第1部分:芯片堆叠和芯片到芯片互连

四部分博客系列:最先进的智能手机成像

第1部分:芯片堆叠和芯片到芯片互连

发布时间:2019年7月9日
投稿作者:雷方丹

内容改编自TechInsights在2019年国际图像传感器研讨会(IISW)上的演讲

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)芯片堆叠和芯片至芯片互连,
(2)像素缩放和缩放使能器,
(3)有源硅厚度和深沟隔离(DTI)结构
(4)非拜耳颜色滤波器阵列和相位检测自动对焦(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

堆叠芯片的成像器是用于旗舰智能主摄像机的要求。为了比较,图1示出了最近的iPhone主照相机两模具堆叠的成像器(索尼,中心),相对于所述最小和最大观察到从OmniVision公司和索尼两管芯堆叠。有堆叠的芯片面积和垂直互连的方法之间没有相关性,而是跨越这一系列,我们看到通过硅通孔对接的Cu(TSV),铜 - 铜混合接合,并在使用中的TSV双重。

最小和最大观测堆叠芯片成像仪

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,主摄像头

接下来的图片大多是从之前发布的内容中回收利用的,但作为三星Galaxy智能手机最近索尼和三星三层堆叠成像结构的复习。索尼的解决方案是一个真正的三片晶片堆叠互连的完整的TSV流,它在一个薄DRAM的背面包含了一个再分配(RDL)层(没有注释)。三星的解决方案与倒装芯片安装DRAM合并两个RDL层和一个高纵横比TSV通过ISP来实现从DRAM到ISP的前端的最终连接。

三堆叠成像仪

图3:三层堆叠的映像器

如果您参加了研讨会,为了简洁起见,将跳过图4。它是对所选应用程序中正面照明(FI)、背面照明(BI)、堆叠BI和三重堆叠BI配置分布的高层次评估。此分析来自我们的报告目录,但完整的讨论超出了本文的目的。相反,这是引入图5的好方法。

成像仪配置的热图

图4:成像器配置热图

以下是三位领导人的堆叠式智能手机成像的简要历史说明。索尼推出了其首个双TSV堆叠芯片,并演化为单一TSV结构。它的第一代6阶跃距铜-铜杂合键仍在广泛使用,但我们在2019年刚刚记录了0.8阶跃距的铜-铜杂合键的演变。据我们所知,这是成像仪铜-铜混合粘结沥青的世界纪录。OmniVision和铸造合作伙伴已经生产了对接的TSV、单TSV和铜铜直接混合键连接。据我们所知,台积电保持着成像仪单个TSV螺距为4.0英寸m的世界纪录。w填充的tsv是三星堆叠成像仪的首选互连选择,我们已经在其堆叠成像仪中记录了5。

双堆叠成像仪

图5:两层图像

我们会在这里休息一下,恢复张贴IISW 2019演示文稿内容在今年夏天的一系列博客文章的。讨论下一个主题将是小的像素缩放和相关技术推动者的趋势。

智能手机成像仪的国家的最先进

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