الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد ( 3D IC ) هي دائرة متكاملة من نوع MOS (أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة) تُصنع بتجميع ما يصل إلى 16 دائرة متكاملة أو أكثر وربطها عموديًا باستخدام تقنيات مثل الوصلات البينية عبر السيليكون (TSVs) أو وصلات النحاس-النحاس (Cu-Cu)، [ 1 ] [ 2 ] بحيث تعمل كوحدة واحدة لتحقيق تحسينات في الأداء مع استهلاك أقل للطاقة وحجم أصغر من عمليات التصنيع ثنائية الأبعاد التقليدية. تُعد الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد إحدى تقنيات التكامل ثلاثي الأبعاد التي تستغل الاتجاه z لتحقيق مزايا في الأداء الكهربائي في الإلكترونيات الدقيقة والإلكترونيات النانوية . 

يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد حسب مستوى التسلسل الهرمي للوصلات البينية على المستوى العالمي ( الحزمة )، والمستوى الوسيط (وسادة التوصيل)، والمستوى المحلي ( الترانزستور ). [ 3 ] وبشكل عام، يُعد التكامل ثلاثي الأبعاد مصطلحًا واسعًا يشمل تقنيات مثل التغليف ثلاثي الأبعاد على مستوى الرقاقة (3DWLP)؛ والتكامل ثنائي الأبعاد ونصف والتكامل ثلاثي الأبعاد القائم على الوصلات البينية؛ والدوائر المتكاملة المكدسة ثلاثية الأبعاد (3D-SICs)؛ والتكامل غير المتجانس ثلاثي الأبعاد؛ وتكامل الأنظمة ثلاثية الأبعاد؛ [ 4 ] [ 5 ] بالإضافة إلى  الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة الحقيقية.

عملت منظمات دولية مثل لجنة خارطة طريق تكنولوجيا جيسو (JIC) وخارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا أشباه الموصلات (ITRS) على تصنيف تقنيات التكامل ثلاثي الأبعاد المختلفة لتعزيز وضع معايير وخرائط طريق للتكامل ثلاثي الأبعاد. [ 6 ] ومنذ عام 2010،  تُستخدم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في ذاكرة فلاش NAND وفي الأجهزة المحمولة .

الأنواع

الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد  مقابل التغليف ثلاثي الأبعاد

يشير التغليف ثلاثي الأبعاد إلى مخططات التكامل ثلاثي الأبعاد التي تعتمد على أساليب التوصيل التقليدية، مثل التوصيل السلكي وتقنية رقاقة القلب، لتحقيق التراص الرأسي. وينقسم التغليف ثلاثي الأبعاد إلى نظام ثلاثي الأبعاد في حزمة (3D SiP) وحزمة ثلاثية الأبعاد على مستوى الرقاقة (3D WLP). تشمل أنظمة 3D SiP، التي دخلت حيز التصنيع السائد منذ فترة ولديها بنية تحتية راسخة، رقائق ذاكرة مكدسة مترابطة بوصلات سلكية، وتكوينات حزمة فوق حزمة (PoP) مترابطة بوصلات سلكية أو تقنية رقاقة القلب. تُستخدم PoP للتكامل الرأسي بين التقنيات المتباينة. أما حزمة 3D WLP فتستخدم عمليات على مستوى الرقاقة، مثل طبقات إعادة التوزيع (RDLs) وعمليات نتوءات الرقاقة، لتشكيل الوصلات البينية.

الوصلة البينية ثنائية الأبعاد ونصف (2.5D) هي تقنية تغليف ثلاثية الأبعاد على مستوى الرقاقة (WLP) تربط الرقاقات جنبًا إلى جنب على وصلة بينية من السيليكون أو الزجاج أو المواد العضوية باستخدام وصلات TSV وRDL. في جميع أنواع التغليف ثلاثي الأبعاد، تتواصل الرقاقات داخل العبوة باستخدام إشارات خارجية، كما لو كانت مثبتة في عبوات منفصلة على لوحة دوائر مطبوعة عادية. قد تكون الوصلة البينية مصنوعة من السيليكون، وتقع أسفل الرقاقات التي تربطها. يمكن تقسيم التصميم إلى عدة رقاقات، ثم تثبيتها على الوصلة البينية باستخدام نتوءات دقيقة. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

 يمكن تقسيم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد إلى نوعين: الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المكدسة (3D SIC)، والتي تشير إلى تقنيات التغليف المتقدمة [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] التي تعتمد على تكديس رقائق الدوائر المتكاملة باستخدام وصلات TSV،  والدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة، والتي تستخدم عمليات التصنيع لتحقيق وصلات ثلاثية الأبعاد على المستويات المحلية لتسلسل الأسلاك داخل الرقاقة، كما هو محدد في معيار ITRS، مما ينتج عنه وصلات رأسية مباشرة بين طبقات الجهاز. وتُعدّ أجهزة V-NAND ثلاثية الأبعاد من سامسونج أولى الأمثلة على هذا النهج المتجانس. [ 13 ]

اعتبارًا من العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين،  أصبحت حزم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد تُستخدم على نطاق واسع لذاكرة الفلاش NAND في الأجهزة المحمولة . [ 14 ]

نرد أساسي واحد وثلاثة نرد مكدسة

كربيد السيليكون ثلاثي الأبعاد

يتطلب سوق الإلكترونيات الرقمية رقائق ذاكرة أشباه موصلات ذات كثافة أعلى لتلبية احتياجات مكونات وحدة المعالجة المركزية (CPU) التي طُرحت مؤخرًا ، وقد اقتُرحت تقنية تكديس الرقائق المتعددة كحل لهذه المشكلة. كشفت JEDEC عن تقنية DRAM القادمة، والتي تتضمن خطة تكديس رقائق "3D SiC"، في "منتدى ذاكرة الخوادم" الذي عُقد في الفترة من 1 إلى 2 نوفمبر 2011 في سانتا كلارا، كاليفورنيا. في أغسطس 2014، بدأت شركة سامسونج للإلكترونيات بإنتاج وحدات SDRAM  بسعة 64 جيجابايت للخوادم، بالاعتماد على ذاكرة DDR4 (معدل نقل البيانات المزدوج 4) الناشئة، باستخدام تقنية تغليف TSV ثلاثية الأبعاد. [ 15 ] تشمل المعايير المقترحة الأحدث لتقنية DRAM المكدسة ثلاثية الأبعاد: Wide I/O، وWide I/O 2، و Hybrid Memory Cube ، و High Bandwidth Memory .

الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة

تُصنع الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة الحقيقية على شكل طبقات على رقاقة أشباه موصلات واحدة ، تُقطع بعد ذلك إلى دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد  . يوجد ركيزة واحدة فقط، لذا لا حاجة إلى محاذاة أو ترقيق أو ربط أو ثقوب توصيل عبر السيليكون . عمومًا، لا تزال الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة تقنية قيد التطوير، ويتوقع معظم الخبراء أن يستغرق إنتاجها عدة سنوات.

يمكن التغلب على قيود درجة حرارة المعالجة بتقسيم عملية تصنيع الترانزستور إلى مرحلتين. مرحلة ذات درجة حرارة عالية تُجرى قبل نقل الطبقات، تليها مرحلة نقل الطبقات باستخدام القطع الأيوني ، والمعروفة أيضًا بنقل الطبقات، والتي استُخدمت لإنتاج رقائق السيليكون على العازل (SOI) على مدى العقدين الماضيين. يمكن إنشاء طبقات رقيقة متعددة (بمقياس عشرات إلى مئات النانومترات) من السيليكون الخالي تقريبًا من العيوب باستخدام  تقنيات الربط والفصل ذات درجة الحرارة المنخفضة (أقل من 400 درجة مئوية)، ووضعها فوق دوائر الترانزستور النشطة، ثم تثبيت الترانزستورات نهائيًا باستخدام عمليات الحفر والترسيب.  وقد خضعت هذه التقنية المتكاملة ثلاثية الأبعاد أحادية البنية للبحث في جامعة ستانفورد بمنحة ممولة من وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) .

طوّر معهد CEA-Leti أيضًا  مناهج الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة، والتي تُسمى الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتسلسلة  . وفي عام 2014، قدّم المعهد البحثي الفرنسي تقنية CoolCube™، وهي عبارة عن عملية تصنيع منخفضة الحرارة توفر مسارًا حقيقيًا لتقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد واسعة النطاق (3DVLSI). [ 16 ]

في جامعة ستانفورد، قام الباحثون بتصميم دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد متجانسة  باستخدام هياكل أنابيب الكربون النانوية (CNT) مقابل السيليكون باستخدام عمليات نقل أنابيب الكربون النانوية على مستوى الرقاقة عند درجة حرارة منخفضة والتي يمكن إجراؤها عند 120  درجة مئوية. [ 17 ]

تقنيات تصنيع كربيد السيليكون ثلاثي الأبعاد

توجد عدة طرق لتصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك إعادة التبلور وطرق ربط الرقاقات. يوجد نوعان رئيسيان من ربط الرقاقات: وصلات النحاس-النحاس (وصلات نحاسية بين الدوائر المتكاملة المكدسة، تُستخدم في تقنية الثقوب الموصلة عبر السيليكون TSV) [ 18 ] [ 19 ] ، والثقوب الموصلة عبر السيليكون (TSV). قد تستخدم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المزودة بتقنية TSV نتوءات لحام دقيقة، وهي عبارة عن كرات لحام صغيرة تُستخدم كواجهة بين شريحتين منفصلتين في الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 20 ] في عام 2014، تم إطلاق عدد من منتجات الذاكرة، مثل ذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM) ومكعب الذاكرة الهجين  ، والتي تُطبّق تكديس الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية TSV. هناك عدد من مناهج التكديس الرئيسية قيد التنفيذ والدراسة، وتشمل: التكديس بين الشرائح، والتكديس بين الشرائح والرقاقات، والتكديس بين الرقاقات.

