当今时代，半导体行业的竞争可谓白热化，台积电、三星和英特尔等巨头都在争相展示3nm、2nm先进工艺的技术突破。这场超精细晶体管制造竞赛的背后，是对芯片工艺制程新时代的追逐，以及摩尔定律极限的挑战。
GAA、High-NA、先进封装等一系列创新技术，在为摩尔定律续命之余，越来越多的研究者近年来开始关注起一个新的技术方向——晶圆背面供电（Backside power delivery networks ，BSPDN）。
与EUV光刻机类似，BSPDN被视为继续开发更精细工艺节点技术的基本技术，预计将成为领先芯片晶圆厂的又一个竞争高地。
近日，韩国芯片巨头三星宣称要积极布局背面供电网络技术，并宣布将此导入逻辑芯片的开发蓝图。同时，英特尔、台积电等晶圆制造大厂也都在积极布局背面供电技术。
那么，受到业界大厂广泛追捧的背面供电技术是什么？将在摩尔定律中起到什么作用？
01 详解背面供电的优势与价值
过去多年来，芯片制造从最小的元件——晶体管开始，然后需要建立越来越小的线路层，用于连接晶体管与金属层，这些线路被称为信号互连线，当中还包括给晶体管供电的电源线。当芯片的裸片制造完成后，还需要把它翻转并封装起来对裸片进行保护，并提供了与外部的接口，使其真正成为一个商用化的芯片。
然而，随着摩尔定律的演进，晶体管越来越小，密度越来越高，堆栈层数也越来越多，可能需要穿过10-20层堆栈才能为下方的晶体管提供供电和数据信号，导致互连线和电源线共存的线路层变成了一个越来越混乱的网络。同时，电子在向下传输的过程中，会出现IR压降现象，导致电力损失产生。
除了电力损失之外，PDN占用的空间也是一个问题。如今芯片内部的电源线路，在布线复杂的后段制程上，往往占据了至少20%的绕线资源，如何解决信号网络跟供电网络之间的资源排挤问题，使元件进一步微缩，变成芯片设计者所面临的主要挑战之一。
对此，业界开始探索把供电网络转移到芯片背面的可能性。
背面供电技术（BSPDN）将原先和晶体管一同排布的供电网络直接转移到晶体管的背面重新排布，也是晶体管三维结构上的一种创新，该技术可以在增加单位面积内晶体管密度的同时，避免晶体管和电源网络之间的信号干扰，减轻线路后端的布线拥塞并提供电源性能优势，增强芯片的可靠性。
