Ambalajul cu semiconductor a evoluat de la proiectele tradiționale de 1D PCB la lipirea hibridă 3D de ultimă oră la nivelul plafonului. Această avansare permite distanțarea interconectării în intervalul de micron cu o singură cifră, cu lățimi de bandă de până la 1000 GB/s, menținând în același timp o eficiență energetică ridicată. În centrul tehnologiilor avansate de ambalare cu semiconductor se află ambalajul 2.5D (unde componentele sunt așezate unul lângă altul pe un strat intermediar) și ambalaj 3D (care implică stivuirea verticală a cipurilor active). Aceste tehnologii sunt cruciale pentru viitorul sistemelor HPC.
Tehnologia de ambalare 2.5D implică diverse materiale cu strat intermediar, fiecare având propriile avantaje și dezavantaje. Straturile intermediare de siliciu (SI), inclusiv napolitane de siliciu complet pasive și poduri de siliciu localizate, sunt cunoscute pentru furnizarea celor mai fine capacități de cablare, ceea ce le face ideale pentru calcule performante. Cu toate acestea, acestea sunt costisitoare în ceea ce privește materialele și limitările de fabricație și față în zona de ambalare. Pentru a atenua aceste probleme, utilizarea podurilor de siliciu localizate este în creștere, utilizând strategic siliciu unde funcționalitatea fină este critică în timp ce abordează constrângerile de zonă.
Straturile intermediare organice, folosind materiale plastice modelate de ventilator, sunt o alternativă mai rentabilă la siliciu. Au o constantă dielectrică inferioară, care reduce întârzierea RC în pachet. În ciuda acestor avantaje, straturile intermediare organice se străduiesc să atingă același nivel de reducere a caracteristicilor de interconectare ca și ambalajele pe bază de siliciu, limitând adoptarea lor în aplicații de calcul performante.
Straturile intermediare din sticlă au obținut un interes semnificativ, în special în urma lansării recente a Intel a ambalajelor de vehicule de testare pe bază de sticlă. Sticla oferă mai multe avantaje, cum ar fi coeficientul reglabil de expansiune termică (CTE), stabilitate dimensională înaltă, suprafețe netede și plate și capacitatea de a sprijini fabricarea panoului, ceea ce îl face un candidat promițător pentru straturile intermediare cu capacități de cablare comparabile cu siliciul. Cu toate acestea, în afară de provocările tehnice, principalul dezavantaj al straturilor intermediare din sticlă este ecosistemul imatur și lipsa actuală a capacității de producție pe scară largă. Pe măsură ce ecosistemul se maturizează și capacitățile de producție se îmbunătățesc, tehnologiile bazate pe sticlă în ambalajele cu semiconductor pot vedea o creștere și adopție suplimentară.
În ceea ce privește tehnologia de ambalare 3D, legătura hibridă cu CU-CU fără bump-uri devine o tehnologie inovatoare de lider. Această tehnică avansată realizează interconectări permanente prin combinarea materialelor dielectrice (precum SiO2) cu metale încorporate (Cu). Lipirea hibridă Cu-Cu poate obține distanțe sub 10 microni, de obicei în gama de microni cu o singură cifră, reprezentând o îmbunătățire semnificativă față de tehnologia tradițională micro-bump, care are distanțe de aproximativ 40-50 microni. Avantajele legăturii hibride includ I/O crescut, lățimea de bandă îmbunătățită, stivuirea verticală 3D îmbunătățită, o eficiență mai bună a puterii și efectele parazite reduse și rezistența termică din cauza absenței umplerii de jos. Cu toate acestea, această tehnologie este complexă pentru fabricare și are costuri mai mari.
Tehnologiile de ambalare 2.5D și 3D cuprind diverse tehnici de ambalare. În ambalajele 2.5D, în funcție de alegerea materialelor cu straturi intermediare, acesta poate fi clasificat în straturi intermediar pe bază de siliciu, pe bază de siliciu, și pe bază de sticlă, așa cum se arată în figura de mai sus. În ambalajele 3D, dezvoltarea tehnologiei micro-BUMP își propune să reducă dimensiunile distanțării, dar astăzi, prin adoptarea tehnologiei de legare hibridă (o metodă directă de conexiune Cu-Cu), se poate realiza dimensiuni de distanțare cu o singură cifră, marcând progrese semnificative în domeniu.
