Въпреки господството на цифровите технологии, аналоговите интегрални схеми (IC) продължават да заемат важна ниша на пазара на полупроводници. Очаква се приходите в този сегмент да достигнат 85 милиарда долара през тази година, което представлява съставен годишен темп на растеж от 10%. Търсенето се определя от развитието на изкуствения интелект, интернет на нещата (IoT) и автономните автомобилни системи, които се нуждаят от аналогови интегрални схеми за управление на захранването и обработка на сигнали за околната среда.

В тази връзка японските компании OKI Electric Industry и Nisshinbo Micro Devices са разработили нов тип аналогови IC – тънкослойни 3D IC. Те могат да се поставят вертикално, което улеснява миниатюризацията на електрониката и интегрирането на повече функции на по-малка площ. Технологията намалява разходите и подобрява производителността на устройствата.

Ключова иновация е методът на OKI за послойна обработка на кристали (CFB). Той позволява работният слой на интегралната схема да бъде отделен от субстрата и да бъде свързан с други слоеве чрез междумолекулно свързване, като се елиминират сложни процеси като TSV (вертикално свързване чрез силиций). В резултат на това дебелината на отделните чипове в подредените сглобки се намалява до 5-10 микрометра, а за свързването на слоевете могат да се използват стандартни литографски процеси.

Намалената дебелина обаче поставя нови предизвикателства, като например пресичане между слоевете, което влошава качеството на сигнала. Nisshinbo предложи технология за екраниране на критичните зони с помощта на алуминий. Тя свежда до минимум паразитния капацитет, който се появява при високи напрежения в аналоговите схеми, без да влияе на работата на целия чип.

Освен това подредените аналогови чипове могат да се комбинират с цифрови чипове, за да се създадат чиплети – модулни компоненти, които образуват сложни полупроводникови системи. За разлика от монолитните решения, чиплетите позволяват да се разпределят задачите върху различни чипове, да се намалят разходите и да се подобри производствената ефективност.

Експертите отбелязват, че новата технология може да срещне трудности на етапа на масовото производство. Основната заплаха са дефектите, произтичащи от изтъняването на пластините, които могат да намалят надеждността на крайния продукт. Въпреки това OKI и Nisshinbo са уверени, че могат да преодолеят тези проблеми.

Компаниите вече разработват търговски продукти, базирани на 3D IC и планират да започнат масово производство през следващата година. Те очакват техните технологии да играят важна роля в развитието на хетерогенната интеграция на цифрови, аналогови и оптични чипове, което ще открие нови възможности за микроелектрониката.