第1部分:芯片堆叠和芯片间互连

4部分的系列博:在国家的最先进的智能手机成像器

第1部分:芯片堆叠和芯片间互连

发布日期:2019年7月9日
投稿作者:雷方丹

内容改编自TechInsights的演示国际图像传感器研讨会(IISW)2019

TechInsights的有与智能手机成像的国家的最先进的谈话打开今年的IISW车间的特权。智能手机成像代表最高体积成像应用,以及在大多数情况下提供在成像技术元件前缘。谈话的大纲结构分为四个部分:

(1)芯片堆叠和芯片间互连
(2)像素缩放以及缩放使能器
(3)有源Si厚度和深沟槽隔离(DTI)结构,
(4)非Bayer彩色滤波器阵列,并且相位检测自动对焦(PDAF)

在系列的第一博客,张贴芯片堆叠和硅通孔/铜 - 铜直接键合互连将呈现,以释放在今年夏天余下的主题。当然,这些只是从更深的拉亮点分析我们的用户已授权全天候访问我们的图像传感器订阅

堆叠芯片成像是旗舰智能手机主摄像头的一个要求。为了进行比较,图1显示了最新的iPhone主摄像头双模堆叠成像器(索尼,居中),相对于OmniVision和索尼观察到的最小和最大的双模堆叠。堆叠的芯片面积和垂直互连方法之间没有相关性,但在这个系列中,我们看到了通过硅孔对接铜、铜-铜混合键合和双TSV的使用。

最小和最大的观察堆叠芯片成像仪

图1:最小,最大观测堆叠芯片成像仪

在图2中,从最近的旗舰苹果,华为和三星的主要相机堆叠芯片成像的相对模具大小显示了活跃的芯片到芯片互连阵列注释的足迹。索尼的两层成像设备使用了6.0的x射线m间距Cu-Cu混合键合技术,取得了巨大的成功。正如在2018年IEDM和其他展会上展示的,用于小像素的像素级互连正在开发中,但目前观察到的活跃Cu-Cu互连阵列仅作为TSV阵列的替代。三星的解决方案集成了一个DRAM芯片倒装芯片,安装在其双模堆栈的后面,形成了一个三重堆叠的解决方案。三星更喜欢6.0的图像信号处理器(ISP)连接成像仪tsv;下一幅图详细说明了更多细节。在先进的索尼堆叠成像仪中使用的ISPs是在40nm技术生成过程中制造的,而三星的ISP是在28nm技术生成过程中制造的。

旗舰智能手机,主摄像头

图2:旗舰智能手机,主相机

接下来的图像大多是从先前公布的内容回收,但作为一个复习从三星Galaxy智能手机最近索尼和三星三层堆叠结构成像。索尼溶液是真正的三晶片堆叠与包含在减薄DRAM的背面重分布(RDL)层(未注释的)全TSV流动互连。用倒装芯片三星溶液安装DRAM包含两个RDL层,并通过ISP高纵横比的TSV以实现从DRAM到ISP的前侧的最终连接。

Triple-Stacked成像系统

图3:三层堆叠的映像器

如果你参加了研讨会,图4是跳过简洁。这是前照式(FI)的分布的一个高层次的评估,背照式(BI),堆叠的BI,以及跨越选定的应用程序三层堆叠BI配置。这个分析是从我们的报告目录映射,而是一个充分的讨论已经超出了这个意图发布的。相反,它是一个很好的方式来介绍图5。

成像仪配置的热图

图4:Imager配置热图

从三国领导人堆叠智能手机成像简史说明如下。索尼推出其第一堆叠的芯片具有双重的TSV和进化到一个单一的TSV结构。其第一代6μm的间距铜 - 铜混合接合还在广泛使用,但是我们刚刚在2019年记载的进化至3.1微米间距铜 - 铜混合接合在其为0.8μm像素生成传感器。据我们所知,这是成像器铜 - 铜的混合接合间距的世界纪录。OmniVision公司和铸造伙伴已经产生对接TSV,单TSV和铜 - 铜直接混合键互连。据我们所知,台积电持有成像器单TSV间距的世界纪录为4.0微米。W-填充硅通孔是首选的互连选择三星叠成像仪和我们已经记录在其堆叠成像仪5.0微米的TSV。

两个成像系统

图5:两个堆叠的成像仪

我们将在这里休息一下,然后在这个夏天继续以一系列博客的形式发布2019年IISW的展示内容。下一个话题将讨论小像素缩放的趋势和相关的技术使能者。

最先进的智能手机成像设备

下载TechInsights在2019年IISW上的报告和幻灯片。

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