后摩尔时代芯片互连新材料及工艺革新

张思勉，邓晓楠，王宇祺，武逸飞，刘佳宁，李正操，蔡坚，王琛

摘要：受高算力芯片的需求驱动, 尽管摩尔定律日趋减缓, 高端芯片的工艺复杂度和集成度仍在逐代增大。随着前道工艺中晶体管架构与其集成密度不断优化提升, 后道工艺所涉及的芯片内互连技术挑战愈发严峻, 迫切需要对互连材料与工艺进行革新。同时, 高集成度的系统级3D封装也是高性能芯片的关键解决方案, 其中核心的3D封装技术对芯片间互连材料与工艺不断提出新的要求。为此, 本文系统探讨了后摩尔时代芯片内和芯片间多代候选互连材料及其工艺的潜力及挑战, 从材料创新、工艺优化、架构突破、设计范式等多方面综合研判了未来互连技术的发展路径, 并对超导互连、光互连等颠覆性互连技术做了前瞻性分析, 可以预见互连材料的革新将有力推动新的芯片技术革命。

关键词：高端芯片, 互连材料, 先进封装, 工艺革新, 超导互连, 光互连