エンベデッドシステムスペシャリスト 2013年 午前2 問13
問題文
TSV（Through-Silicon Via）を用いた半導体チップの3次元実装技術の説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：積層した半導体チップ同士を貫通電極で接続する。（正解）
イ：積層した半導体チップ同士をボンディングワイヤで接続する。
ウ：絶縁膜上に形成した単結晶シリコンを基板とする。
エ：チップと同程度のサイズでパッケージに封入する。
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TSVによる3次元実装【午前2解説】
正解の理由
TSV（Through-Silicon Via）は、シリコン基板を貫通する電極を設け、積層した半導体チップ同士を縦方向に接続する技術です。
したがって、積層チップを貫通電極で接続すると説明するアが適切です。チップ間の配線距離を短くできるため、高速化や省電力化、小型化が期待できます。
解法ステップ
- TSVの「Through-Silicon Via」を「シリコンを貫通する配線」と捉えます。
- TSVが、積層したチップを縦方向につなぐ技術であることを確認します。
- チップ同士を貫通電極で接続すると述べるアを選びます。
選択肢別の誤答解説
- ア：適切です。シリコンを貫通する電極で、積層したチップ同士を接続します。
- イ：ボンディングワイヤによる接続は、チップ上の電極と基板などを細い金属線でつなぐ方式です。TSVの貫通電極による接続とは異なります。
- ウ：絶縁膜上に形成した単結晶シリコンを基板とするのは、SOI（Silicon on Insulator）の説明です。
- エ：チップと同程度のサイズでパッケージに封入する技術は、CSP（Chip Size Package）の説明です。
よくある誤解
- 積層する技術なら、すべてTSVだと思う
チップを積み重ねるだけではTSVとは限りません。チップ間をシリコン貫通電極で接続する点が特徴です。 - ボンディングワイヤもチップ間を電気的につなぐので同じだと思う
ワイヤボンディングは金属線で接続する方式であり、シリコンを貫通する電極は使いません。 - SOIやCSPも3次元実装技術だと思う
SOIは基板構造、CSPはパッケージの形態を表す用語です。TSVとは技術の対象が異なります。
補足コラム
TSVは、複数の半導体チップを上下に積層して高密度に実装する際に使われます。チップ間を横方向の配線で大きく迂回せずに接続できるため、配線長を短くできます。メモリを積層する技術などで利用されています。
FAQ
Q. TSVの「Via」とは何ですか？
A. 半導体内部で層や部品をつなぐための導通路を指します。TSVでは、その導通路がシリコンを貫通します。
A. 半導体内部で層や部品をつなぐための導通路を指します。TSVでは、その導通路がシリコンを貫通します。
Q. TSVを使うと、どのような利点がありますか？
A. チップ間の配線を短くできるため、高速な信号伝送や低消費電力化、高密度化に役立ちます。
A. チップ間の配線を短くできるため、高速な信号伝送や低消費電力化、高密度化に役立ちます。
関連キーワード: TSV、3次元実装、貫通電極、ボンディングワイヤ、SOI、CSP
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