（原标题：模拟芯片，也能3D堆叠了）

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Nisshinbo Micro Devices 和 Oki Electric Industries (OKI) 已成功将模拟 IC 薄化至几微米，并进行三维堆叠。目标是2026年实现量产。

日清纺微器件公司和冲电气工业公司 (OKI) 于 2024 年 10 月 17 日宣布，他们已成功将模拟 IC 制作成薄膜并进行三维集成（分层）。同日举行新闻发布会解释详情。该技术利用了Nisshinbo Microdevice的“局部屏蔽技术”和冲电气的“CFB（晶体薄膜接合）”，目标是在2026年实现量产。

新闻发布会上展示的演示样品。它是由两个2通道运算放大器IC堆叠而成，在说明会上也进行了其操作演示

将模拟 IC“粘贴”到模拟 IC 之上

两家公司宣布的技术涉及剥离内置于晶圆功能层中的模拟 IC，并将其粘合到已形成另一个模拟 IC 的晶圆上。这个想法是将模拟 IC 粘贴在模拟 IC 的顶部。剥离后的模拟IC非常薄，仅约5μm厚。

OKI的专有技术CFB用于剥离薄膜模拟IC（薄膜模拟IC）并将其粘合到另一个晶圆上。CFB 涉及剥离半导体器件的功能层并将它们粘合到不同材料的基板上。由于利用分子间力进行粘合，因此不需要粘合剂或特殊设备。CFB技术也被用于垂直GaN功率器件的开发。

堆叠薄膜模拟 IC 的图像 来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

堆叠模拟 IC 的横截面图 来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

局部屏蔽还解决了串扰问题

薄膜模拟 IC 非常薄，厚度约为 5 μm。结果，上下模拟IC彼此靠近，产生串扰噪声。串扰会增加高电源电压下的功耗，并在工作波形中产生噪声。

串扰发生的机理 来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

Nisshinbo Micro Devices 通过应用独特的“局部屏蔽”技术抑制了这种串扰。通过形成铝屏蔽膜并将其夹在上下模拟IC之间，可以抑制静电感应并防止串扰。然而，如果整个表面被屏蔽，则出现半导体元件和屏蔽之间的寄生电容增大的问题。由于除非对寄生电容进行充电，否则无法进行下一个操作，因此电路操作变慢。

因此，通过在局部而不是在整个表面上形成屏蔽，我们成功地最小化了寄生电容并抑制了串扰的发生。Nisshinbo Micro Devices 表示，当使用引线键合操作堆叠的模拟 IC 时，“在不增加功率的情况下获得了理想的特性。”没有产生噪音。

Nisshinbo Microdevice AT 生产技术部专业部门经理 Toshihiro Ogata 博士表示：“在决定在何处应用局部屏蔽时，我们利用了我们在高精度运算放大器技术方面积累的专业知识。我不能透露任何事情，但有一定的规则。”

左 = 局部屏蔽应用图像 / 右 = 操作验证结果 来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

可以与遗留流程重新连接

由于薄膜模拟 IC 非常薄，因此可以使用标准半导体光刻对其进行重新布线。一个主要优点是可以应用传统工艺，而不是使用尖端、昂贵的设备，例如使用 TSV（硅通孔）的 3D 集成。

这次，冲电气使用 CFB 将薄膜模拟 IC 粘合到玻璃基板上，并使用光刻技术成功重新布线。OKI将CFB工艺和重新布线工艺相结合的技术称为“薄膜小芯片技术”，并热衷于将其应用于集成各种半导体器件的异构集成。

堆叠模拟 IC 可以使用光刻技术重新布线 来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

此外，CFB还可以将多个薄膜模拟IC旋转90度堆叠在一起。如果通过一次旋转 90 度来堆叠各层，则焊盘不会重叠，因此您可以拉出键合线。

还可以旋转和堆叠相同的模拟 IC。插图中提到“最多 4 层”，因为这意味着最多可以堆叠 4 层（90 度 x 4 = 360 度），而焊盘不会重叠，并且不受任何技术限制 来源：OKI。/日清纺微器件

新闻发布会上展示的演示样品。展出的器件包括使用 CFB 技术粘合到玻璃基板上的器件、粘合到玻璃基板上然后重新布线的器件以及将运算放大器 IC 堆叠在晶体管顶部的器件

展示堆叠模拟 IC 实际工作原理的演示。左边的是两个2通道运算放大器IC的堆叠，如一开始所示。信号发生器产生的信号被输入到两个IC中的每一个，并且显示了由运算放大器IC放大的输出信号的波形（右）。无串扰噪声，波形干净

考虑许可等商业模式

至于商业模式，日清纺织将负责前端流程。此时，需要进行成膜工艺，以利用CFB技术将功能层上形成的模拟IC剥离。OKI接收上层模拟IC和下层模拟IC晶圆，并使用CFB技术将它们剥离和粘合（层压）。之后，Nisshinbo Micro Devices 进行后处理。

不过，未来两家公司将探索所有可能的形式，包括提供技术作为许可、日清纺微设备和冲电气之间形成三向合作，以及通过合作伙伴关系进行制造。

假设的商业模式 资料来源：OKI/Nisshinbo Micro Devices

首先，我们的目标是在 2026 年底前使用 Nisshinbo Micro Devices 拥有的现有工艺批量生产该产品。虽然目前尚未决定具体产品，但可以组合各种模拟IC。“我想尝试集成各种低端模拟IC”（Nisshinbo Micro Devices）

随着自动驾驶和 ADAS（高级辅助驾驶系统）中传感器数量的增加，对处理传感器信号的模拟 IC 的需求也在增加。全球模拟IC市场预计将从2023年的12万亿日元增长到2028年的17万亿日元，复合年增长率为7.3%。与此同时，为了实现模拟IC的进一步小型化和更高性能，人们越来越需要提高集成度。

然而，集成模拟 IC 存在许多挑战。模拟IC可应对20V、30V等高电压，因此，因小型化而降低耐压，通常会导致特性变差（无法应对高电压）。而且，许多模拟IC都是低端产品，不值得投入巨额资金并安装尖端制造设备。即使像逻辑半导体一样堆叠，模拟 IC 的厚度也存在限制，因此很难将其安装在需要薄型的封装中。这样，同时使用前端和后端方法来集成模拟 IC 就变得很困难。为此，两家公司现在正在努力使遗留流程的集成成为可能。

集成模拟 IC 的挑战 资料来源：OKI/Nisshinbo Microdevices

Ogata 先生强调：“我们最大的成就是实现了难以堆叠的 IC 的集成。” Nisshinbo Microdevices 总裁兼首席执行官 Keiichi Yoshioka 表示：“这一成果将为模拟 IC 带来进一步的发展，并将为半导体的异构集成做出巨大贡献。”

https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2410/18/news138.html

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