【ソイック】

SoIC とは?

💡 チップを縦に積む、半導体のミルフィーユ
📌 このページのポイント
SoIC: バンプレス3Dチップ積層 従来: マイクロバンプ接合 メモリダイ マイクロバンプ ロジックダイ ピッチ: ~25μm 接続密度に限界 SoIC: ハイブリッドボンディング メモリダイ Cu-Cu直接接合 ロジックダイ ピッチ: <1μm 接続密度 25倍以上 バンプレスで超高密度接続 → 3Dチップレット時代の基盤技術
SoICのハイブリッドボンディングによる3D積層
ひよこ ひよこ

SoICってCoWoSと何が違うの?

ペンギン先生 ペンギン先生

CoWoSはチップを「横に並べる」2.5D技術だけど、SoICはチップを「縦に積む」3D技術なんだ。横並びだとインターポーザーの面積分しかチップを置けないけど、縦に積めば同じ面積でもっと多くのチップを詰め込めるんだよ

ひよこ ひよこ

バンプレスって何がすごいの?

ペンギン先生 ペンギン先生

従来のチップ積層では、はんだの小さな球(マイクロバンプ)でダイ同士をつないでいたんだけど、バンプの大きさが接続ピッチの限界になっていたんだ。SoICはハイブリッドボンディングという技術で銅と酸化膜を直接接合するから、ピッチを1μm以下にできる。接続密度が桁違いに上がるんだよ

ひよこ ひよこ

具体的にはどう使われるの?

ペンギン先生 ペンギン先生

例えばSRAMキャッシュダイをロジックダイの上に積み重ねることで、キャッシュの大容量化と高速アクセスを両立できるんだ。また、異なるプロセスノードで作られたダイを組み合わせることもできるから、アナログ回路は成熟プロセス、デジタル回路は最先端プロセスという最適化が可能になるよ

ひよこ ひよこ

CoWoSと組み合わせることもできるの?

ペンギン先生 ペンギン先生

そう、それがTSMCの3DFabric技術の真骨頂だね。SoICで縦に積層したチップレットを、CoWoSのインターポーザー上でHBMと横に並べる。縦と横の両方を組み合わせることで、超高性能なパッケージが作れるんだ

ひよこ ひよこ

熱の問題は大丈夫なの?

ペンギン先生 ペンギン先生

鋭いね。チップを積むと熱がこもりやすくなるのが最大の課題なんだ。だからSoICではTSVを放熱経路としても活用したり、薄化したダイを使って熱伝導を改善したりしている。この熱設計がSoICの実用化で最も難しい部分と言われているよ

ペンギン
まとめ:ざっくりこれだけ覚えればOK!
「SoIC」って出てきたら「チップを縦に積み重ねてバンプなしで直接つなぐTSMCの3D積層技術」と思えればだいたいOK!
📖 おまけ:英語の意味
「System on Integrated Chips」 = 統合チップ上のシステム
💬 SoCが1つのチップに全部入れる発想なのに対して、SoICは複数チップを積み重ねて1つのシステムにする発想なんだよ
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