الموت حتى الموت
تُصنع المكونات الإلكترونية على رقاقات متعددة، تُحاذى وتُلصق معًا. ويمكن إجراء عملية التخفيف وإنشاء الوصلات الرأسية عبر السيليكون (TSV) قبل أو بعد عملية اللصق. ومن مزايا تقنية الرقاقات المتجاورة إمكانية اختبار كل رقاقة على حدة، ما يمنع تلف الرقاقة المعيبة من إتلاف المجموعة بأكملها. [ 21 ] علاوة على ذلك، يمكن تصنيف كل رقاقة في  الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد مسبقًا، ما يسمح بدمجها ومطابقتها لتحسين استهلاك الطاقة والأداء (على سبيل المثال، مطابقة رقاقات متعددة من فئة المعالجة منخفضة الطاقة لتطبيق جوال).
من رقاقة إلى رقاقة
تُصنع المكونات الإلكترونية على رقائق أشباه موصلات. تُقطع إحدى الرقائق إلى شرائح، ثم تُحاذى الشرائح المنفردة وتُلصق على مواقع الشرائح في الرقاقة الثانية. وكما هو الحال في طريقة الرقاقة فوق الرقاقة، يتم ترقيق الرقاقة وإنشاء الثقوب الموصلة عبر السيليكون (TSV) إما قبل أو بعد عملية اللصق. ويمكن إضافة شرائح إضافية إلى الطبقات قبل التقطيع. [ 22 ]
من رقاقة إلى رقاقة
تُصنع المكونات الإلكترونية على رقائق أشباه موصلات ، اثنتان أو أكثر ، تُحاذى وتُلصق وتُقطع إلى  دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد. يمكن ترقيق كل رقاقة قبل أو بعد عملية اللصق. تُدمج الوصلات الرأسية في الرقائق قبل اللصق، أو تُنشأ في الطبقات بعده. تمر هذه الوصلات، المعروفة باسم " الوصلات الرأسية عبر السيليكون " (TSVs)، عبر ركيزة السيليكون بين الطبقات النشطة، أو بين طبقة نشطة ولوحة توصيل خارجية. قد يؤدي لصق الرقائق إلى انخفاض الإنتاجية، لأنه في حال وجود عيب في أي رقاقة من أصل N رقاقة في دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد ، ستكون الدائرة المتكاملة بأكملها معيبة. علاوة على ذلك، يجب أن تكون الرقائق متطابقة في الحجم، ولكن العديد من المواد غير التقليدية (مثل أشباه الموصلات من النوع III-V) تُصنع على رقائق أصغر بكثير من تلك المستخدمة في منطق CMOS أو ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية ( DRAM ) (عادةً 300 مم)، مما يُعقّد عملية التكامل غير المتجانس.   

فوائد

بينما تُحسّن عمليات تصغير CMOS التقليدية سرعة انتشار الإشارة، فإنّ تصغيرها باستخدام تقنيات التصنيع وتصميم الرقائق الحالية أصبح أكثر صعوبة وتكلفة، ويعود ذلك جزئيًا إلى قيود كثافة الطاقة، وجزئيًا إلى عدم تحسّن سرعة التوصيلات البينية بالتزامن مع تحسّن سرعة الترانزستورات. [ 23 ] تعالج الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد  تحدّي التصغير من خلال تكديس رقائق ثنائية الأبعاد وربطها في البُعد الثالث. ويُبشّر هذا بتسريع الاتصال بين الرقائق متعددة الطبقات، مقارنةً بالتصميم المستوي. [ 24 ] تُقدّم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد  العديد من المزايا الهامة، بما في ذلك:

بصمة أرضية
تتيح المساحة الصغيرة مزيدًا من الوظائف. وتكتسب الأحجام الأصغر أهمية بالغة في الأجهزة المدمجة مثل الهواتف المحمولة وأنظمة إنترنت الأشياء التي طُوّرت لها رقاقات ذاكرة ثلاثية الأبعاد غير متطايرة (مثل رقائق NAND ثلاثية الأبعاد). :: امتداد قانون مور : يرى بعض الباحثين أن زيادة عدد الترانزستورات المُكدسة في نفس المساحة يُعد امتدادًا لقانون مور . وهذا يُتيح توسيع نطاق قانون مور دون الحاجة إلى معيار دينارد التقليدي، وصولًا إلى جيل جديد من الرقائق ذات قدرة حاسوبية مُعززة في نفس المساحة.:
يكلف
يمكن لتقسيم شريحة كبيرة إلى عدة شرائح أصغر باستخدام تقنية التراص ثلاثي الأبعاد أن يحسن الإنتاجية ويقلل تكلفة التصنيع إذا تم اختبار كل شريحة على حدة. [ 25 ] [ 26 ]
التكامل غير المتجانس
يمكن تصنيع طبقات الدوائر باستخدام عمليات مختلفة، أو حتى على أنواع مختلفة من الرقاقات. وهذا يعني إمكانية تحسين المكونات بدرجة أكبر بكثير مما لو تم تصنيعها معًا على رقاقة واحدة. علاوة على ذلك، يمكن دمج المكونات ذات عمليات التصنيع غير المتوافقة في  دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد واحدة. [ 27 ] [ 5 ]
وصلات أقصر
يقل متوسط ​​طول الأسلاك. وتشير الأرقام الشائعة التي أوردها الباحثون إلى انخفاض يتراوح بين 10 و15%، إلا أن هذا الانخفاض ينطبق في الغالب على الوصلات الأطول، مما قد يؤثر على تأخير الدائرة بشكل أكبر. ونظرًا لأن الأسلاك ثلاثية الأبعاد تتمتع بسعة أعلى بكثير من الأسلاك التقليدية المدمجة في الرقاقة، فقد يتحسن تأخير الدائرة أو لا.
قوة
يمكن أن يؤدي الاحتفاظ بالإشارة داخل الشريحة إلى تقليل استهلاك الطاقة بمقدار 10 إلى 100 مرة. [ 28 ] كما أن الأسلاك الأقصر تقلل من استهلاك الطاقة عن طريق تقليل السعة الطفيلية . [ 29 ] ويؤدي تقليل استهلاك الطاقة إلى تقليل توليد الحرارة، وإطالة عمر البطارية، وخفض تكلفة التشغيل.
تصميم
يُضيف البُعد الرأسي مستوى أعلى من الترابط ويُتيح إمكانيات تصميم جديدة. [ 5 ]
أمن الدوائر
يمكن للتكامل ثلاثي الأبعاد تحقيق الأمن من خلال التمويه ؛ إذ يُعقّد الهيكل المُكدّس محاولات الهندسة العكسية للدوائر. كما يُمكن تقسيم الدوائر الحساسة بين الطبقات بطريقة تُخفي وظيفة كل طبقة. [ 30 ] علاوة على ذلك، يسمح التكامل ثلاثي الأبعاد بدمج ميزات مُخصصة، تُشبه ميزات مراقبة النظام، في طبقات منفصلة. [ 5 ] والهدف هنا هو تطبيق نوع من جدار الحماية المادي لأي مكونات/رقائق تجارية تتم مراقبتها أثناء التشغيل، وذلك لحماية النظام الإلكتروني بأكمله من الهجمات أثناء التشغيل، بالإضافة إلى التعديلات الخبيثة على الأجهزة.
عرض النطاق الترددي
يُتيح التكامل ثلاثي الأبعاد عددًا كبيرًا من الوصلات الرأسية بين الطبقات، مما يسمح بإنشاء ناقلات بيانات ذات نطاق ترددي واسع بين الوحدات الوظيفية في الطبقات المختلفة. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك، مكدس ثلاثي الأبعاد للمعالج والذاكرة، حيث تُوضع ذاكرة التخزين المؤقت فوق المعالج. يُتيح هذا الترتيب ناقل بيانات أعرض بكثير من الناقل التقليدي الذي يبلغ عرضه 128 أو 256 بت بين ذاكرة التخزين المؤقت والمعالج. [ 31 ] وتُساهم ناقلات البيانات العريضة بدورها في التخفيف من مشكلة اختناق الذاكرة . [ 32 ]

نمطية التصميم

تتيح تقنية التكامل ثلاثي الأبعاد والتكامل المعياري مجموعة واسعة من التراكيب المخصصة من خلال توحيد واجهات الطبقات لتوفير خيارات تكديس متعددة. ونتيجة لذلك، يمكن تصنيع تصميمات التراكيب المخصصة باستخدام وحدات بناء معيارية (مثل عدد مخصص من طبقات ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية أو ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية الإلكترونية، وطبقات مسرعات مخصصة، وطبقات ذاكرة غير متطايرة قابلة للتخصيص، والتي يمكن دمجها لتلبية متطلبات تصميم مختلفة). وهذا يوفر مزايا في التصميم والتكلفة لشركات أشباه الموصلات.

تشمل المزايا المحتملة الأخرى تحسين دمج الرقائق العصبية في أنظمة الحوسبة. فعلى الرغم من كونها بدائل منخفضة الطاقة لوحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات للأغراض العامة، إلا أن الرقائق العصبية تستخدم حسابًا مختلفًا جذريًا يعتمد على النبضات العصبية، وهو غير متوافق بشكل مباشر مع الحوسبة الرقمية التقليدية. ويُتيح التكامل ثلاثي الأبعاد فرصًا رئيسية في هذا المجال.

التحديات

ولأن هذه التقنية جديدة، فإنها تنطوي على تحديات جديدة، بما في ذلك:

