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(shè)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(guān)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(xué)Takayuki Ohba 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員致力于開發(fā)這種技術(shù)以維持半導(dǎo)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(dǎo)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(wù)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(dǎo)致高布線電阻和噪聲等問題。

　　與這種設(shè)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(shè)法巧妙地避免了無凸塊晶圓上芯片設(shè)計的兩個最常見問題，即樹脂導(dǎo)致的晶圓翹曲，粘合劑中的空隙袋導(dǎo)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。