科技日報訊 （記者劉霞）韓國工業技術研究所和浦項科技大學科學家開發出一項新工藝，能穩定堆疊10余片超薄半導體芯片，由此實現了約4倍於商用高帶寬存儲器（HBM）的集成密度。這一突破有望緩解人工智能（AI）面臨的存儲瓶頸。相關論文發表於新一期《工程成果》雜志。

　　以ChatGPT、圖像生成AI和自動駕駛為代表的AI服務有一個共同要求：必須以極高速度處理海量數據。為提升AI芯片的性能，科學家不再一味橫向鋪展芯片，而是讓其垂直堆疊，就像城市用地緊張時，以摩天大樓取代獨棟房屋一樣。HBM正是通過垂直堆疊多個存儲芯片構建而成。

　　然而，堆疊超薄芯片面臨極大難題。當芯片厚度減至數十微米，變得比頭發絲還細時，多層堆疊便極易誘發彎曲、翹曲甚至斷裂。隨著層數增加，堆疊難度顯著提升。

　　為突破上述局限，團隊將轉移印刷與原位黏合兩種技術融合在同一個工藝平台上。轉移印刷負責將芯片精准放置到目標位置﹔原位黏合則使芯片在轉移過程中同步完成鍵合。這一集成方法使芯片的轉移、放置和電氣互聯一氣呵成。

　　為驗証新工藝，團隊制備了厚度約14微米的超薄硅芯片，每片都集成垂直電信號路徑和橫向再分配布線，這種結構極其適合多層集成。利用該工藝，在低溫（低於180℃）和低壓（低於2萬帕斯卡）的溫和條件下，成功堆疊了10余片超薄芯片。結果顯示，即便多次堆疊之后，層間對准誤差依然極小，結構翹曲也被顯著抑制，所得的集成密度（總封裝厚度）內可堆疊的芯片層數約是傳統12層HBM結構的4倍。換句話說，在同樣垂直高度內，能夠容納數倍於以往的芯片。

　　這項技術一旦商業化，將極大提升給定空間內的芯片集成度，從而顯著增強AI半導體的性能，因此有望成為未來高性能AI芯片與下一代存儲系統的關鍵技術。此外，該技術還可拓展至基於小芯片的異構集成和下一代微型LED顯示器，展現出廣闊的應用前景。