يكلف
على الرغم من أن التكلفة تُعدّ ميزةً مقارنةً بالتوسع، إلا أنها تُشكّل تحديًا أمام تسويق  الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد في التطبيقات الاستهلاكية الشائعة. ومع ذلك، تُبذل جهودٌ لمعالجة هذا التحدي. فرغم حداثة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وتعقيدها نسبيًا، إلا أن تكلفة عملية التصنيع تبدو بسيطةً بشكلٍ مُدهش عند تقسيمها إلى الأنشطة التي تُشكّل العملية برمتها. ومن خلال تحليل مجموعة الأنشطة الأساسية، يُمكن تحديد مُسببات التكلفة. وبمجرد تحديد هذه المُسببات، يُصبح من الأسهل تحديد مصدر الجزء الأكبر من التكلفة، والأهم من ذلك، تحديد المجالات التي يُمكن فيها خفض التكلفة. [ 33 ]
أَثْمَر
تُضيف كل خطوة تصنيع إضافية خطرًا لحدوث عيوب. ولكي  تكون الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد قابلة للتطبيق تجاريًا، يجب إصلاح العيوب أو التغاضي عنها، أو تحسين كثافة العيوب. [ 34 ] [ 35 ]
حرارة
يجب تبديد الحرارة المتراكمة داخل المكدس. هذه مشكلة حتمية لأن التقارب الكهربائي يرتبط بالتقارب الحراري. لذا، يجب إدارة النقاط الحرارية الساخنة بعناية أكبر.
تعقيد التصميم
يتطلب الاستفادة الكاملة من التكامل ثلاثي الأبعاد تقنيات تصميم متطورة وأدوات CAD جديدة . [ 36 ]
التكاليف الإضافية الناتجة عن تقنية TSV
تُعدّ الوصلات الرأسية عبر السيليكون (TSVs) كبيرة الحجم مقارنةً بالبوابات، وتؤثر على تصميم الدوائر المتكاملة . ففي تقنية 45  نانومتر، تُعادل مساحة وصلة رأسية عبر السيليكون بحجم 10 ميكرومتر × 10 ميكرومتر مساحة حوالي 50 بوابة. [ 37 ] علاوةً على ذلك، تتطلب سهولة التصنيع وجود منصات توصيل ومناطق محظورة، مما يزيد من مساحة الوصلات الرأسية عبر السيليكون. وبحسب التقنية المُختارة، تحجب هذه الوصلات جزءًا من موارد التصميم. [ 37 ] تُصنّع وصلات "الوصلة الأولى" قبل عملية التمعدن، وبالتالي تشغل طبقة الجهاز وتُعيق عملية التموضع. أما وصلات "الوصلة الأخيرة" فتُصنّع بعد عملية التمعدن وتمر عبر الشريحة، وبالتالي تشغل طبقتي الجهاز والمعدن، مما يُعيق عملية التموضع والتوجيه. وعلى الرغم من أن استخدام الوصلات الرأسية عبر السيليكون يُتوقع عمومًا أن يُقلل من طول الأسلاك، إلا أن ذلك يعتمد على عدد الوصلات وخصائصها. [ 37 ] كما أن دقة تقسيم الرقاقات الداخلية تؤثر على طول الأسلاك. ينخفض ​​عادةً بالنسبة للوحدات المتوسطة (الكتل التي تحتوي على 20-100 وحدة) والوحدات الخشنة (تقسيم على مستوى الكتلة)، ولكنه يزداد بالنسبة للوحدات الدقيقة (تقسيم على مستوى البوابة). [ 37 ]
الاختبار
لتحقيق إنتاجية إجمالية عالية وخفض التكاليف، يُعدّ اختبار الرقاقات المستقلة بشكل منفصل أمرًا ضروريًا. [ 35 ] [ 38 ] مع ذلك،  يتطلب التكامل المحكم بين الطبقات النشطة المتجاورة في الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد قدرًا كبيرًا من التوصيلات البينية بين أقسام مختلفة من وحدة الدائرة نفسها، والتي تم تقسيمها إلى رقاقات مختلفة. وبغض النظر عن العبء الإضافي الهائل الناتج عن وصلات TSV المطلوبة، لا يمكن اختبار أقسام هذه الوحدة، مثل المضاعف، بشكل مستقل باستخدام التقنيات التقليدية. وينطبق هذا بشكل خاص على المسارات الحساسة للتوقيت المصممة بتقنية ثلاثية الأبعاد.
غياب المعايير
توجد معايير قليلة لتصميم  وتصنيع وتغليف الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد القائمة على تقنية التوصيل عبر السيليكون (TSV)، على الرغم من أن هذه المشكلة قيد المعالجة. [ 39 ] [ 40 ] إضافةً إلى ذلك، يجري استكشاف العديد من خيارات التكامل، مثل التوصيل عبر الوصلة الأخيرة، والتوصيل عبر الوصلة الأولى، والتوصيل عبر الوصلة الوسطى؛ [ 41 ] والوصلات البينية [ 42 ] أو الربط المباشر؛ إلخ.
سلسلة التوريد المتكاملة غير المتجانسة
في الأنظمة المتكاملة غير المتجانسة، يؤدي تأخير جزء واحد من أحد موردي الأجزاء المختلفة إلى تأخير تسليم المنتج بأكمله، وبالتالي تأخير الإيرادات لكل مورد من  موردي أجزاء الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد.
عدم وجود ملكية محددة بوضوح
من غير الواضح من ينبغي أن يمتلك مسؤولية  دمج الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد وتغليفها/تجميعها. قد تكون شركات التجميع مثل ASE أو الشركات المصنعة للمنتجات الأصلية .
الإجهاد الحراري الميكانيكي والموثوقية
تتميز التراكيب ثلاثية الأبعاد بتركيبات مواد أكثر تعقيدًا وخصائص حرارية ميكانيكية أكثر تعقيدًا مقارنةً بالتصاميم ثنائية الأبعاد. ويؤدي تكديس طبقات السيليكون الرقيقة المتعددة، وطبقات الأسلاك المتعددة (BEOL)، والعوازل، والوصلات البينية عبر السيليكون، ووحدات C4 الدقيقة، إلى قوى حرارية ميكانيكية معقدة وأنماط إجهاد مختلفة تُسلط على التراكيب ثلاثية الأبعاد. ونتيجةً لذلك، قد يؤدي التسخين الموضعي في جزء من التراكيب (مثلًا على طبقات الجهاز الرقيقة) إلى مشاكل في الموثوقية. وهذا يتطلب تحليلًا أثناء مرحلة التصميم وعمليات تصميم تراعي الموثوقية. [ 43 ]

أسلوب التصميم

يمكن تمييز أنماط تصميم مختلفة تبعًا لدقة التقسيم. يواجه التكامل على مستوى البوابات تحديات متعددة، ويبدو حاليًا أقل عملية من التكامل على مستوى الكتل. [ 44 ]

التكامل على مستوى البوابة
يُقسّم هذا الأسلوب الخلايا القياسية بين عدة رقاقات، مما يُتيح تقليل طول الأسلاك ومرونة كبيرة. مع ذلك، قد لا يتحقق هذا التخفيض ما لم تُحافظ الوحدات على حجم أدنى مُحدد. من جهة أخرى، تشمل آثاره السلبية العدد الهائل من وصلات TSV اللازمة للتوصيلات البينية. يتطلب هذا الأسلوب أدوات تخطيط وتوجيه ثلاثية الأبعاد ، وهي غير متوفرة حاليًا. كما أن تقسيم وحدة التصميم على عدة رقاقات يعني عدم إمكانية اختبارها بالكامل قبل تكديس الرقاقات. بعد تكديس الرقاقات (اختبار ما بعد الربط)، قد تُؤدي رقاقة واحدة معيبة إلى جعل عدة رقاقات سليمة غير قابلة للاستخدام، مما يُقلل الإنتاجية. يُضخّم هذا الأسلوب أيضًا تأثير تباين العمليات ، وخاصةً التباين بين الرقاقات. في الواقع، قد يكون تصميم ثلاثي الأبعاد أقل إنتاجية من نفس الدائرة المصممة ثنائي الأبعاد، على عكس الوعد الأصلي  لتكامل الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 45 ] علاوة على ذلك، يتطلب هذا الأسلوب إعادة تصميم الملكية الفكرية المتاحة، نظرًا لأن كتل الملكية الفكرية الحالية وأدوات EDA لا تدعم التكامل ثلاثي الأبعاد.
التكامل على مستوى الكتلة
يُخصص هذا الأسلوب وحدات تصميم كاملة لرقائق منفصلة. تستوعب وحدات التصميم معظم اتصالات قائمة الشبكة ، وترتبط ببعضها عبر عدد قليل من الوصلات البينية العامة. لذا، يُتوقع أن يُقلل التكامل على مستوى الوحدات من تكلفة تقنية التوصيل عبر السيليكون (TSV). تتطلب الأنظمة ثلاثية الأبعاد المتطورة، التي تجمع بين رقائق غير متجانسة، عمليات تصنيع متميزة في عقد تكنولوجية مختلفة لتوفير منطق عشوائي سريع ومنخفض الطاقة، وأنواع متعددة من الذاكرة، ودوائر تناظرية وترددات راديوية، وما إلى ذلك. وبالتالي، يبدو التكامل على مستوى الوحدات، الذي يسمح بعمليات تصنيع منفصلة ومُحسّنة، أمرًا بالغ الأهمية للتكامل ثلاثي الأبعاد. علاوة على ذلك، قد يُسهّل هذا الأسلوب الانتقال من التصميم ثنائي الأبعاد الحالي إلى  تصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. في الأساس، لا تُستخدم الأدوات المُدركة للتصميم ثلاثي الأبعاد إلا للتقسيم والتحليل الحراري. [ 46 ] سيتم تصميم الرقائق المنفصلة باستخدام أدوات ثنائية الأبعاد (مُعدّلة) ووحدات ثنائية الأبعاد. ويُعزى ذلك إلى التوافر الواسع لوحدات الملكية الفكرية الموثوقة. يُعدّ استخدام وحدات الملكية الفكرية ثنائية الأبعاد المتاحة ووضع وصلات التوصيل الرأسية الإلزامية في المساحة غير المشغولة بين الوحدات أكثر ملاءمةً من إعادة تصميم وحدات الملكية الفكرية وتضمين وصلات التوصيل الرأسية. [ 44 ] تُشكّل هياكل التصميم القابلة للاختبار عنصرًا أساسيًا في وحدات الملكية الفكرية، وبالتالي يُمكن استخدامها لتسهيل اختبار  الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. كما يُمكن تضمين المسارات الحرجة في الغالب داخل الوحدات ثنائية الأبعاد، مما يحدّ من تأثير وصلات التوصيل الرأسية والاختلافات بين الرقائق على إنتاجية التصنيع. أخيرًا، غالبًا ما يتطلب تصميم الرقائق الحديثة تغييرات هندسية في اللحظات الأخيرة . ويُعدّ حصر تأثير هذه التغييرات على الرقائق الفردية أمرًا ضروريًا للحدّ من التكلفة.

تاريخ

بعد عدة سنوات من اقتراح محمد عطا الله في مختبرات بيل عام 1960 لشريحة الدائرة المتكاملة MOS ، [ 47 ] اقترح باحثو شركة تكساس إنسترومنتس، روبرت دبليو. هايستي، ورولاند إي. جونسون، وإدوارد دبليو. مهال، مفهوم الدائرة المتكاملة MOS ثلاثية الأبعاد عام 1964. [ 48 ] وفي عام 1969، اقترح باحثو شركة إن إي سي ، كاتسوهيرو أونودا، وريو إيغاراشي، وتوشيو وادا، وشو ناكانوما، وتورو تسوجيد، مفهوم شريحة ذاكرة الدائرة المتكاملة MOS ثلاثية الأبعاد . [ 49 ]

أنتجت شركة Arm شريحة اختبار منطقية ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة، [ 50 ] وتخطط شركة Intel ، من خلال تقنية تغليف الشرائح المنطقية ثلاثية الأبعاد Foveros، لشحن وحدات المعالجة المركزية باستخدامها. [ 51 ] وقد عرضت شركة IBM سائلاً يمكن استخدامه لتوصيل الطاقة وتبريد الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 52 ]

المظاهرات (1983 – 2012)

اليابان (1983 – 2005)

