国产芯片验证BSPD背部供电技术,无需EUV也能突破先进制程

在EUV光刻机受限的背景下,国内半导体企业正在攻克BSPD(Backside Power Delivery Network)背部供电技术。该技术通过将供电电路布置在芯片背面,可提升性能、缩小面积并降低...

半导体/芯片

在当前全球半导体产业面临EUV光刻机供应瓶颈的背景下,中国本土半导体企业正在探索多种技术路线以突破先进制程限制。继GAA晶体管结构之后,BSPD(Backside Power Delivery Network,背部供电网络)技术成为另一条重要的研发方向。

BSPD技术的核心在于改变传统芯片的电路布局方式。与GAA技术主要优化晶体管结构不同,BSPD通过将供电电路布置在芯片背面,从而释放正面空间用于优化其他功能模块。这种设计带来了多方面的优势:首先,缩短了供电路径,类似于华为提出的韬定律理念;其次,显著缩小了芯片面积,提高了单位面积内的电路密度;最后,利用背部空间大幅降低了电压降,提升了开关频率和整体性能。

据公开资料显示,英特尔已经在当前量产的18A工艺中率先采用了类似的背部供电技术,称为PowerVia。该技术使芯片密度提升了10%,同时将电压降降低了30%。相比之下,台积电原计划在2nm节点的N2工艺中才引入SRR(Super Power Rail)技术,但最新计划显示将在A16工艺节点才开始使用,而NVIDIA的下一代Faymman架构GPU将首发该工艺,更适合高性能计算(HPC)而非移动处理器。

国内半导体企业在这一领域也取得了重要进展。根据公开信息,国内领先的几家半导体公司——包括一家工艺厂商和两家设备厂商——正在联合研发BSPD技术,并已成功验证了ALD原子沉积设备。其中,作为国产工艺龙头的公司负责整体技术方案,另外两家设备厂商则专注于关键设备的开发与验证。

尽管BSPD技术具有诸多优势,但其研发和量产仍面临诸多挑战。首先,该技术对生产工艺改动较大,需要重新设计整个制造流程;其次,虽然能带来性能提升,但也可能增加制造复杂度和成本;最后,技术成熟度和可靠性仍需经过长时间验证才能达到商业量产标准。因此,业内普遍认为,BSPD技术的全面量产可能要等到未来等效2nm工艺节点。

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值得注意的是,BSPD技术的研发并不与EUV光刻机的突破相互排斥。相反,这两条技术路线是互补的。EUV光刻机虽然能够实现更小的制程节点,但其高昂的成本和技术门槛限制了普及速度。而BSPD技术则提供了一种绕过EUV的替代方案,可以在现有设备基础上实现性能提升。一旦BSPD技术成熟,中国半导体企业将获得相对于台积电、英特尔和三星等国际巨头的竞争优势。

此外,BSPD技术的成功应用还将推动相关设备和材料的发展。例如,为了实现高效的背部供电,需要开发新的金属沉积技术和绝缘层材料。这也将带动国内半导体设备和材料产业的进步,形成完整的产业链闭环。