2.3.3　3D集成封装技术在SSD中的应用实例

SSD是面向信息时代数据存储的最佳解决方案，具有抗振动、耐冲击、功耗低、体积小等优点，在未来移动智能设备、车载系统、物联网等领域具备广阔的应用场景。目前，市场上大容量存储芯片采用堆叠结构提高集成度，可以显著减小封装体积，增大SSD容量。下面介绍几种3D集成封装技术在SSD中的应用实例。

1. 基于引线键合的堆叠封装技术

图2-13所示为基于引线键合的闪存芯片堆叠封装。与传统2D平面存储芯片相比，由于3D堆叠存储芯片单位面积内封装了更多层的芯片，无须追求更小的存储单元，因此容量成倍增加，性能得以提升，更短的芯片间互连距离降低了芯片的能耗，大大减少了开发成本和缩短了周期。

2. 集成式SSD（Integrated SSD）RC100

很多SSD产品结构都很复杂，往往一个产品就是一个复杂的系统，包含多个芯片，如主控、缓存、闪存芯片等。东芝在2018年发布的一款名为RC100的产品打破了这一规律。它是第一个单芯片SSD，体积较以往SSD小了很多。

RC100首次采用系统级封装方案，将主控芯片与NAND闪存芯片集成在同一个封装体内。高的集成度释放了PCB的空间，RC100的三种容量（120GB、240GB、480GB）产品外观上都只是一个封装产品，可以轻松地应用于笔记本电脑及未来的多样化电子信息设备。

3. TSV技术与系统集成为SSD带来高效能

TSV被认为是3D芯片集成的一种重要技术，在芯片上蚀刻出深孔，填充金属后结合芯片键合技术，实现垂直方向的互连。

在日本中央大学的一项研究中，使用TSV技术实现了一种紧凑、低功耗的SSD系统，分析了TSV对3D集成式SSD能耗的影响。研究表明，TSV技术将使NAND闪存SSD降低20%～30%的能耗，如图2-14所示。

图2-15为一种利用TSV技术集成了升压转换器的集成式3-D SSD，可将电源电压降低至1.8V，并能使用较小尺寸的NAND闪存芯片。相比传统的引线键合堆叠技术，这种集成式3-D SSD可以将128个NAND闪存芯片集成到具有全铜TSV的封装体中，大大提升了存储容量，降低了能耗。

图2-13　基于引线键合的闪存芯片堆叠封装

图2-14　基于TSV的3D集成式SSD

图2-15　一种利用TSV技术集成了升压转换器的集成式3-D SSD