Pakiranje poluvodiča razvilo se iz tradicionalnog 1D PCB dizajna do vrhunskog 3D hibridnog lijepljenja na nivou rezine. Ovo napredovanje omogućava međusobno povezivanje u jednocifrenom mikronom rasponu, s širinom pojasa do 1000 GB / s, uz održavanje visoke energetske efikasnosti. U jezgri napredne poluvodičke tehnologije su 2,5D pakiranje (gdje su komponente postavljene jedna pored drugog na posredničkom sloju) i 3D ambalažu (što uključuje vertikalno slaganje aktivnih čipova). Te su tehnologije ključne za budućnost HPC sistema.
2.5D tehnologija ambalaže uključuje različite sredstva za posredničke slojeve, svaki sa vlastitim prednostima i nedostacima. SILICON (SI) posredni slojevi, uključujući potpuno pasivne silikonske rešetke i lokalizirani silicijum mostovi, poznati su po pružanju najboljih mogućnosti ožičenja, čineći ih idealnim za računanje visokih performansi. Međutim, skupi su u pogledu materijala i ograničenja proizvodnje i lica u području ambalaže. Za ublažavanje ovih pitanja, upotreba lokaliziranih silikonskih mostova povećava se, strateški zapošljavajući silikon u kojem je dobra funkcionalnost kritična dok se obraća ograničenja područja.
Organski posredni slojevi, koristeći plastiku oblikovanih ventilatora, ekonomičniju su alternativni silicijum. Imaju nižu dielektričnu konstantu, što smanjuje RC kašnjenje u paketu. Uprkos tim prednostima, organski posredni slojevi se bore za postizanje iste razine rezidencija za međusobno povezivanje kao silikonska ambalaža, ograničavajući njihovo usvajanje u računarskim aplikacijama.
Stakleni posredni slojevi dobili su značajan interes, posebno nakon nedavnog pokretanja Intelova lansiranja pakiranja testnog vozila na bazi stakla. Staklo nudi nekoliko prednosti, kao što su podesivi koeficijent termičke ekspanzije (CTE), visoke dimenzionalne stabilnosti, glatkih i ravnih površina i mogućnost podrške proizvodnji ploče, čineći ga obećavajućim kandidatom za posredničke slojeve s mogućnostima ožičenja s moćima. Međutim, osim tehničkih izazova glavni nedostatak staklenih posredničkih slojeva je nezreli ekosustav i trenutni nedostatak velikih proizvodnih kapaciteta. Kako se ekosistem sazreva i proizvodne mogućnosti poboljšavaju, tehnologije na bazi stakla u poluvodičkoj ambalaži mogu vidjeti daljnji rast i usvajanje.
U smislu 3D tehnologije ambalaže, hibridno vezanje HU-CU-a - manje postaje vodeća inovativna tehnologija. Ova napredna tehnika postiže trajne interkonekcije kombinirajući dielektrične materijale (poput SIO2) sa ugrađenim metalima (Cu). Cu-Cu hibridno vezivanje može postići razmak ispod 10 mikrona, obično u jednocifrenom mikronu, što predstavlja značajno poboljšanje preko tradicionalne tehnologije mikro-Bump-a, koja ima razmak od oko 40-50 mikrona. Prednosti hibridnog lijepljenja uključuju povećanu I / O, poboljšanu propusnost, poboljšana 3D vertikalna slaganja, bolju efikasnost snage i smanjene parazitske efekte i toplinske otpornosti zbog nepostojanja donjeg punjenja. Međutim, ova tehnologija je kompleksna za proizvodnju i ima veće troškove.
2.5D i 3D tehnologije ambalaže obuhvaćaju različite tehnike pakiranja. U 2.5D ambalaži, ovisno o izboru posredničkih materijala sloja, može se kategorizirati u silikonski, organski i stakleni slojeve zasnovane na čaše, kao što je prikazano na slici iznad. U 3D ambalaži, razvoj mikro-Bump tehnologije ima za cilj smanjenje razmaka dimenzija, ali danas usvajanjem hibridne tehnologije vezanja (izravna metoda CU-Cu veze) mogu se postići jednocifrene dimenzije razmaka, označavajući značajan napredak u polju.
