【ティーエスブイ】

TSV(シリコン貫通ビア) とは?

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💡 チップの中に、上下をつなぐ電気の通り道

シリコンを貫通して、表側と裏側を電気的につなぐ微細な配線。穴の内側に絶縁層や銅などの導体を形成し、積層チップやシリコンインターポーザーの接続に使う。

📌 このページのポイント
TSV:シリコンの中を縦につなぐチップの断面配線を拡大上下のチップを接続中央:導体(例:銅)白い層:絶縁青い部分:シリコン穴に、電気の通り道を作る
積層チップとTSVの断面を簡略化した模式図。チップ間の接続も必要で、材料や寸法は設計ごとに異なります。
ひよこ ひよこ
チップに穴を開けるだけで電気が通るの?
ペンギン先生 ペンギン先生
穴だけでは通らないよ。穴の壁を絶縁して、銅などの導体を形成するんだ。建物の中に、上下をつなぐエレベーターの通り道を作るイメージだね。
ひよこ ひよこ
なぜ外側から配線しないの?
ペンギン先生 ペンギン先生
チップを積み重ねるとき、内部を縦に通すと接続を短く、密にできるんだ。配線の長さや容量を減らせる利点があるけれど、性能や消費電力はパッケージ全体の設計にも左右されるよ。
ひよこ ひよこ
HBMにも使われている?
ペンギン先生 ペンギン先生
そうだよ。HBMはDRAMのダイを積み重ね、TSVなどでつなぐ。多数の接続を使う広いデータの通り道が特徴なんだ。積層数や帯域は製品ごとに違うよ。
ひよこ ひよこ
チップを積む場合だけの技術なの?
ペンギン先生 ペンギン先生
ほかにも使うよ。複数のチップを横に並べる2.5D実装では、シリコンインターポーザーの表と裏をTSVでつなぐことがある。縦の配線を使うことと、チップの配置は分けて考えよう。
ひよこ ひよこ
作るときは何が難しいの?
ペンギン先生 ペンギン先生
深い穴の加工、絶縁層や金属の形成、シリコンの薄化などが必要なんだ。配線が途切れたり、隣と短絡したりしないよう、製造と検査も大切だよ。
ペンギン
まとめ:ざっくりこれだけ覚えればOK!
「TSV」って出てきたら「シリコンを縦に貫く、電気の通り道」と思えばだいたいOK!
📖 おまけ:英語の意味
「Through-Silicon Via」 = シリコン貫通ビア
💬 through(貫通する)+ silicon(シリコン)+ via(経路・穴)で、文字通りシリコンを突き抜ける経路という意味だよ

参考資料

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