以碳纳米管取代铜 TSV芯片效能更好

来自瑞典歌德堡(Gothenburg)的查默斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员发现，以碳纳米管来填充采用硅穿孔技术(TSV)连结的 3D芯片堆栈，效果会比铜来得更好。

TSV是将芯片以3D堆栈方式形成一个系统，而非将它们平行排列在电路板上，以提高芯片之间通讯的速度；但遗憾的是，目前用以填充硅晶孔洞的铜，却会导致热膨胀(thermal expansion)的问题，因为铜遇热会比周围的硅材料膨胀更多。

「碳纳米管的许多特性都优于铜，包括热膨胀系数与电子传导性；」查默斯理工大学研究团队成员Kjell Jeppsson表示：「碳纳米管的热膨胀系数与周遭的硅差不多，但铜的膨胀系数较高，会产生足以导致组件破损的机械张力(mechanical tension)。」该研究团队成员还包括Teng Wang与 Johan Liu。

此外与铜相较，纳米管的传导性更高、重量更轻，制造程序也比碳薄膜(也就是石墨烯)简单；为了证实其研究观点，查默斯理工大学的研究团队最近做了一个实验，将两颗芯片打孔，再以碳纳米管填充硅芯片孔洞，并用黏着剂将芯片堆栈起来，结果发现两种材料在电子传导性表现与热膨胀方面都能良好结合。

不过以碳纳米管填充TSV制程3D硅芯片孔洞的这个方法，要达到量产还需要克服的一个障碍，就是制程的温度：碳纳米管通常在摄氏700度之下进行生产，但CMOS芯片在超过摄氏450度的环境下就会受损；如果这个问题可以解决──例如以独立制程生产纳米管，再以机械方法进行填充──而研究人员预期他们开发的技术能在5年内商业化。