為滿足DRAM與先進封裝技術創新需求，應用材料公司近期推出一系列晶片製造新系統，以支援製造新一代AI晶片所需的3D架構。包含專為DRAM晶圓廠打造的磊晶（Epitaxy）系統、化學機械平坦化（CMP）與沉積系統、電子束系統（eBeam），挑戰將先進封裝的獨特製程最佳化。
應材發表晶片製造新系統 加速先進封裝最佳化
|
基於現今AI模型規模持續擴大，資料運算與傳輸需求快速成長，導致記憶體頻寬、容量及能源效率的提升速度已逐漸無法跟上AI運算需求，形成所謂的「記憶體牆（Memory Wall）」，從而加速引進高頻寬記憶體及3D堆疊等先進封裝架構。
雖然藉此可顯著提升頻寬與能源效率，卻也大幅提高製程複雜度。應材則利用涵蓋先進封裝、製程控制及 DRAM 的材料工程技術組合，持續深化各領域的技術領先優勢，協助客戶以更快速度、更高良率，將新一代AI晶片導入量產。
其中，因磊晶技術多年來廣泛應用於先進邏輯製程，透過在電晶體通道中精準控制晶體材料的磊晶生長，大幅提升元件效能，突破僅依靠幾何微縮所能達到的性能極限。如今也逐漸成為DRAM周邊電路電晶體的關鍵製程。應材早在十多年前便率先將矽鍺磊晶技術用於電晶體通道，奠定其於磊晶技術領域的領先地位。
應材最新推出的升級版磊晶系統，還可實現更快速、更節能的DRAM運作，滿足高頻寬記憶體及下一代DDR對記憶體頻寬的需求；加上新系統占地面積縮小20%，還可提升DRAM晶圓廠的設備配置密度，加速產能擴充。
應材半導體產品事業群總裁帕布‧若傑博士表示：「隨著DRAM 持續微縮，以滿足高頻寬記憶體及AI應用對頻寬日益成長的需求，邏輯與記憶體製程技術之間的界線正逐漸融合。應材憑藉在先進邏輯晶片的磊晶技術領導地位，具備獨特優勢推動 DRAM 技術轉型。」
此外，近年來先進封裝在運算產業的策略重要地位，也逐漸與晶片內電晶體微縮技術並駕齊驅。現代AI伺服器晶片便透過將多顆晶粒整合至單一封裝中，可容納兆級電晶體的堆疊密度；高頻寬記憶體（HBM）也是此架構的代表性應用，透過矽穿孔（TSV）將多層 DRAM 晶片垂直堆疊互連。
應材旗下的先進封裝製程設備，則涵蓋建構矽穿孔、銅柱及微凸塊等實現堆疊互連結構所需的絕大部分製程步驟，並推出3款全新系統，鎖定先進封裝最關鍵的製程步驟：
其中，Opta Quad系統延續應材在CMP領域的技術優勢，可於研磨過程中持續監測晶圓狀態，並即時動態調整製程參數，有效提升晶圓內均勻性及總厚度變異的控制能力。足以因應較厚薄膜、更長研磨時間及更嚴格製程公差，所帶來的均勻性與良率挑戰，對於混合鍵合（Hybrid Bonding）尤為重要。
並隨著3D 堆疊技術朝向更高堆疊層數發展，確保整片晶圓上的矽穿孔與微凸塊具有一致的高度，已成為提升堆疊良率的關鍵。Nokota Vmax 2是專為下一代先進封裝打造的電化學沉積ECD系統，可支援高精度銅沉積製程，涵蓋從3D堆疊所需的矽穿孔填充，到微凸塊等細間距互連結構製程；經導入自適應圖案化調校技術（APT），提升整片晶圓的銅沉積均勻性。
此外，為提升高頻寬記憶體的堆疊層數，其晶粒厚度已薄化至約為傳統晶圓厚度的1/25，因此極易發生翹曲及變形，提高接合失效與良率下降的風險。PECVD系統可強化超薄 DRAM 晶粒的機械穩定性，支援高頻寬記憶體設計更高層數的可靠堆疊，將支援多種先進記憶體與邏輯晶片整合架構。
值得一提的是，隨著如今元件尺寸縮小至低於光學檢測設備的解析極限，先進封裝廠正面臨過去僅存在於晶圓廠的缺陷檢測與量測挑戰，在高頻寬記憶體的單一缺陷，便可能導致整個堆疊結構報廢。
因此製程控制對提升良率至關重要，應材也持續拓展其在電子束技術領域的領導地位，並順勢推出兩款專為先進封裝打造的全新系統，以支援多樣化的基板幾何結構與材料，滿足先進封裝日益複雜的製程需求。