تم عرض الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد بنجاح لأول مرة في اليابان خلال ثمانينيات القرن الماضي ، حيث بدأ البحث والتطوير في هذا المجال عام ١٩٨١ من خلال "مشروع البحث والتطوير لعناصر الدوائر ثلاثية الأبعاد" الذي أطلقته جمعية البحث والتطوير للأجهزة الإلكترونية المستقبلية (الجديدة). [ ٥٣ ] في البداية ، تم دراسة شكلين لتصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد ، وهما إعادة التبلور وربط الرقاقات ، مع استخدام إعادة التبلور في أولى العروض الناجحة. [ ١٩ ] في أكتوبر ١٩٨٣، نجح فريق بحثي من شركة فوجيتسو، ضمّ كلاً من س. كاوامورا، ونوبو ساساكي، وت. إيواي، في تصنيع دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد بتقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية (CMOS)، باستخدام إعادة التبلور بواسطة شعاع الليزر. تتكون هذه الدائرة من بنية يتم فيها تصنيع نوع من الترانزستورات مباشرة فوق ترانزستور من النوع المقابل، مع وجود بوابات منفصلة وعازل بينهما. استُخدمت طبقة مزدوجة من نيتريد السيليكون وفيلم زجاج فوسفوسيليكات (PSG) كطبقة عازلة وسيطة بين الجهازين العلوي والسفلي. وقد شكّل هذا الأساس لتصنيع جهاز ثلاثي الأبعاد متعدد الطبقات يتألف من ترانزستورات مكدسة رأسيًا، مع بوابات منفصلة وطبقة عازلة بينها. [ 54 ] في ديسمبر 1983، قام فريق بحث فوجيتسو نفسه بتصنيع دارة متكاملة ثلاثية الأبعاد ذات بنية CMOS من السيليكون على العازل (SOI). [ 55 ] وفي العام التالي، قاموا بتصنيع مصفوفة بوابات ثلاثية الأبعاد ذات بنية SOI/CMOS مزدوجة مكدسة رأسيًا باستخدام إعادة التبلور الشعاعي. [ 56 ]  

في عام 1986، وضع الباحثان يويتشي أكاساكا وتاداشي نيشيمورا من شركة ميتسوبيشي إلكتريك  المفاهيم الأساسية والتقنيات المقترحة للدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 57 ] [ 58 ] وفي العام التالي، قام فريق بحثي من ميتسوبيشي، ضم نيشيمورا وأكاساكا وياسوو إينوي، خريج جامعة أوساكا، بتصنيع معالج إشارات الصور (ISP) على  دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد، مع مصفوفة من مستشعرات الضوء ، ومحولات CMOS التناظرية إلى الرقمية ، ووحدات الحساب والمنطق (ALU) ، ومسجلات الإزاحة ، مرتبة في بنية ثلاثية الطبقات. [ 59 ] وفي عام 1989، قام فريق بحثي من شركة NEC بقيادة يوشيهيرو هاياشي بتصنيع  دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد ذات بنية رباعية الطبقات باستخدام تقنية التبلور بشعاع الليزر. [ 60 ] [ 57 ] في عام 1990، قام فريق بحثي من ماتسوشيتا، ضم كلاً من ك. يامازاكي، وي. إيتو، وأ. وادا، بتصنيع معالج إشارة صور متوازي على دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد رباعية الطبقات  ، مع طبقات SOI ( سيليكون على عازل ) تم تشكيلها بواسطة إعادة التبلور بالليزر، وتتكون الطبقات الأربع من مستشعر بصري ، وكاشف مستوى، وذاكرة ، ووحدة حساب ومنطق. [ 61 ]

يُعدّ ربط الرقاقات الشكل الأكثر شيوعًا لتصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 19 ] كان يُطلق على ربط الرقاقات في البداية اسم "الدوائر المتكاملة المربوطة تراكميًا" (CUBIC)، وقد بدأ تطويره عام 1981 ضمن "مشروع البحث والتطوير لعناصر الدوائر ثلاثية الأبعاد" في اليابان، وأُنجز عام 1990 على يد فريق بحث يوشيهيرو هاياشي من شركة NEC، حيث قدّموا طريقةً يتم فيها ربط العديد من الأجهزة ذات الأغشية الرقيقة تراكميًا، مما يسمح بوجود عدد كبير من طبقات الأجهزة. اقترحوا تصنيع أجهزة منفصلة في رقاقات منفصلة، ​​وتقليل سُمك الرقاقات، وتوفير موصلات أمامية وخلفية، وربط الرقاقات الرقيقة ببعضها البعض. استخدموا تقنية CUBIC لتصنيع واختبار جهاز ذي طبقتين نشطتين بطريقة من الأعلى إلى الأسفل، حيث تتكون الطبقة السفلية من ترانزستور NMOS FET من السيليكون الصلب ، والطبقة العلوية من ترانزستور NMOS FET رقيق، واقترحوا تقنية CUBIC التي يمكنها تصنيع  دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد بأكثر من ثلاث طبقات نشطة. [ 57 ] [ 53 ] [ 62 ]

تم اختراع أولى رقائق الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المكدسة المصنعة بتقنية التوصيل عبر السيليكون (TSV) في اليابان خلال ثمانينيات القرن العشرين. سجلت شركة هيتاشي براءة اختراع يابانية عام 1983، تلتها شركة فوجيتسو عام 1984. وفي عام 1986، وصفت براءة اختراع يابانية أخرى لشركة فوجيتسو بنية رقاقة مكدسة باستخدام تقنية TSV. [ 53 ] وفي عام 1989، كان ميتسوماسا كويوناجي من جامعة توهوكو رائدًا في تقنية ربط الرقاقات باستخدام تقنية TSV، والتي استخدمها لتصنيع رقاقة LSI ثلاثية الأبعاد في نفس العام. [ 53 ] [ 63 ] [ 64 ] وفي عام 1999، بدأت جمعية تقنيات الإلكترونيات فائقة التطور (ASET) في اليابان بتمويل تطوير  رقائق الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية TSV، وذلك ضمن مشروع "البحث والتطوير في تقنية تكامل الأنظمة الإلكترونية عالية الكثافة". [ 53 ] [ 65 ] صاغ مصطلح "الوصلة عبر السيليكون" (TSV) باحثو Tru-Si Technologies سيرجي سافاستيوك، وأو. سينياغين، وإي. كوركزينسكي، الذين اقترحوا طريقة TSV لحل تغليف ثلاثي الأبعاد على مستوى الرقاقة (WLP) في عام 2000. [ 66 ]

استخدمت مجموعة كوياناغي في جامعة توهوكو ، بقيادة ميتسوماسا كوياناغي، تقنية TSV لتصنيع شريحة ذاكرة ثلاثية الطبقات عام 2000، وشريحة شبكية اصطناعية ثلاثية الطبقات عام 2001، ومعالج دقيق ثلاثي الطبقات عام 2002، وشريحة ذاكرة عشرية الطبقات عام 2005. [ 63 ] وفي العام نفسه، قدم فريق بحثي من جامعة ستانفورد، مؤلف من كوستاف بانيرجي ، وشكري ج. سوري، وباوان كابور، وكريشنا س. ساراسوات، تصميمًا مبتكرًا لشريحة ثلاثية الأبعاد يستغل البعد الرأسي للتخفيف من مشاكل التوصيلات البينية، ويسهل التكامل غير المتجانس للتقنيات لتحقيق تصميم نظام على شريحة (SoC). [ 67 ] [ 68 ]

في عام 2001، قام فريق بحثي من شركة توشيبا، ضم كلاً من تي. إيموتو، وإم. ماتسوي، وسي. تاكوبو، بتطوير عملية ربط رقائق "وحدة كتلة النظام" لتصنيع  عبوات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 57 ] [ 69 ]

أوروبا (1988 – 2005)

بدأ معهد فراونهوفر وشركة سيمنز  أبحاثهما حول تكامل الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد في عام 1987. [ 53 ] وفي عام 1988، قاما بتصنيع أجهزة دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد بتقنية CMOS بالاعتماد على إعادة تبلور السيليكون متعدد التبلور. [ 70 ] وفي عام 1997، طوّر فريق بحثي مشترك بين فراونهوفر وسيمنز ، ضمّ بيتر رام، ومانفريد إنجلهاردت، وفيرنر باملر، وكريستوف لاندسبيرجر، وأرمين كلومب، طريقة التوصيل بين الرقائق (ICV) . [ 71 ] وكانت هذه أول  عملية صناعية لتصنيع الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، معتمدة على رقائق CMOS من إنتاج سيمنز. لاحقًا، أُطلق على أحد أشكال عملية التوصيل عبر السيليكون (TSV) اسم تقنية TSV-SLID (الانتشار البيني بين المواد الصلبة والسائلة). [ 72 ] وكانت هذه التقنية نهجًا  لتصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد يعتمد على ربط الرقائق في درجات حرارة منخفضة والتكامل الرأسي لأجهزة الدوائر المتكاملة باستخدام التوصيلات بين الرقائق، وقد حصلوا على براءة اختراع لها.

واصل رام تطوير تحالفات بين الصناعة والأوساط الأكاديمية لإنتاج تقنيات التكامل ثلاثي الأبعاد ذات الصلة. وفي مشروع VIC التعاوني الممول من ألمانيا بين شركتي سيمنز وفراونهوفر، عرضوا  عملية تكديس الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد الصناعية الكاملة (1993-1996). ونشر رام، بالتعاون مع زملائه في سيمنز وفراونهوفر، نتائج توضح تفاصيل عمليات رئيسية مثل التمعدن ثلاثي الأبعاد [T. Grassl, P. Ramm, M. Engelhardt, Z. Gabric, O. Spindler, First International Dielectrics for VLSI/ULSI Interconnection Metallization Conference – DUMIC, Santa Clara, CA, 20–22 Feb, 1995]، وفي مؤتمر ECTC 1995 قدموا دراسات أولية حول الذاكرة المكدسة في المعالجات. [ 73 ]

في أوائل العقد الأول من الألفية الثانية، قام فريق من الباحثين من معهد فراونهوفر وشركة إنفينون ميونخ بدراسة تقنيات التوصيلات الرأسية ثلاثية الأبعاد (TSV)، مع التركيز بشكل خاص على تكديس الرقاقات على الركائز، وذلك ضمن مشروع يوريكا الألماني/النمساوي VSI. وأطلقوا مشروعي التكامل الأوروبيين e-CUBES، كأول منصة أوروبية لتقنية ثلاثية الأبعاد، وe-BRAINS بالتعاون مع شركات ao، وإنفينون، وسيمنز، والمعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL)، ومعهد IMEC، ومعهد تيندال، حيث تم تصنيع وتقييم نماذج أولية لأنظمة متكاملة ثلاثية الأبعاد غير متجانسة. وكان من بين المحاور الرئيسية لمشروع e-BRAINS تطوير عمليات جديدة منخفضة الحرارة لأنظمة استشعار متكاملة ثلاثية الأبعاد عالية الموثوقية. [ 74 ]

الولايات المتحدة (1999 – 2012)

