電子產(chǎn)品開始時尺寸很大，但隨著時間的推移和技術(shù)的革新發(fā)展，尺寸逐漸減小、緊湊。例如今天智能手機，其性能19世紀80 年代的計算機高出幾個等級。不幸的是，如今使用的材料和設計已經(jīng)接近其物理極限，這種性能和規(guī)模的發(fā)展趨勢必然會大大減緩。為了克服這些問題，關鍵是要提出新的想法，來解決技術(shù)瓶頸問題。

　　在過去十年中，用于電子產(chǎn)品的無源元件電容器的發(fā)展在某些方面停滯不前。雖然現(xiàn)在可制造的電容器比以往更小，但它們的單位面積實際容量并沒有提高多少，我們需要一種技術(shù)在減少使電容器占用空間的同時，更保持其性能。

　　日本東京工業(yè)大學Takayuki Ohba 教授領導的研究人員致力于開發(fā)這種技術(shù)以維持半導體電路的規(guī)模化。該團隊將在《 2021 年 IEEE 電子元件和技術(shù)會議論文集》上發(fā)表的最新的研究成果顯示，利用硅中介層（將集成芯片與電路封裝或其他芯片保持并垂直連接的平面接口，可以制成功能電容器，省了大量空間，帶來了巨大的效益。

　　在2.5D封裝中，諸如 DRAM 和微處理器之類的芯片位于具有硅通孔的中介層頂部，垂直導電隧道將芯片中的連接與封裝基板上的焊料凸塊連接起來。電容器放置在靠近它們所服務的組件的封裝基板上，并且必須在它們的端子和芯片端子之間進行連接，跨度為5-30毫米。這種布局不僅增加了封裝基板面積，而且較長的互連會導致高布線電阻和噪聲等問題。

　　與這種設計不同的是，東京理工的團隊直接把中介層做成了硅電容，通過一種新穎的制造工藝實現(xiàn)了這一點，其中使用永久性粘合劑和模制樹脂將電容元件嵌入到 300 毫米的硅片中。芯片和電容器之間的互連直接通過硅通孔制成，無需焊料凸點。研究人員表示該無擾動 3D 功能性中介層將封裝面積減少了約 50%，互連長度甚至縮短了100 倍。

　　研究人員還設法巧妙地避免了無凸塊晶圓上芯片設計的兩個最常見問題，即樹脂導致的晶圓翹曲，粘合劑中的空隙袋導致的錯位錯誤。通過測試和理論計算，研究人員發(fā)現(xiàn)功能性中介層降低了布線電阻和寄生電容，從而降低功耗。