** Ključni tehnološki trendovi za gledanje: **
1. ** Veća posrednička područja: ** Idtechex je prethodno predviđala da bi se zbog poteškoće silikonskih posredničkih slojeva veći od 3x reticle granica, 2.5D silicijumska rešenja mosta uskoro zamijenila silikonske posrednike kao primarni izbor za pakiranje HPC čipova. TSMC je glavni dobavljač od 2,5D silikonskih posrednika za NVIDIA i druge vodeće programere HPC-a poput Googlea i Amazona, a kompanija nedavno najavila masovnu proizvodnju Cowos_l sa 3,5x veličine mreže. Idtechex očekuje da se ovaj trend nastavi, sa daljnjim napretkom u svom izveštaju koji pokrivaju glavne igrače.
2. ** Pakovanje na nivou panela: ** Pakovanje na nivou na ploči postalo je značajan fokus, kao što je istaknuto na 2024 Tajvansku međunarodnu izložbu poluvodiča. Ova metoda ambalaže omogućava upotrebu većih posredničkih slojeva i pomaže u smanjenju troškova proizvodnje više paketa istovremeno. Uprkos potencijalu, izazovi poput upravljanja Warpage i dalje trebaju se riješiti. Njegova sve veća od značaja odražava rastuću potražnju za većim, ekonomičnijim posredničkim slojevima.
3. ** Stakleni posredni slojevi: ** Staklo se pojavljuje kao snažan kandidat za postizanje finog ožičenja, uporediv sa silicijum, s dodatnim prednostima kao što su podesiva CTE i veća pouzdanost. Stakleni posredni slojevi su također kompatibilni sa pakiranjem na ploči, nudeći potencijal za ožičenje visoke gustoće u upravljačima troškovi, čineći ga obećavajućim rješenjem za buduće tehnologije ambalaže.
4. ** HBM hibridno lijepljenje: ** 3D bakreni bakra (CU-CU) hibridni lepljenje je ključna tehnologija za postizanje ultra-sitnih vertikalnih međusobnih veza između čipsa. Ova tehnologija korištena je u raznim visokim servernim proizvodima, uključujući AMD EPYC za slagane SRAM i CPU, kao i mi300 serije za slaganje CPU / GPU blokova na I / O-u. Očekuje se da će hibridno vezivanje igrati ključnu ulogu u budućim napredovalima HBM-a, posebno za dramske hrpe koje prelaze 16-hi ili 20-hi slojeve.
5 ** Kofakovani optički uređaji (CPO): ** Uz rastuću potražnju za većem propoziv u protoku i efikasnost snage, optička interkonektivna tehnologija stekla je značajnu pažnju. Kofanzirani optički uređaji (CPO) postaju ključno rješenje za unapređenje I / O širine pojasa i smanjenje potrošnje energije. U odnosu na tradicionalni električni prijenos, optička komunikacija nudi nekoliko prednosti, uključujući donjeg prigušivanja signala na dugim udaljenostima, smanjenom osjetljivošću na krošnje i značajno povećana propusnost. Ove prednosti čine CPO idealan izbor za intenzivne podatke, energetski efikasne HPC sisteme.
** Ključna tržišta za gledanje: **
Osnovno tržište vozeći razvoj 2,5D i 3D pakiranje tehnologija nesumnjivo je sektor računala visokih performansi (HPC). Ove napredne metode ambalaže ključne su za prevazilaženje ograničenja Moorevog zakona, omogućavajući više tranzistora, pamćenja i međusobnih veza unutar jednog paketa. Razgradnja čipova također omogućava optimalno korištenje procesonih čvorova između različitih funkcionalnih blokova, poput razdvajanja I / O blokova od blokova obrade, daljnje efikasnosti.
Pored računarstva sa visokim performansama (HPC) očekuje se i druga tržišta postići rast kroz usvajanje naprednih tehnologija ambalaže. U 5G i 6G sektorima, inovacije poput ambalažnih antena i vrhunskog rješenja za čip oblikovat će budućnost arhitektura bežične pristupne mreže (RAN). Autonomna vozila će također imati koristi, jer ove tehnologije podržavaju integraciju senzornih apartmana i računarskih jedinica za obradu velikih količina podataka uz osiguravanje sigurnosti, pouzdanosti, kompaktnosti, moći i toplotnoj upravljanju i ekonomičnosti.
Potrošačka elektronika (uključujući pametne telefone, SmartWatches, AR / VR uređaje, računare i radne stanice) sve se više fokusiraju na obradu više podataka u manjim prostorima, uprkos većom naglasku na trošku. Napredna poluvodička ambalaža igrat će ključnu ulogu u ovom trendu, iako se metode pakiranja mogu razlikovati od onih koji se koriste u HPC-u.
Pošta: oktobar-07-2024