طُوِّرت تقنية ربط رقائق النحاس بالنحاس، والمعروفة أيضًا باسم وصلات Cu-Cu أو ربط رقائق النحاس بالنحاس، في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT ) عام 1999 على يد فريق بحثي ضمّ آندي فان، وعدنان الرحمن، ورافائيل ريف. [ 19 ] [ 75 ] تربط وصلة Cu-Cu نقطةً معينةً أعلى الدائرة المتكاملة بنقطةٍ أسفلها، مما يوفر مساحةً، إذ تحلّ محلّ الثقوب السيليكونية. واصل ريف وفان أبحاثهما حول تقنية ربط رقائق النحاس بالنحاس مع باحثين آخرين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، من بينهم كوان نينغ تشين، وشاميك داس، وشوان سينغ تان، ونيشا تشيكا، خلال الفترة 2001-2002. [ 19 ] في عام 2003، بدأت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA ) ومركز الإلكترونيات الدقيقة في ولاية كارولينا الشمالية (MCNC) بتمويل البحث والتطوير في  تقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد. [ 53 ]

في عام ٢٠٠٤، قامت شركة Tezzaron Semiconductor [ ٧٦ ] بتصنيع أجهزة ثلاثية الأبعاد عاملة من ستة تصاميم مختلفة. [ ٧٧ ] صُنعت الرقائق في طبقتين باستخدام وصلات TSV من التنجستن بتقنية "التوصيل الرأسي". رُصّت رقائق السيليكون وجهاً لوجه ولُصقت باستخدام عملية نحاسية. رُقّقت الرقاقة العلوية، ثم قُطّعت الرقاقة المزدوجة إلى رقائق. كانت أول رقاقة تم اختبارها عبارة عن مسجل ذاكرة بسيط، ولكن أبرزها كانت مجموعة معالج/ذاكرة ٨٠٥١ [ ٧٨ ] التي أظهرت سرعة أعلى بكثير واستهلاكًا أقل للطاقة مقارنةً بتجميع ثنائي الأبعاد مماثل.

في عام 2004، قدمت إنتل نسخة ثلاثية الأبعاد من معالج بنتيوم 4. [ 79 ] صُنعت الشريحة باستخدام شريحتين متقابلتين، مما أتاح بنية توصيلات كثيفة. استُخدمت وصلات TSV الخلفية للمدخلات والمخرجات وإمداد الطاقة. بالنسبة للتصميم ثلاثي الأبعاد، رتب المصممون يدويًا الوحدات الوظيفية في كل شريحة بهدف تقليل استهلاك الطاقة وتحسين الأداء. سمح تقسيم الوحدات الكبيرة وعالية الطاقة وإعادة ترتيبها بعناية بالحد من النقاط الساخنة. يوفر التصميم ثلاثي الأبعاد تحسينًا في الأداء بنسبة 15% (بفضل إلغاء مراحل خط الأنابيب) وتوفيرًا في الطاقة بنسبة 15% (بفضل إلغاء المكررات وتقليل الأسلاك) مقارنةً بمعالج بنتيوم 4 ثنائي الأبعاد.

شريحة تيرافلوبس البحثية، التي طرحتها إنتل عام 2007، هي تصميم تجريبي بثمانين نواة وذاكرة مكدسة. ونظرًا للطلب الكبير على عرض نطاق الذاكرة، فإن أسلوب الإدخال/الإخراج التقليدي يستهلك ما بين 10 و25  واط. [ 38 ] ولتحسين ذلك، قام مصممو إنتل بتطبيق ناقل ذاكرة قائم على تقنية TSV. ترتبط كل نواة بوحدة ذاكرة واحدة في شريحة SRAM عبر وصلة توفر  عرض نطاق 12 جيجابايت/ثانية، مما ينتج عنه عرض نطاق إجمالي يبلغ 1  تيرابايت/ثانية مع استهلاك 2.2  واط فقط.

قُدِّمَ تطبيقٌ أكاديميٌّ لمعالج ثلاثي الأبعاد في عام 2008 بجامعة روتشستر من قِبَل البروفيسور إيبي فريدمان وطلابه. تعمل الشريحة بتردد 1.4  جيجاهرتز، وقد صُمِّمَت لتحسين المعالجة الرأسية بين الشرائح المكدسة، مما يمنح المعالج ثلاثي الأبعاد قدراتٍ لم تكن متاحةً للشريحة التقليدية أحادية الطبقة. [ 80 ] تمثّل أحد التحديات في تصنيع الشريحة ثلاثية الأبعاد في جعل جميع الطبقات تعمل بتناغمٍ تامٍّ دون أيّ عوائق تُعيق انتقال المعلومات من طبقةٍ إلى أخرى. [ 81 ]

في مؤتمر ISSCC 2012، تم عرض وتوضيح تصميمين متعدد النوى يعتمدان على الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد باستخدام عملية GlobalFoundries بتقنية 130 نانومتر وتقنية FaStack من Tezzaron: 

  • تم عرض 3D-MAPS، [ 82 ] وهو تطبيق مخصص لـ 64 نواة مع مكدس ثنائي المنطق، من قبل باحثين من كلية الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب في معهد جورجيا للتكنولوجيا .
  • Centip3De، [ 83 ] تصميم قريب من العتبة يعتمد على نوى ARM Cortex-M3، كان من قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب في جامعة ميشيغان .

على الرغم من إصدارها على نطاق واسع، قامت مجموعات البحث والتطوير في شركة IBM وأشباه الموصلات بتصميم وتصنيع عدد من رُزم المعالجات ثلاثية الأبعاد بنجاح بدءًا من عامي 2007-2008. وقد أثبتت هذه الرزم (التي أطلق عليها داخليًا اسم Escher) نجاح تطبيق ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية الإلكترونية (eDRAM) ووحدات المنطق والمعالجات، بالإضافة إلى إجراء تجارب رئيسية في توصيف الطاقة والحرارة والضوضاء والموثوقية للرقائق ثلاثية الأبعاد.

الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد التجارية (2004 - حتى الآن)

جهاز ألعاب سوني المحمول PlayStation Portable (PSP) ، الذي تم إصداره في عام 2004، هو أول منتج تجاري يستخدم شريحة ذاكرة ثلاثية الأبعاد، وهي شريحة ذاكرة eDRAM مصنعة من قبل شركة توشيبا في نظام ثلاثي الأبعاد مدمج . 

كان أول استخدام تجاري معروف لشريحة  الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد في جهاز ألعاب بلاي ستيشن المحمول (PSP) من سوني ، والذي صدر عام 2004. يحتوي جهاز PSP على ذاكرة eDRAM ( ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المدمجة ) المصنعة من قبل توشيبا في شريحة نظام ثلاثية الأبعاد مدمجة مع شريحتين مكدستين عموديًا. [ 14 ] أطلقت توشيبا عليها اسم "ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية شبه المدمجة" في ذلك الوقت، قبل أن تسميها لاحقًا حل " شريحة على شريحة " (CoC) المكدس. [ 14 ] [ 84 ]

في أبريل 2007، طرحت توشيبا في الأسواق شريحة ذاكرة فلاش NAND مدمجة من نوع THGAM بسعة 16 جيجابايت  ، وهي عبارة عن شريحة دارة متكاملة ثلاثية الأبعاد ذات ثماني طبقات، تم تصنيعها باستخدام ثماني شرائح ذاكرة فلاش NAND سعة 2 جيجابايت لكل منها. [ 85 ] وفي سبتمبر 2007، قدمت هاينكس تقنية الدارة المتكاملة ثلاثية الأبعاد ذات 24 طبقة ، مع شريحة ذاكرة فلاش بسعة 16 جيجابايت تم تصنيعها باستخدام 24 شريحة ذاكرة فلاش NAND مكدسة بتقنية ربط الرقاقات. [ 86 ] كما استخدمت توشيبا دارة متكاملة ثلاثية الأبعاد ذات ثماني طبقات لشريحة ذاكرة الفلاش THGBM بسعة 32 جيجابايت في عام 2008. [ 87 ] وفي عام 2010، استخدمت توشيبا دارة متكاملة ثلاثية الأبعاد ذات 16 طبقة لشريحة ذاكرة الفلاش THGBM2 بسعة 128 جيجابايت، والتي تم تصنيعها باستخدام 16 شريحة مكدسة سعة 8 جيجابايت لكل منها. [ 88 ] في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، دخلت الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد حيز الاستخدام التجاري على نطاق واسع في شكل حلول متعددة الرقائق وحلول التغليف على التغليف لذاكرة فلاش NAND في الأجهزة المحمولة . [ 14 ]          

طوّرت شركة Elpida Memory أول شريحة ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية (DRAM) بسعة 8 جيجابايت (مكدسة بأربع رقاقات DDR3 SDRAM ) في سبتمبر 2009، وأصدرتها في يونيو 2011. [ 89 ] أعلنت شركة TSMC عن خطط لإنتاج دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد بتقنية TSV في يناير 2010. [ 89 ] في عام 2011، طرحت شركة SK Hynix ذاكرة DDR3 SDRAM بسعة 16 جيجابايت ( فئة 40 نانومتر ) باستخدام تقنية TSV، [ 90 ] وطرحت شركة Samsung Electronics ذاكرة DDR3 بسعة 32 جيجابايت مكدسة ثلاثية الأبعاد ( فئة 30 نانومتر ) تعتمد على تقنية TSV في سبتمبر، ثم أعلنت شركتا Samsung و Micron Technology عن تقنية مكعب الذاكرة الهجين (HMC) القائمة على تقنية TSV في أكتوبر. [ 89 ]      

قم بقطع بطاقة رسومات تستخدم ذاكرة عالية النطاق الترددي (HBM)، تعتمد على تقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد عبر السيليكون (TSV) . 

تستخدم ذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM)، التي طورتها سامسونج وإيه إم دي وإس كيه هاينكس، رقائق مكدسة ووصلات TSV. وقد أنتجت إس كيه هاينكس أول رقاقة ذاكرة HBM في عام 2013. [ 90 ] وفي يناير 2016، أعلنت سامسونج إلكترونيكس عن بدء الإنتاج الضخم المبكر لـ HBM2 ، بسعة تصل إلى 8  جيجابايت لكل مكدس. [ 91 ] [ 92 ]

في عام 2017، دمجت سامسونج إلكترونيكس تقنية تكديس الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد  مع تقنية V-NAND ثلاثية الأبعاد (المبنية على تقنية ذاكرة الفلاش ذات مصيدة الشحنة )، لتصنيع شريحة ذاكرة الفلاش KLUFG8R1EM بسعة 512 جيجابايت، والتي تتكون من ثماني شرائح V-NAND مكدسة من 64 طبقة. [ 93 ] وفي عام 2019، أنتجت سامسونج شريحة ذاكرة فلاش بسعة 1 تيرابايت ، تتكون من 16 شريحة V-NAND مكدسة. [ 94 ] [ 95 ] وفي عام 2018، كانت إنتل تدرس استخدام الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد لتحسين الأداء. [ 96 ] وفي عام 2022    ، رقائق NAND ذات 232 طبقة، أي جهاز الذاكرة، يتم تصنيعها بواسطة شركة Micron، [ 97 ] التي كانت تصنع سابقًا في أبريل 2019 رقائق ذات 96 طبقة ؛ وقامت شركة Toshiba بتصنيع أجهزة ذات 96 طبقة في عام 2018.

