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3次元LSIデバイス積層システムにおける放熱を考慮したLSIデバイス設計技術の研

Research Project

Project/Area Number 14F04917
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

青柳 昌宏  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 研究グループ付 (60356334)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MELAMED SAMSON  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 外国人特別研究員
MELAMED Samson  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords3次元LSI / デバイス積層 / 放熱 / LSI設計 / シリコン貫通電極 / 微細バンプ
Outline of Annual Research Achievements

CMOSデバイスのLSI製造ファンドリを利用して試作したテストLSIデバイスに対して、薄型加工とともに、デバイス面から裏面にシリコン基板を貫通する微細なシリコン貫通電極TSVを形成して、それら複数の薄型デバイスを3次元的に積層し、1000-5000程度の微細ピッチ金属バンプにより薄型デバイス間を電気接続することで、超低消費電力で高機能処理を可能とする高性能3次元LSI積層システム技術の研究開発を行った。具体的には、3次元LSI積層対応のLSIデバイス設計技術および発熱分散を考慮した3次元LSI積層デバイスシステム設計技術の開発を進めて、積層デバイス間の大容量通信を可能とする多ピン微細バンプ接続方式と局所発熱を緩和できる高熱伝導ヒートスプレッド構造を融合させた3次元LSIデバイス積層プロトタイプシステムの基本設計を実施した。プロトタイプシステムの具体化については、まず、基本回路の発熱・放熱状況を検証するTEGデバイスを設計して、試作したデバイスを用いて放熱特性の基礎評価を実施して、電気特性と発熱・放熱特性の相関関係を明らかし、その知見に基づいて、積層後の接続電気検査機能も同時に実現可能な積層デバイス間インターフェース通信回路を含むプロトタイプシステムについて、設計・試作・評価を進め、検査機能の実証、発熱・放熱特性の実測などを達成した。本研究成果については、学術論文誌への投稿論文1件(掲載済)、国際会議での口頭発表4件を実施した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Impact of die thinning on the thermal performance of a central TSV bus in a 3D stacked circuit2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、居村 史人、仲川 博、菊地 克弥、萩本有哉、松本祐教、青柳 昌宏
    • Journal Title

      Microelectronics Journal

      Volume: 46 Pages: 1106-1113

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation into the Thermal Effects of Thinning Stacked Dies in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Journal Title

      Proceedings of 21st International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC)

      Volume: -

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sensitivity of the Thermal Profile of Bump-Bonded 3D Systems to Inter-die Bonding Layer Properties2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE CPMT Symposium Japan 2015

      Volume: - Pages: 62-65

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of Effects of Metalization on Heat Spreading in Bump-Bonded 3D Systems2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE 3DIC International 3D Systems Integration Conference 2015

      Volume: - Pages: 276-279

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On-Chip Diode-based Measurement of the Thermal Effects of Die Thinning in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Journal Title

      Proceedings of 4th International Conference in Advanced Manufacturing for Multifunctional Miniaturised Devices

      Volume: - Pages: 13-14

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Method for Back-Annotating Per-Transistor Power Values onto #DIC Layouts to Enable Detailed Thermal Analysis2014

    • Author(s)
      Melamed Samson、居村 史人、青柳 昌宏、仲川 博、菊地 克弥、萩本 有哉、松本 祐教
    • Journal Title

      2014 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)

      Volume: - Pages: 239-242

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation of Effects of Die Thinning on Central TSV Bus Driver Thermal Performance2014

    • Author(s)
      Melamed Samson、居村 史人、青柳 昌宏、仲川 博、菊地 克弥、萩本 有哉、松本 祐教
    • Journal Title

      2014 International Workshop on Thermal Investigations of IC's and Systems and Electronics Engineers

      Volume: -

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Sensitivity of the Thermal Profile of Bump-Bonded 3D Systems to Inter-die Bonding Layer Properties2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Organizer
      IEEE CPMT Symposium Japan 2015
    • Place of Presentation
      京都リサーチパーク(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2015-11-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation into the Thermal Effects of Thinning Stacked Dies in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Organizer
      21st International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC)
    • Place of Presentation
      パリ (フランス)
    • Year and Date
      2015-10-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of Effects of Metalization on Heat Spreading in Bump-Bonded 3D Systems2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Organizer
      IEEE 3DIC International 3D Systems Integration Conference 2015
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-09-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On-Chip Diode-based Measurement of the Thermal Effects of Die Thinning in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • Author(s)
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • Organizer
      4th International Conference in Advanced Manufacturing for Multifunctional Miniaturised Devices
    • Place of Presentation
      ラフバラ (英国)
    • Year and Date
      2015-06-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of Effects of Die Thinning on Central TSV Bus Driver Thermal Performance2014

    • Author(s)
      Melamed Samson、居村 史人、青柳 昌宏、仲川 博、菊地 克弥、萩本 有哉、松本 祐教
    • Organizer
      2014 International Workshop on Thermal Investigations of IC's and Systems
    • Place of Presentation
      the Devonport House Hotel(Greenwich,London,UK)
    • Year and Date
      2014-09-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Method for Fabricating Microchannels with Photopatternable Adhesives for 3D Integrated Circuits2014

    • Author(s)
      Melamed Samson、加藤 史樹、Bui Thanh Tung、根本 俊介、青柳 昌宏
    • Organizer
      Third International Conference in Advanced Manufacturing for Multifunctional Miniaturised Devices
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2014-08-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 半導体装置、インターポーザ及びその製造方法2014

    • Inventor(s)
      Melamed Samson、青柳 昌宏ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-119886
    • Filing Date
      2014-06-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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