** Tendințe tehnologice cheie de urmărit: **
1. ** Zonele de strat intermediar mai mari: ** IdTeCHEX a prezis anterior că, din cauza dificultății straturilor intermediare de siliciu care depășesc o limită de dimensiune a reticolului de 3x, soluțiile de pod de siliciu 2,5D ar înlocui în curând straturile intermediare de siliciu ca alegere principală pentru ambalarea cipurilor HPC de ambalare. TSMC este un furnizor major de straturi intermediare de siliciu 2.5D pentru NVIDIA și alți dezvoltatori HPC de top precum Google și Amazon, iar compania a anunțat recent producția în masă a cowos_l din prima generație cu o dimensiune de reticul de 3,5x. IdTeCHEX se așteaptă ca această tendință să continue, cu progrese suplimentare discutate în raportul său care acoperă jucătorii majori.
2. ** Ambalaj la nivel de panou: ** Ambalajul la nivel de panou a devenit un accent semnificativ, așa cum este evidențiat la Expoziția Internațională de Semiconductor din 2024 din Taiwan. Această metodă de ambalare permite utilizarea unor straturi intermediare mai mari și ajută la reducerea costurilor prin producerea mai multor pachete simultan. În ciuda potențialului său, trebuie să fie abordate provocări precum gestionarea paginilor de război. Proeminența sa din ce în ce mai mare reflectă cererea din ce în ce mai mare pentru straturi intermediare mai mari, mai rentabile.
3. ** Straturi intermediare din sticlă: ** Sticla apare ca un material puternic candidat pentru obținerea de cablare fină, comparabilă cu siliciul, cu avantaje suplimentare, cum ar fi CTE reglabil și o fiabilitate mai mare. Straturile intermediare din sticlă sunt, de asemenea, compatibile cu ambalajele la nivel de panou, oferind potențialul de cablare de înaltă densitate la costuri mai gestionabile, ceea ce îl face o soluție promițătoare pentru viitoarele tehnologii de ambalare.
4. ** Lipire hibridă HBM: ** 3D Copper-Copper (CU-CU) Lipirea hibridă este o tehnologie cheie pentru realizarea interconectărilor verticale verticale ultra-fine între cipuri. Această tehnologie a fost utilizată în diverse produse de server de înaltă calitate, inclusiv AMD EPYC pentru SRAM și CPU-uri stivuite, precum și seria MI300 pentru stivuirea blocurilor CPU/GPU pe Dies I/O. Se preconizează că legarea hibridă va juca un rol crucial în avansările viitoare ale HBM, în special pentru stivele DRAM care depășesc straturile de 16-Hi sau 20-HI.
5. ** Dispozitive optice ambalate (CPO): ** Odată cu cererea din ce în ce mai mare de randament mai mare de date și eficiență a energiei electrice, tehnologia de interconectare optică a obținut o atenție considerabilă. Dispozitivele optice ambalate (CPO) devin o soluție cheie pentru îmbunătățirea lățimii de bandă I/O și pentru reducerea consumului de energie. În comparație cu transmisia electrică tradițională, comunicarea optică oferă mai multe avantaje, incluzând atenuarea mai mică a semnalului pe distanțe lungi, sensibilitate redusă la crosstalk și a crescut semnificativ lățimea de bandă. Aceste avantaje fac din CPO o alegere ideală pentru sistemele HPC intensive de date, consistente din punct de vedere energetic.
** Piețele cheie de urmărit: **
Piața principală care determină dezvoltarea tehnologiilor de ambalare 2,5D și 3D este, fără îndoială, sectorul de calcul de înaltă performanță (HPC). Aceste metode avansate de ambalare sunt cruciale pentru depășirea limitărilor legii lui Moore, permițând mai multe tranzistoare, memorie și interconectări într -un singur pachet. Descompunerea cipurilor permite, de asemenea, utilizarea optimă a nodurilor de proces între diferite blocuri funcționale, cum ar fi separarea blocurilor de I/O de blocurile de procesare, îmbunătățirea în continuare a eficienței.
În plus față de calcularea performanței de înaltă performanță (HPC), alte piețe sunt de asemenea așteptate să obțină creșterea prin adoptarea tehnologiilor avansate de ambalare. În sectoarele 5G și 6G, inovațiile precum antenele de ambalare și soluțiile de cipuri de ultimă oră vor modela viitorul arhitecturilor rețelei de acces wireless (RAN). Vehiculele autonome vor beneficia, de asemenea,, deoarece aceste tehnologii susțin integrarea apartamentelor senzorilor și a unităților de calcul pentru a prelucra cantități mari de date, asigurând în același timp siguranță, fiabilitate, compactitate, putere și gestionare termică și rentabilitate.
Electronica de consum (inclusiv smartphone -uri, ceasuri inteligente, dispozitive AR/VR, PC -uri și stații de lucru) sunt concentrate din ce în ce mai mult pe procesarea mai multor date în spații mai mici, în ciuda unui accent mai mare pe costuri. Ambalajul avansat cu semiconductor va juca un rol cheie în această tendință, deși metodele de ambalare pot diferi de cele utilizate în HPC.
Timpul post: 07-2024 oct