في عام 2022، قدمت شركة AMD معالجات Zen 4 ، وبعض معالجات Zen 4 تحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت ثلاثية الأبعاد.

اعتبارًا من عام 2026لا توجد تقنية تجارية لتكديس ثلاثي الأبعاد لأنوية المعالج المركزي أو أنوية معالج الرسوميات، بل يوجد فقط تكديس ثلاثي الأبعاد لتوصيل الطاقة والذاكرة ووحدات الإدخال/الإخراج فوق بعضها البعض أو فوق المعالج المركزي أو معالج الرسوميات. [ 98 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ^ هو، YH؛ ليو، CS؛ لي ، إم جي . ريبيس، كج. جوردان، أ. لا مانا، أ.؛ باين، إي. يو، CH (2012). "الترابط الهجين Cu-Cu كخيار لتكديس IC ثلاثي الأبعاد". مؤتمر IEEE الدولي لتكنولوجيا التوصيل البيني 2012 . ص 1 – 3. دوى : 10.1109/IITC.2012.6251571 . رقم ISBN  978-1-4673-1137-3.
  2. ↑ ربط الرقاقات: التطبيقات والتكنولوجيا . سبرينغر. 9 مارس 2013. ISBN 978-3-662-10827-7.
  3. ↑ "SEMI.ORG" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 24-09-2015.
  4. ↑ "ما هو التكامل ثلاثي الأبعاد؟ - 3D InCites" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-12-2014.
  5. ١ ٢ ٣ ٤ ج. كنيشتل، أ. سينان أوغلو، إ.م. الفاضل، ج. لينيغ، س.س.ن. سزي، "رقائق ثلاثية الأبعاد واسعة النطاق: تحديات وحلول لأتمتة التصميم والاختبار والتكامل الموثوق"، مؤرشف في ٧ أغسطس ٢٠١٧ على موقع Wayback Machine ، في مجلة IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology، المجلد ١٠، الصفحات ٤٥-٦٢، أغسطس ٢٠١٧
  6. ↑ "خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا أشباه الموصلات، إصدار 2011" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 30 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 ديسمبر 2014 .
  7. ↑ لاو، جون وتزينغ، بي-جير ولي، تشينغ-كوان وزان، سي. ولي، مينغ وكلاين، جيه. وسايتو، كيه. وهسين، واي. وتشانغ، بي. وتشانغ، ييو-هسيانغ وتشن، جيه. وتشن، شانغ-تشون وو، سي. وتشانغ، إتش. وشين، سي. ولين، سي. وكو، تزو كون ولو، روبرت وكاو، إم. (2013). طبقات إعادة التوزيع (RDLs) لتكامل الدوائر المتكاملة ثنائية الأبعاد ونصف/ثلاثية الأبعاد. الندوة الدولية للإلكترونيات الدقيقة. 2013. 000434-000441. 10.4071/isom-2013-WA12.
  8. ↑ "Xilinx وTSMC: الإنتاج الكمي للأجزاء ثلاثية الأبعاد" . 31 يوليو 2023.
  9. ↑ لاو، جون هـ. (3 أبريل 2019). التكاملات غير المتجانسة . سبرينغر. ISBN 9789811372247.
  10. ↑ "التغليف المتقدم" . هندسة أشباه الموصلات .
  11. ↑ "بداية سباق الجيل القادم من رقائق/تغليف ثلاثي الأبعاد" . 31 يناير 2022.
  12. ↑ "خارطة طريق متقدمة للتغليف ثنائي الأبعاد ونصف/ثلاثي الأبعاد" . 31 يوليو 2023.
  13. ↑ "مقارنة ذاكرة NAND ثلاثية الأبعاد من سامسونج مع الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد التقليدية" . 2013-08-16.
  14. 1 2 3 4 جيمس، ديك (2014). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد في العالم الحقيقي" . المؤتمر السنوي الخامس والعشرون لتصنيع أشباه الموصلات المتقدمة (ASMC 2014) . الصفحات 113-119 . doi : 10.1109/ASMC.2014.6846988 . ISBN  978-1-4799-3944-2. S2CID 42565898 . 
  15. ↑ "سامسونج تبدأ إنتاج وحدات ذاكرة الوصول العشوائي ثلاثية الأبعاد DDR4" . 27 أغسطس 2014. مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 ديسمبر 2014.
  16. ↑ ميشاليه، جان إريك. "CoolCube™: بديل حقيقي لتقنية 3DVLSI للتحجيم" . www.3DInCites.com . مؤرشف من الأصل في 22 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 24 مارس 2014 .
  17. ↑ فون تراب، فرانسواز (16 مارس 2015). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المتجانسة تتصدر مؤتمر DATE 2015" . 3D InCites . مؤرشف من الأصل في 2 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 16 مارس 2015 .
  18. ^ مايستر كارو، أ. ترافالي، Y.؛ ميس، ج.؛ بورغس، G.؛ أرميني، س. (2011). "تمكين اتصال Cu-Cu في الترابط الدمشقي (المزدوج) عن طريق الترسيب الانتقائي لجزيئين SAM مختلفين". مؤتمر IEEE الدولي لتكنولوجيا التوصيل البيني 2011 . ص 1 – 3. دوى : 10.1109/IITC.2011.5940263 . رقم ISBN  978-1-4577-0503-8. S2CID 30235970 . 
  19. 1 2 3 4 5 ريف، رافائيل؛ تان، تشوان سينغ؛ فان، آندي؛ تشين، كوان نينغ؛ داس، شاميك؛ تشيكا، نيشا (2002). "الوصلات البينية ثلاثية الأبعاد باستخدام ربط رقائق النحاس: التكنولوجيا والتطبيقات" (ملف PDF) . مؤتمر التمعدن المتقدم : 37-44 . S2CID 2514964. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 15 يوليو 2019. تم الاسترجاع في 15 يوليو 2019 . 
  20. ↑ يون، سيونغ ووك؛ كو، جاي هون؛ سوثيوونغسونثورن، ناثابونغ؛ ماريموثو، باندي تشيلفام؛ كارسون، فلين (2009). "تصنيع وتغليف وصلات الميكروبمب لتقنية TSV ثلاثية الأبعاد". المؤتمر الدولي لهندسة الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) لعام 2009 حول تكامل الأنظمة ثلاثية الأبعاد . الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/3DIC.2009.5306554 . ISBN  978-1-4244-4511-0. S2CID 11139525 . 
  21. ↑ تقنيات العالم الحقيقي. "التكامل ثلاثي الأبعاد: ثورة في التصميم". 2 مايو 2007. "التكامل ثلاثي الأبعاد: ثورة في التصميم" . 2 مايو 2007. مؤرشف من الأصل في 22 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 18 مارس 2011 .
  22. ↑ تشين، دي واي؛ تشيو، دبليو سي؛ تشين، إم إف؛ وانغ، تي دي؛ تشينغ، كي إم؛ تو، إتش جيه؛ وو، دبليو جيه؛ يو، سي إل؛ يانغ، كي إف؛ تشانغ، إتش بي؛ تسينغ، إم إتش؛ هسياو، سي دبليو؛ لو، واي جيه؛ هو، إتش بي؛ لين، واي سي؛ هسو، سي إس؛ شو، وينستون إس؛ يو، سي إتش (2009). "تمكين تقنيات تصنيع الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد لعقدة 28 نانومتر وما بعدها: التكامل عبر الوصلات السيليكونية مع تكديس الرقاقات عالي الإنتاجية". المؤتمر الدولي لأجهزة الإلكترونيات IEEE لعام 2009 (IEDM) . الصفحات 1-4 . doi : 10.1109/IEDM.2009.5424350 . ISBN  978-1-4244-5639-0. S2CID 35980364 . 
  23. ↑ المطور، Shed. "معالجات ثلاثية الأبعاد، تكديس النوى". 20 سبتمبر 2005. "معالجات ثلاثية الأبعاد، تكديس النوى" . مؤرشف من الأصل في 16 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 29 أكتوبر 2012 .،
  24. ↑ المطور، Shed. "معالجات ثلاثية الأبعاد، تكديس النوى". 20 سبتمبر 2005. "الصفحة 2 - معالجات ثلاثية الأبعاد، تكديس النوى" . مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 24 فبراير 2011 .
  25. ↑ شيانغيو دونغ ويوان شي، "تحليل تكلفة النظام واستكشاف التصميم للدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد"، وقائع مؤتمر أتمتة التصميم في آسيا وجنوب المحيط الهادئ، 2009، "صفحة أبحاث يوان شي حول الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 أبريل 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2010 .
  26. ↑ "تقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد تقدم حزمة متكاملة" "تقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد تقدم حزمة متكاملة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2011 .التصميم الإلكتروني، 2 يوليو 2010
  27. ↑ جيمس جيه كيو لو، كين روز، وسوزان فيتكافاج، "التكامل ثلاثي الأبعاد: لماذا، وماذا، ومن، ومتى؟" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 فبراير 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يناير 2008 .مجلة Future Fab الدولية، المجلد 23، 2007
  28. ↑ دالي، ويليام ج. (7 ديسمبر 2006). "التوجهات المستقبلية لشبكات الربط البيني على الرقاقة" (ملف PDF) . جامعة كاليفورنيا، كلية ديفيس للهندسة . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 12 يونيو 2010. تاريخ الاسترجاع: 22 يناير 2008 .
  29. ↑ جونسون، آر كولين. "توحيد معايير رزم الرقائق ثلاثية الأبعاد". 10 يوليو 2008. "توحيد معايير رزم الرقائق ثلاثية الأبعاد" . مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 15 مايو 2014 .
  30. ↑ "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد وأمن الدوائر المتكاملة" (ملف PDF) . شركة Tezzaron لأشباه الموصلات . 7 فبراير 2008. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 4 مارس 2026. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2026 .
  31. ↑ دونغ هيوك وو، ناك هي سيونغ، دين إل. لويس، وهسين-هسين إس. لي. "بنية ذاكرة ثلاثية الأبعاد مُحسَّنة من خلال استغلال عرض النطاق الترددي العالي الكثافة لتقنية TSV". في وقائع الندوة الدولية السادسة عشرة حول هندسة الحواسيب عالية الأداء، الصفحات 429-440، بنغالور، الهند، يناير 2010.
  32. ↑ "التنبؤ بأداء مكدس رقائق المعالج والذاكرة ثلاثي الأبعاد" جاكوب، ب.، ماكدونالد، ج. ف. وآخرون. تصميم واختبار أجهزة الكمبيوتر، IEEE، المجلد 22، العدد 6، نوفمبر-ديسمبر 2005، الصفحات: 540-547
  33. ↑ أ. باليسكو، تكلفة الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، بوابة المعرفة 3D InCites، 9 يناير 2015. "تكلفة الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد" . 9 يناير 2015. مؤرشف من الأصل في 9 يناير 2015. تم الاطلاع عليه في 9 يناير 2015 .
  34. ↑ روبرت باتي (2007). "تأثير التراص ثلاثي الأبعاد على مستوى الرقاقة على إنتاجية الدوائر المتكاملة" . مجلة Future Fab International . العدد 23. مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2014 . 
  35. 1 2 هسين-هسين إس. لي وكريشنيندو تشاكرابارتي، "تحديات اختبار الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد"، مجلة IEEE لتصميم واختبار الحواسيب، عدد خاص عن تصميم واختبار الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، المجلد 26، العدد 5، الصفحات 26-35، سبتمبر/أكتوبر 2009
  36. ↑ ""الشركات الثلاث الكبرى في مجال تصميم الدوائر الإلكترونية غير مستعدة لتغليف الرقائق ثلاثية الأبعاد". مجلة EE Times Asia، 25 أكتوبر 2007. موقع Eetasia.com. مؤرشف من الأصل في 18 يوليو 2008. تاريخ الاطلاع: 15 مايو 2014 .
  37. 1 2 3 4 D. H. Kim, S. Mukhopadhyay, SK Lim, "التنبؤ بالوصلات البينية وتحسينها من خلال السيليكون للدوائر المتكاملة المكدسة ثلاثية الأبعاد"، في وقائع ورشة العمل الدولية للتنبؤ بالوصلات البينية على مستوى النظام، 2009، ص 85-92.
  38. 1 2 S. Borkar، "التكامل ثلاثي الأبعاد لتصميم نظام موفر للطاقة"، في وقائع مؤتمر تصميم الأتمتة، 2011، ص 214-219.
  39. ↑ ""توحيد معايير رصات الرقائق ثلاثية الأبعاد". مجلة EE Times، 7 نوفمبر 2008. Eetimes.com. 9 مايو 2014. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2012. تاريخ الاسترجاع: 15 مايو 2014 .
  40. ↑ ""برنامج معايير SEMI الدولي يُشكّل لجنة معايير الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد المكدسة". بيان صحفي صادر عن SEMI بتاريخ 7 ديسمبر 2010. Semi.org. 2010-12-07. مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2014 .
  41. ↑ ""التغليف المتقدم: سيناريوهات تقنيات TSV ثلاثية الأبعاد: عبر أولاً أم عبر أخيراً؟ تقرير 2010". تقرير Yole، 2010. I-micronews.com. 1 يناير 2010. مؤرشف من الأصل في 17 مايو 2014. تم الاطلاع عليه في 15 مايو 2014 .
  42. ↑ "السيليكون، والوصلات الزجاجية للتغليف ثلاثي الأبعاد: آراء المحللين". مجلة التغليف المتقدم، 10 أغسطس 2010. مؤرشف في 14 مارس 2011 على موقع Wayback Machine .
  43. ↑ "إدارة تصميمات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد مع مراعاة الإجهاد الحراري الميكانيكي" . IEEE Xplore . 2017-06-22 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-03-16 .
  44. 1 2 ج. كنيشتل، إ. ل. ماركوف، ج. لينيج، "تجميع الكتل ثنائية الأبعاد في رقائق ثلاثية الأبعاد" مؤرشف في 2016-03-04 في Wayback Machine ، في IEEE Trans. on CAD of ICs and Systems، المجلد 31، العدد 2، الصفحات 228-241، فبراير 2012
  45. ↑ S. Garg, D. Marculescu, "3D-GCP: نموذج تحليلي لتأثير اختلافات العملية على توزيع تأخير المسار الحرج للدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد"، في وقائع الندوة الدولية لتصميم الإلكترونيات عالية الجودة، 2009، الصفحات 147-155
  46. ↑ LK Scheffer, "CAD implications of new interconnect technologies", in Proc. Design Autom. Conf., 2007, pp. 576–581.
  47. ↑ موسكوفيتز، سانفورد ل. (2016). ابتكار المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين . جون وايلي وأولاده . ص 165-167 . ISBN  978-0-470-50892-3.
