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2015 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 14F04917
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

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)

研究分担者 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
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード3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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Microelectronics Journal

      巻: 46 ページ: 1106~1113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation into the Thermal Effects of Thinning Stacked Dies in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 雑誌名

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

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Thermal Profile of Bump-Bonded 3D Systems to Inter-die Bonding Layer Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE CPMT Symposium Japan 2015

      巻: - ページ: 62~65

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Effects of Metalization on Heat Spreading in Bump-Bonded 3D Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 雑誌名

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

      巻: - ページ: 276~279

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-Chip Diode-based Measurement of the Thermal Effects of Die Thinning in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 雑誌名

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

      巻: - ページ: 13~14

  • [学会発表] Sensitivity of the Thermal Profile of Bump-Bonded 3D Systems to Inter-die Bonding Layer Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 学会等名
      IEEE CPMT Symposium Japan 2015
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation into the Thermal Effects of Thinning Stacked Dies in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 学会等名
      21st International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC)
    • 発表場所
      パリ (フランス)
    • 年月日
      2015-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Effects of Metalization on Heat Spreading in Bump-Bonded 3D Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 学会等名
      IEEE 3DIC International 3D Systems Integration Conference 2015
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-09-01
    • 国際学会
  • [学会発表] On-Chip Diode-based Measurement of the Thermal Effects of Die Thinning in Three-Dimensional Integrated Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      Melamed Samson、渡辺 直也、根本 俊介、菊地 克弥、青柳 昌宏
    • 学会等名
      4th International Conference in Advanced Manufacturing for Multifunctional Miniaturised Devices
    • 発表場所
      ラフバラ (英国)
    • 年月日
      2015-06-03
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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