前言
从HBM存储器到3D NAND芯片，再到CoWoS，硬件市场上有许多芯片是用英文称为TSV构建的，TSV是首字母缩写，TSV(Through Silicon Via)中文为硅通孔技术。它是通过在芯片与芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通；TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互联，这项技术是目前唯一的垂直电互联技术，是实现3D先进封装的关键技术之一。在本文中，我们将告诉您它们是什么，它们如何工作以及它们的用途。
在2000年的第一个月，Santa Clara University的Sergey Savastiou教授在Solid State Technology期刊上发表了一篇名叫《Moore’s Law – the Z dimension》的文章。这篇文章最后一章的标题是Through-Silicon Vias，这是 Through-Silicon Via 这个名词首次在世界上亮相。这篇文章发表的时间点似乎也预示着在新的千禧年里，TSV注定将迎来它不凡的表演。
TSV示意图
如果说Wire bonding（引线键合）和Flip-Chip（倒装焊）的Bumping（凸点）提供了芯片对外部的电互连，RDL(再布线)提供了芯片内部水平方向的电互连，那么TSV则提供了硅片内部垂直方向的电互连。 作为唯一的垂直电互连技术，TSV是半导体先进封装最核心的技术之一。
在硬件世界中，经常用与速度有关的术语来谈论它，即是否是内存的带宽，处理器的时钟周期，处理器每秒执行某种类型的计算的次数等等，但是我们很少问自己这些芯片如何相互通信以及这是否重要。
在本文中，我们将讨论一种称为TSV的技术，该技术可用于相互通信的芯片。
什么是硅或TSV通路？
如果我们看大多数主板，可以看到两件事：第一，芯片之间的大多数连接都是水平的，这意味着板上发送芯片间信号的路径是水平通信的。
PCB
然后是CPU的情况，这些CPU放置在我们称为插座的插入器的顶部，并且处理器在这些插入器上垂直连接。
SocketCPU
但是通常，在99％的时间中，我们观察到通常没有相互垂直连接的芯片，尽管事实上芯片和处理器的设计朝着这个方向发展，并且市场上已经有这种类型的示例。但是，如何使两个或更多芯片垂直互连？
TSV
好吧，正是通过所谓的硅通道来完成的，硅通道垂直穿过组成堆栈的同一芯片的不同芯片或不同层，这就是为什么它们被称为“通过”硅通道，因为它们实际上是通过的。
使用TSV的应用和优势
TSV的应用之一是，它允许将由不同部分组成的复杂处理器分离在几个不同的芯片上，并具有以下附加优点：垂直连接允许更多数量的连接，这有助于实现更大的带宽，而无需额外的带宽。很高的时钟频率会增加数据传输期间的功耗。
例如，在将来，我们将看到CPU和GPU的最后一级缓存将不在芯片上，它们具有相同的带宽，但存储容量却是原来的几倍，这将大大提高性能。我们也有使用FSV来通信Lakefield SoC的两个部分的Intel Foveros示例，即带有系统I / O所在的基本芯片的计算芯片。
LakefieldFoveros
将处理器划分为不同部分的原因是，随着芯片的变大，电路中错误的可能性越来越大，因此没有故障的优质芯片的数量会增加。他们可以使用的更少，而那些做得好的人必须支付失败者的费用；这意味着从理论上减小芯片的尺寸会降低总体成本，尽管稍后我们将看到情况并非完全如此。
HBM-vs-GDDR
第二个应用程序与占用的空间有关；能够垂直堆叠多个芯片的事实大大减少了它们占用的面积，因为它们不会散布在板上，其中最著名的示例是将HBM内存用作某些图形处理器的VRAM，但是我们还有其他示例，例如三星的V-NAND存储器，将多个NAND闪存芯片彼此堆叠。
3DNAND
其他鲜为人知的选择是逻辑和内存的组合，其中内存位于处理器的顶部，最著名的示例是宽I/O内存，这是几年前出现在智能手机中的一种内存，包括SoC顶部的存储器通过硅互连。
TSV, 这项并不为人熟知的技术，正在硬件的底层深深的影响着人类的生产生活方式。半个多世纪前的那个秋天，肖特基那个在硅片上打孔的想法最终将人类带入了人工智能的时代。
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