  48. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 3,613,226
  49. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 3,651,490
  50. ↑ "نظرة على تريشول: أول شريحة اختبارية ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة من Arm" . ويكي تشيب فيوز . 11 يونيو 2021. تاريخ الاسترجاع: 5 أكتوبر 2022 .
  51. ↑ لوبو، سافيا (13 ديسمبر 2018). "إنتل تكشف النقاب عن أول تقنية تغليف رقائق المنطق ثلاثية الأبعاد، "فوفيروس"، التي تدعم رقائقها الجديدة بتقنية 10 نانومتر، "ساني كوف"" . Packt Hub . تم الاسترجاع في 26-03-2025 .
  52. ↑ "تحاول شركة IBM حل جميع مشكلات قابلية التوسع في الحوسبة باستخدام الدم الإلكتروني خماسي الأبعاد" . 7 نوفمبر 2015.
  53. 1 2 3 4 5 6 7 كادا، موريهيرو (2015). "تاريخ البحث والتطوير لتكنولوجيا التكامل ثلاثي الأبعاد" (ملف PDF) . التكامل ثلاثي الأبعاد لأشباه الموصلات: المعالجة والمواد والتطبيقات . سبرينغر. الصفحات 8-13 . ISBN  978-3-319-18675-7أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 23 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  54. ↑ كاوامورا، س.؛ ساساكي، نوبو؛ إيواي، ت.؛ ناكانو، م.؛ تاكاجي، م. (أكتوبر 1983). "دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد بتقنية CMOS مصنعة باستخدام إعادة التبلور الشعاعي". رسائل أجهزة الإلكترونيات IEEE . 4 (10): 366-368 . Bibcode : 1983IEDL....4..366K . doi : 10.1109/EDL.1983.25766 . ISSN 0741-3106 . S2CID 35184408 .  
  55. ↑ كاوامورا، س.؛ ساساكي، ن.؛ إيواي، ت.؛ موكاي، ر.؛ ناكانو، م.؛ تاكاجي، م. (ديسمبر 1983). "دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد بتقنية SOI/CMOS مصنعة بتقنية إعادة التبلور الشعاعي". المؤتمر الدولي لأجهزة الإلكترونيات 1983. الصفحات 364-367 . doi : 10.1109/IEDM.1983.190517 . S2CID 11689645 .  
  56. ↑ كاوامورا، س.؛ ساساكي، نوبو؛ إيواي، ت.؛ موكاي، ر.؛ ناكانو، م.؛ تاكاجي، م. (1984). مصفوفة بوابات ثلاثية الأبعاد ذات بنية SOI/CMOS مزدوجة مكدسة رأسياً مصنعة بواسطة إعادة التبلور الشعاعي . الصفحات 44-45 . 
  57. 1 2 3 4 غارو، فيليب (6 أغسطس 2008). "مقدمة في التكامل ثلاثي الأبعاد" (ملف PDF) . دليل التكامل ثلاثي الأبعاد: تكنولوجيا وتطبيقات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد . وايلي-في سي إتش . ص 4. doi : 10.1002/9783527623051.ch1 . ISBN  978-3-527-62305-1.
  58. ↑ أكاساكا، يويتشي؛ نيشيمورا، ت. (ديسمبر 1986). "مفهوم وتقنيات أساسية لبنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد". المؤتمر الدولي للأجهزة الإلكترونية 1986. الصفحات 488-491 . doi : 10.1109/IEDM.1986.191227 . S2CID 10393330 .  
  59. ^ نيشيمورا، ت. إينوي، ياسو؛ سوغاهارا، ك.؛ كوسونوكي، S .؛ كوماموتو، T.؛ ناكاجاوا، إس؛ ناكايا، م.؛ هوريبا، ياسوتاكا؛ أكاساكا ، يويتشي (ديسمبر 1987). “IC ثلاثي الأبعاد لمعالج إشارة الصور عالي الأداء”. 1987 الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية . الصفحات من 111 إلى 114. دوى : 10.1109/IEDM.1987.191362 . S2CID 12936958 .  
  60. ↑ هاياشي، يوشيهيرو؛ كونيو، ت.؛ أوياما، ك.؛ موريموتو، م. (ديسمبر 1989). "دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد، ذات أربع طبقات أجهزة نشطة مكدسة". الملخص الفني الدولي لاجتماع أجهزة الإلكترونيات . الصفحات 837-840 . doi : 10.1109/IEDM.1989.74183 . S2CID 113995937 .  
  61. ↑ يامازاكي، ك.؛ إيتوه، ي.؛ وادا، أ.؛ موريموتو، ك.؛ توميتا، ي. (ديسمبر 1990). "تقنيات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد ذات 4 طبقات لمعالجة الإشارات المتوازية". الملخص الفني الدولي للأجهزة الإلكترونية . الصفحات 599-602 . doi : 10.1109/IEDM.1990.237127 . S2CID 114856400 .  
  62. ↑ هاياشي، يوشيهيرو؛ وادا، س.؛ كاجيانا، ك.؛ أوياما، ك.؛ كوه، ر.؛ تاكاهاشي، س.؛ كونيو، ت. (1990). "تصنيع الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية 'الدوائر المتكاملة المُلصقة تراكميًا' (CUBIC)". ملخص الأوراق التقنية. ندوة 1990 حول تقنية VLSI . الصفحات 95-96 . doi : 10.1109/VLSIT.1990.111025 . S2CID 27465273 .  
  63. 1 2 فوكوشيما، ت.؛ تاناكا، T.؛ كوياناجي، ميتسوماسا (2007). “القضايا الحرارية للدوائر ثلاثية الأبعاد” (PDF) . سيماتيك . جامعة توهوكو . مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 16 مايو 2017 . تم الاسترجاع في 16 مايو 2017 .
  64. ^ تاناكا، تيتسو؛ لي، كانغ ووك؛ فوكوشيما، تاكافومي؛ كوياناجي، ميتسوماسا (2011). "تقنية التكامل ثلاثي الأبعاد والتكامل غير المتجانس" . معاملات IEICE على الإلكترونيات . J94-C (11): 355– 364. S2CID 62780117 . 
  65. ↑ تاكاهاشي، كينجي؛ تانيدا، كازوماسا (2011). "الربط الرأسي بواسطة ASET" . دليل التكامل ثلاثي الأبعاد، المجلد 1: تكنولوجيا وتطبيقات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد . جون وايلي وأولاده. ص 339. ISBN  978-3-527-62306-8.
  66. ↑ سافاستيونك، س.؛ سينياغين، أ.؛ كورتشينسكي، إ. (2000). "وصلات السيليكون المارة بتقنية WLP ثلاثية الأبعاد". وقائع الندوة الدولية حول عمليات مواد التغليف المتقدمة وخصائصها وواجهاتها (رقم التصنيف 00TH8507) . الصفحات 206-207 . doi : 10.1109/ISAPM.2000.869271 . ISBN  0-930815-59-9. S2CID 110397071 . 
  67. ↑ لافانيشري، بي جيه (أغسطس 2016). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد: دراسة استقصائية" (ملف PDF) . المجلة الدولية للتطبيقات الرقمية والبحوث المعاصرة . 5 (1). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 4 مارس 2019.
  68. ↑ بانيرجي، كوستاف ؛ سوري، شكري ج.؛ كابور، باوان؛ ساراسوات، كريشنا س. (2001). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد: تصميم رقاقة مبتكر لتحسين أداء التوصيلات البينية دون الميكرومترية وتكامل الأنظمة على رقاقة". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 89 (5): 602-633 . رمز Bibcode : 2001IEEEP..89..602B . doi : 10.1109/5.929647 . ISSN 0018-9219 . S2CID 5786126 .  
  69. ^ إيموتو، ت. ماتسوي، م.؛ تاكوبو، سي. أكيجيما، S .؛ كاريا، ت.؛ نيشيكاوا، T.؛ إينوموتو، ر. (2001). "تطوير حزمة الوحدات ثلاثية الأبعاد،" وحدة كتلة النظام "مؤتمر المكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (51). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : 552-557 . ISBN 0780370384.
  70. ↑ رام، بيتر (22 يناير 2016). "معهد فراونهوفر للعلاج الكهرومغناطيسي: أعمالنا المبكرة والمستمرة في التكامل ثلاثي الأبعاد" . 3D InCites . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 سبتمبر 2019 .
  71. ↑ رام، ب.؛ بولمان، د.؛ براون، ر.؛ بوخنر، ر.؛ كاو-مينه، يو.؛ وآخرون . (نوفمبر 1997). "التغليف المعدني ثلاثي الأبعاد للدوائر المتكاملة رأسيًا". هندسة الإلكترونيات الدقيقة . 37-38 : 39-47 . doi : 10.1016/S0167-9317(97)00092-0 . S2CID 22232571 .  
  72. ↑ ماكيولو، أ.؛ أندريتشيك، ل.؛ موزر، هـ. ج.؛ نيسيوس، ر.؛ ريختر، ر. هـ.؛ ويجيل، ب. (1 يناير 2012). "تقنية التكامل الرأسي SLID-ICV لتحديثات بكسل ATLAS". وقائع الفيزياء . 37 : 1009-1015 . arXiv : 1202.6497 . Bibcode : 2012PhPro..37.1009M . doi : 10.1016/j.phpro.2012.02.444 . ISSN 1875-3892 . S2CID 91179768 .  
  73. ↑ MB Kleiner, SA Kuehn, P. Ramm, W. Weber, IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology - Part B, Vol. 19, No. 4 (1996)
  74. ↑ "الصفحة الرئيسية" . مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2007.
  75. ↑ فان، آندي؛ رحمن، عدنان الرحمن؛ ريف، رافائيل (2 فبراير 1999). "ربط رقائق النحاس". رسائل الكيمياء الكهربائية والحالة الصلبة . 2 (10): 534. doi : 10.1149/1.1390894 . S2CID 98300746 . 
  76. ↑ "شركة تيزرون لأشباه الموصلات: مسار Z نحو الأمام" . شركة تيزرون لأشباه الموصلات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  77. ↑ "ستة تصاميم ثلاثية الأبعاد تسبق ادعاءات شركة Tezzaron بتوفير 90% من الطاقة - EE Times" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2014.
  78. ↑ كول، برنارد (22 مايو 2005). "شركة تيرازون تطبق تقنية التراص ثلاثي الأبعاد على نواة وحدة التحكم الدقيقة 8051" . مجلة EETimes . تاريخ الاسترجاع: 10 أغسطس 2020 .
  79. ↑ B. Black, D. Nelson, C. Webb, and N. Samra, “3D Processing Technology and Its Impact on iA32 Microprocessors”, in Proc. of Int. Conf. on Computer Design, pp. 316–318, 2004.
  80. ↑ ستيف سيغوين (16 سبتمبر 2008). "سيغوين، ستيف. "ابتكار أول معالج ثلاثي الأبعاد مكدس في العالم". 16 سبتمبر 2008" . Tomshardware.com . تاريخ الاسترجاع: 15 مايو 2014 .
  81. ↑ "ساينس ديلي. "معالج حاسوب ثلاثي الأبعاد: مكعب روتشستر يُشير إلى تصميمات رقائق أكثر قوة". 17 سبتمبر 2008" . Sciencedaily.com. مؤرشف من الأصل في 17 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2014 .
  82. ↑ صفحة مشروع 3D-MAPS على موقع معهد جورجيا للتكنولوجيا بعنوان "معالج 3D-MAPS متعدد النوى" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 8 مارس 2015. تم الاطلاع عليها بتاريخ 2 أبريل 2012 .
  83. ↑ "Centip3De: نظام ذو 64 نواة، مكدس ثلاثي الأبعاد، قريب من العتبة" (PDF) .
  84. ↑ "نظام متكامل في حزمة (SiP)" . توشيبا . مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 2010. تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2010 .
  85. ↑ «توشيبا تُسوّق أعلى سعة ذاكرة فلاش NAND مدمجة في الصناعة لمنتجات المستهلكين المحمولة» . توشيبا . ١٧ أبريل ٢٠٠٧. مؤرشف من الأصل في ٢٣ نوفمبر ٢٠١٠. تم الاطلاع عليه في ٢٣ نوفمبر ٢٠١٠ .
  86. ↑ "هاينكس تُفاجئ صناعة رقائق NAND" . صحيفة كوريا تايمز . 5 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2019 .
  87. ↑ "توشيبا تطلق أجهزة ذاكرة فلاش NAND مدمجة ذات كثافة عالية" . توشيبا . 7 أغسطس 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2019 .
  88. ↑ "توشيبا تطلق أكبر وحدات ذاكرة فلاش NAND مدمجة في الصناعة" . توشيبا . 17 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2019 .
  89. 1 2 3 كادا، موريهيرو (2015). "تاريخ البحث والتطوير لتكنولوجيا التكامل ثلاثي الأبعاد" . التكامل ثلاثي الأبعاد لأشباه الموصلات: المعالجة والمواد والتطبيقات . سبرينغر. ص 15-18 . ISBN  978-3-319-18675-7.
  90. 1 2 "التاريخ: العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين" . إس كيه هاينكس . مؤرشف من الأصل في 17 مايو 2021. تم الاطلاع عليه في 8 يوليو 2019 .
  91. ↑ " سامسونج تبدأ الإنتاج الضخم لأسرع ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية في العالم - تعتمد على أحدث واجهة ذاكرة عالية النطاق الترددي (HBM)" . news.samsung.com 
  92. ↑ هروشكا، جويل (19 يناير 2016). "سامسونج تعلن عن الإنتاج الضخم لذاكرة HBM2 من الجيل التالي - إكستريم تك" . إكستريم تك . 
  93. ↑ شيلوف، أنطون (5 ديسمبر 2017). "سامسونج تبدأ إنتاج ذاكرة فلاش UFS NAND بسعة 512 جيجابايت: V-NAND من 64 طبقة، سرعة قراءة 860 ميجابايت/ثانية" . AnandTech . مؤرشف من الأصل في 5 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2019 .
  94. ↑ مانرز، ديفيد (30 يناير 2019). "سامسونج تصنع وحدة تخزين فلاش eUFS بسعة 1 تيرابايت" . مجلة إلكترونيكس ويكلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2019 .
  95. ↑ تاليس، بيلي (17 أكتوبر 2018). "سامسونج تُشارك خارطة طريق لمحركات الأقراص الصلبة SSD بتقنية QLC NAND وتقنية 3D NAND ذات 96 طبقة" . AnandTech . مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 27 يونيو 2019 .
  96. ↑ "إنتل تكشف عن طريقة رائدة لصنع رقائق ثلاثية الأبعاد" . إنجادجيت . 8 أغسطس 2019.
  97. ↑ سميث، رايان. "ذاكرة NAND ذات 232 طبقة من شركة مايكرون متوفرة الآن: رقاقات بسعة 1 تيرابت، بستة مستويات، مع زيادة في عرض نطاق الإدخال/الإخراج بنسبة 50%" . www.anandtech.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أغسطس 2022 .
  98. ↑ "تقنية تكديس الرقائق ثلاثية الأبعاد من AMD تُضاعف سعة ذاكرة التخزين المؤقت L3 ثلاث مرات في معالج Ryzen" . مجلة PCMag أستراليا . 1 يونيو 2021. تاريخ الاطلاع: 13 مارس 2026 .

