导语：当芯片制程逐步逼近物理极限，堆叠与先进封装，正在成为后摩尔时代算力突围的关键钥匙。
一颗英伟达H100芯片，市场售价达到二三十万。芯片核心是4纳米GPU，算力大致相当于两三张消费级5090显卡。
为了不让强大算力被数据传输拖后腿，GPU四周排布六组HBM高带宽内存，每组由八枚存储芯片堆叠而成，源源不断为计算核心输送海量数据。
而国产玄戒O100芯片，打开顶盖，显微镜下同样可以看到三层堆叠芯片。与众不同的是，它直接将两枚内存芯片叠放在计算芯片之上，垂直互联距离大幅缩短。
为什么全球行业都在钻研芯片堆叠？芯片层层堆叠依靠什么实现连接？微观的芯片内部，究竟藏着哪些技术秘密？今天我们就通过两颗代表性芯片，深度拆解芯片堆叠与先进封装技术。
H100、玄戒O100分别采用4nm、6nm计算芯片，对比当下旗舰手机2nm工艺，制程数字看似并不占优，但二者的封装技术属于行业顶尖水准。芯片立体堆叠，正是未来半导体产业突围的核心方向。
2.5D封装：H100的算力解决方案
在H100内部，HBM内存由八层存储芯片加一层内存控制芯片堆叠构成。芯片层与层之间，依靠微米级微孔与锡球完成导通，也就是我们常说的3D堆叠封装。
这些穿透芯片本体的微小通道叫做TSV硅通孔，孔径约4.5微米，深度约50微米。堆叠完成后的HBM内存与GPU，共同焊接在一块硅中介层上。
硅中介层内部，通过芯片工艺制备高密度金属布线，让上方GPU与内存之间实现高速通信，完成芯片横向拼接，这套方案就是2.5D封装。
依靠立体堆叠加平面拼接组合，H100单组内存与GPU之间带宽可达670GB/s，有效解决AI大模型训练推理场景中，算力充足，但数据带宽不足导致的性能瓶颈。
从理论层面看，如果直接把内存堆叠在计算芯片之上，垂直传输距离进一步缩短，带宽上限还可以再上一个台阶。
但现实中有一道绕不开的难关——散热。计算芯片工作发热量远大于存储芯片。IMEC热仿真数据显示，如果直接将HBM内存堆叠在逻辑芯片上方，芯片峰值温度可达141.7℃。
想要实现这种堆叠，必须配合芯片减薄、降频、双面冷却等多重手段压制温度，技术门槛极高。这也是业内很少把内存直接叠在逻辑芯片上的核心原因。
也正因如此，小米玄戒O100才格外值得关注。依托国内半导体产业链协同，它在量产芯片上实现内存直接堆叠在计算芯片，带宽突破1200GB/s。
剖开玄戒O100，看见微观的芯片建筑
拆开玄戒O100金属顶盖，芯片一角出现微米级“Areyouok?”刻印，成为工程师留下的趣味彩蛋，另一侧刻印芯片代号O100。
想要看清堆叠结构，不能只看芯片正面，需要对芯片做侧面研磨剖面处理。将剖面放置在光学显微镜放大1000倍，三层芯片结构完整呈现：两层内存芯片叠加在底层逻辑芯片之上，再经由纳米级通道连通外部基板。
1000倍已经接近光学显微镜上限，切换至电子显微镜，微观细节更加清晰。两层内存芯片中间制作贯穿通孔，依靠铜柱完成层间信号传递。
内存芯片与底层计算芯片的连接位置，键合间距仅有约1.4微米，尺寸比大肠杆菌还要微小，依靠混合键合工艺实现两层芯片精密焊接。
底层6nm逻辑芯片内部，可以看见FinFET晶体管结构，实测栅极间距约57纳米，和台积电N6工艺指标相匹配。
逻辑芯片底部，分布着大量超细硅通孔，直径仅700纳米。尺寸微小到普通球菌、细胞都无法穿过。通孔内部填满铜金属，本质就是贯穿芯片的高密度微型铜线，用来连通芯片与基板。
如此细小的硅通孔，属于当前量产芯片中的顶尖水平，制造条件十分严苛。对比来看，H100的HBM内存硅通孔直径，达到它的六倍。
纳米级“地下工程”：
TSV深硅刻蚀是怎么做出来的？
如何在硅片内部挖出又细又深的纳米通道？核心就是TSV深硅刻蚀，也就是业内熟知的博世工艺。整套流程，融合光刻、薄膜沉积、刻蚀、CMP化学机械研磨四大半导体基础工艺。
1. 在硅片表面沉积二氧化硅，作为硬保护层；旋涂光刻胶，光刻机把孔位图案曝光在光刻胶，显影冲洗，得到带孔洞的光刻胶模板。
2. 离子轰击刻蚀，把孔洞图案转移到坚硬的二氧化硅保护层上，再洗去光刻胶，形成硬掩膜。
3. 开启循环刻蚀：通入六氟化硫向下刻蚀硅；随即通入保护气体，在孔内壁生成聚合物保护膜；再用惰性气体离子轰击，只打掉孔底部保护膜，保留侧壁防护。
4. 数百次循环往复，一边向下深挖，一边保护侧壁不被横向腐蚀，最终做出高深宽比、垂直规整的硅通孔。
如果省去硬掩膜，直接光刻后通入腐蚀气体打孔，会出现横向腐蚀，孔径越挖越大；单纯物理粒子溅射，又存在效率低、保护层快速损耗的问题。博世工艺循环，刚好平衡深度、孔径与生产可行性。
通孔内壁能观察到波浪状“扇贝纹”，就是这套反复刻蚀成膜循环留下的标志性痕迹。
写在最后
制程越来越接近物理天花板，先进封装不再是芯片的“配角”。3D堆叠、混合键合、TSV硅通孔，这些纳米世界里的精密工程，正在成为国产芯片突破存储墙、释放算力的重要抓手。
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【三层堆叠芯片？拆解玄戒O100的先进封装：混合键合与硅通孔】 https://news.qq.com/rain/a/20260825V030LS00?adChannelId=news_news_tech
