都是彼此有关的，更遑论其易碎性。这就是我们所谓过度受限的系统。”

　　3M电子市场材料部技术总监程明说，3M“基本上是一家有能力调合接合剂与聚合物特性的材料公司，甚至能符合相互冲突的规范需求。我们的接合剂将结合不同类型的聚合物、低聚物和单体，以及必备的触角与粘着剂，以满足IBM的规格需求。”

　　根据3M公司表示，该公司尚未决定这款共同开发的3D IC接合剂是否将会出售给其它芯片制造商。但根据IBM过去的做法，该公司甚至会对竞争对手授权其关键专利。

　　3M公司也拥有目前机架式计算机用于冷却热点的流体开发经验──那些流体可能会快速地流经微流体通道而进入3D IC中。Meyerson说：“就算你拥有着完美的接合剂，也可能必须排除较高堆栈内层的热量。透过堆栈的微流体信道水冷散热器可以从硅砖中间耗散掉大量的热。”

　　程明表示：“我们现有的Fluorinert电子氟化液针对数据中心的服务器与硬盘，协助其冷却设备进行散热，但与IBM的合作上，我们还将探索用于协助冷却3D IC的液体。”

　　除了使制程技术更加精炼，以实现堆栈芯片的互连与维持冷却状态外，设计人员们还必须思考可能从3D IC串流而出的数据量。在这方面，光子将成为3D IC处理大量I/O时不可分割的一部份。

　　“目前的电子数据传输可能消耗高达50%的芯片功率。而光子在每位瓦数方面具备更高能效，将成为3D IC的基本要素。”Meyerson指出，“在堆栈3D IC时，我们将会需要用到激光器、谐调器和侦测器。”

　　虽然3M与IBM合作的消息不久前才对外发布，但3M公司开发3D解决方案其实已经有一段时间了。事实上，今年稍早，3M公司就曾经发布一款用于处理3D堆栈晶圆的技术。该公司这款芯片承载系统(Wafer Support System;WSS)简化专为堆栈而磨薄晶圆的处理过程。

　　WSS系统“首先以临时黏着剂将磨薄的晶圆黏在玻璃上，使玻璃在接合过程中可支撑晶圆，”程明解释，“接着，在两块晶圆堆栈后，再透过雷射剥离过程移除用于承载的玻璃。”

　　预计在2013年以前，3M公司和IBM公司可望准备好这款端对端制程方案，为有如硅晶摩天大楼般堆栈高达100层芯片的处理器、内存、混合讯号、连网与I/O等异质性芯片堆栈实现广泛的商用化量产。