目標 2026 年量產(chǎn)，初探臺積電背面供電半導體技術(shù)：最直接高效，但生產(chǎn)難度、成本高

IT之家 7 月 4 日消息，根據工商時(shí)報報道，臺積電提出了更完善的背面供電網(wǎng)絡(luò )（BSPDN）解決方案，所采用方式最直接、高效，但代價(jià)是生產(chǎn)復雜且昂貴。

為什么要背面供電網(wǎng)絡(luò )？

由于晶體管越來(lái)越小，密度越來(lái)越高，堆疊層數也越來(lái)越多，因此想要為晶體管供電和傳輸數據信號，需要穿過(guò) 10-20 層堆棧，大大提高了線(xiàn)路設計的復雜程度。

背面供電技術(shù)（BSPDN）將原先和晶體管一同排布的供電網(wǎng)絡(luò )直接轉移到晶體管的背面重新排布，也是晶體管三維結構上的一種創(chuàng )新。

該技術(shù)可以在增加單位面積內晶體管密度的同時(shí)，避免晶體管和電源網(wǎng)絡(luò )之間的信號干擾，減輕線(xiàn)路后端的布線(xiàn)擁塞并提供電源性能優(yōu)勢，增強芯片的可靠性。

技術(shù)難點(diǎn)

背面供電的難點(diǎn)在于需要打磨晶圓（wafer）背面，讓其薄到將近可以接觸電晶體，但同時(shí)，這樣會(huì )使晶圓剛性大打折扣，因此必須在晶圓正面鍵合一片載體晶圓（carrier wafer），來(lái)承載背面制造過(guò)程。

另外在 nTSV（納米硅穿孔）工藝中，為要確保納米級孔中銅金屬涂布均勻，也需要更多設備協(xié)助檢測。

臺積電的更為直接、高效

IT之家查詢(xún)公開(kāi)資料，全球背面供電網(wǎng)絡(luò )技術(shù)目前有 3 種解決方案：

• 英特爾的 PowerVia

• 比利時(shí)微電子研究中心（imec）的 Buried Power Rail

• 臺積電的 Super PowerRail

晶體管由四個(gè)主要組件組成，包括源極、汲極、通道和閘極。源極是電流流入晶體管的入口，而汲極是出口；通道和柵極依序負責協(xié)調電子的運動(dòng)。

臺積電的 A16 節點(diǎn)制程技術(shù)中的電力傳輸線(xiàn)直接連接到源極和汲極，因此要比英特爾的背面供電技術(shù)更加復雜。臺積電表示，其決定采用更復雜的設計原因是有助于提高客戶(hù)芯片的效能。

臺積電表示在相同工作電壓（Vdd）下，使用 Super PowerRail 的 A16 節點(diǎn)運算速度要比 N2P 快 8~10%；相同運算速度下，功耗降低 15%~20%，芯片密度提升高達 1.10 倍。

臺積電所采用方式最直接、有效，但代價(jià)是生產(chǎn)復雜且昂貴。為反映價(jià)值，臺積電在價(jià)格方面也進(jìn)行調整，據悉先進(jìn)制程部分已成功漲價(jià)，并在明年 1 月開(kāi)始漲價(jià)，特別針對 3nm / 5nm AI 產(chǎn)品線(xiàn)，調整 5%～10%。