BSPDN(Backside Power Delivery Network:背面供電網路)是將電源導線(VDD、VSS)形成於晶圓背面(backside),使正面的訊號導線與電源導線完全分離的架構。傳統晶片的電源導線與訊號導線共用相同的導線層,因此繞線壅塞與電壓降(IR Drop)成為性能與能源效率的瓶頸。BSPDN能從根本解決此問題。
BSPDN最大的優點是大幅降低電壓降(IR Drop)。將電源導線移至可形成粗而短導線的晶圓背面,可大幅降低電阻,實現穩定供電。此外,正面導線層專供訊號導線使用,繞線自由度增加,繞線壅塞得以緩解。試算顯示,在相同電晶體數下可縮減10~20%的晶片面積。
英特爾的「PowerVia」是最受矚目的BSPDN商用實作。英特爾將PowerVia整合至Intel 18A製程,表示將全球首度製造結合BSPDN與GAA(RibbonFET)的半導體。2023年以測試晶片「Blue Sky Creek」發表了PowerVia的運作驗證。台積電也計畫以Super Power Rail(SPR)之名,在A16(1.6nm節點)導入BSPDN。
製造需要特殊製程。將正面已完成電路的晶圓進行暫時接合(貼附於載體晶圓),把晶圓背面薄化(晶背研磨、CMP)至數μm左右後,在背面形成通孔(Buried Power Rail=BPR:埋入式電源軌)並製作電源導線。晶圓薄化、接合與背面加工的設備需求日益提高,預期晶圓接合設備、薄化CMP設備、背面ALD/蝕刻設備的投資將擴大。
BSPDN對AI用高效能晶片(GPU、NPU、CPU等功率密度高的用途)特別有利。電源品質的改善可帶來時脈頻率提升與動態功耗降低,已成為左右資料中心半導體競爭力的技術。BSPDN的普及也直接帶動晶圓薄化設備(迪思科(DISCO)、東京精密)與接合設備(EV Group、SUSS MicroTec)的需求擴大。