مراجع

للمزيد من القراءة

  • فيليب جارو، كريستوفر باور، بيتر رام: دليل التكامل ثلاثي الأبعاد، تكنولوجيا وتطبيقات الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد ، المجلد 1 والمجلد 2، وايلي-في سي إتش، فاينهايم 2008، رقم ISBN 978-3-527-32034-9.
  • يوان شي، جيسون كونغ، ساشين ساباتنيكار: تصميم الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد: أدوات التصميم الإلكتروني، والتصميم، والبنى الدقيقة ، الناشر: سبرينغر، رقم ISBN 1-4419-0783-1، ISBN 978-1-4419-0783-7، 978–1441907837، تاريخ النشر: ديسمبر 2009.
  • فيليب جارو، ميتسوماسا كوياناجي، بيتر رام: دليل التكامل ثلاثي الأبعاد، تكنولوجيا العمليات ثلاثية الأبعاد ، المجلد 3، وايلي-في سي إتش، فاينهايم 2014، رقم ISBN 978-3-527-33466-7.
  • بول د. فرانزون، إريك جان مارينيسن، مهند س. باكير، فيليب جارو، ميتسوماسا كوياناجي، بيتر رام: دليل التكامل ثلاثي الأبعاد: "تصميم واختبار وإدارة الحرارة للدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد"، المجلد 4، وايلي-في سي إتش، فاينهايم 2019، رقم ISBN 978-3-527-33855-9.