Полупроводничкиот пакување еволуираше од традиционалните 1Д PCB дизајни до врвно 3Д хибридно сврзување на ниво на нафта. Овој напредок овозможува интерконекција на растојание во едноцифрен опсег на микрони, со ширина на опсег до 1000 GB/s, додека одржува висока енергетска ефикасност. Во јадрото на напредните технологии за пакување на полупроводници се 2,5D амбалажа (каде компонентите се поставени рамо до рамо на посредник) и 3Д пакување (што вклучува вертикално редење активни чипови). Овие технологии се клучни за иднината на HPC системите.
2.5D технологија за пакување вклучува различни материјали за посреднички слоеви, секоја со свои предности и недостатоци. Силиконските (SI) посреднички слоеви, вклучително и целосно пасивни силиконски нафора и локализирани силиконски мостови, се познати по тоа што ги обезбедуваат најдобрите можности за жици, што ги прави идеални за компјутери со високи перформанси. Сепак, тие се скапи во однос на материјалите и производството и ограничувањата на лицето во областа на пакувањето. За да се ублажат овие проблеми, употребата на локализирани силиконски мостови се зголемува, стратешки користејќи силикон каде фината функционалност е клучна додека се однесува на ограничувањата во областа.
Органските посреднички слоеви, користејќи пластика со обликувани вентилатори, се поекономична алтернатива на силикон. Тие имаат помала диелектрична константа, што го намалува одложувањето на РЦ во пакетот. И покрај овие предности, органските посреднички слоеви се борат да го постигнат истото ниво на намалување на карактеристиките на интерконекција како пакувањето базирана на силикон, ограничувајќи го нивното усвојување во компјутерските апликации со високи перформанси.
Стаклените посреднички слоеви добија значителен интерес, особено по неодамнешното лансирање на Intel на пакувањето за тестирање на возила засновани на стакло. Стаклото нуди неколку предности, како што е прилагодлив коефициент на термичка експанзија (CTE), висока димензионална стабилност, мазни и рамни површини и можност за поддршка на производство на панели, што го прави ветувачки кандидат за посреднички слоеви со способности за жици споредливи со силикон. Сепак, настрана од техничките предизвици, главниот недостаток на стаклените посреднички слоеви е незрелиот екосистем и сегашниот недостаток на голем капацитет на производство. Бидејќи екосистемот созрева и производните способности се подобруваат, технологиите засновани на стакло во пакувањето на полупроводници може да забележат понатамошен раст и усвојување.
Во однос на технологијата за 3Д пакување, хибридното поврзување со помалку од супа на Cu-Cu станува водечка иновативна технологија. Оваа напредна техника постигнува постојани интерконекции со комбинирање на диелектрични материјали (како SiO2) со вградени метали (CU). Хибридното сврзување Cu-Cu може да постигне растојанија под 10 микрони, обично во едноцифрен опсег на микрони, што претставува значително подобрување во однос на традиционалната технологија за микро-пумпа, која има растојанија од околу 40-50 микрони. Предностите на хибридното сврзување вклучуваат зголемен I/O, засилен ширина на опсег, подобрено 3Д вертикално редење, подобра ефикасност на електрична енергија и намалена паразитски ефекти и термичка отпорност како резултат на отсуство на пополнување на дното. Сепак, оваа технологија е сложена за производство и има повисоки трошоци.
2.5D и 3Д технологии за пакување опфаќаат различни техники на пакување. Во 2,5Д пакување, во зависност од изборот на материјали за посреднички слоеви, може да се категоризира во посреднички слоеви засновани на силициум, органски и стакло, како што е прикажано на сликата погоре. Во 3Д пакување, развојот на микро-пумпа технологија има за цел да ги намали димензиите на растојанието, но денес, со усвојување на хибридна технологија за врзување (директен метод за поврзување Cu-Cu), може да се постигнат едноцифрени димензии на растојание, означувајќи значителен напредок во полето.
** Клучни технолошки трендови за гледање: **
1. TSMC е главен снабдувач на 2,5D силиконски посреднички слоеви за NVIDIA и други водечки развивачи на HPC како Google и Amazon, а компанијата неодамна најави масовно производство на својата прва генерација Cowos_L со големина на ретикула од 3,5x. IDTechex очекува овој тренд да продолжи, со понатамошни достигнувања дискутирани во неговиот извештај што ги опфаќа главните играчи.
2. Овој метод на пакување овозможува употреба на поголеми посреднички слоеви и помага во намалување на трошоците со производство на повеќе пакувања истовремено. И покрај неговиот потенцијал, треба да се решат предизвиците како што е управувањето со Warpage. Неговата зголемена важност ја одразува зголемената побарувачка за поголеми, поекономични посреднички слоеви.
3. Стаклените посреднички слоеви се исто така компатибилни со пакувањето на ниво на панел, нудејќи потенцијал за жици со висока густина на податливи трошоци, што го прави ветувачко решение за идните технологии за пакување.
4. Оваа технологија се користи во разни производи со високи сервери, вклучително и AMD EPYC за наредени SRAM и CPU, како и во серијата MI300 за редење на блокови на процесорот/графичкиот процесор на I/O умира. Хибридното сврзување се очекува да игра клучна улога во идните достигнувања на HBM, особено за магацините со драма кои надминуваат слоеви од 16-HI или 20-HI.
5. Ко-спакуваните оптички уреди (CPO) стануваат клучно решение за подобрување на широчината на опсегот I/O и намалувањето на потрошувачката на енергија. Во споредба со традиционалниот електричен пренос, оптичката комуникација нуди неколку предности, вклучително и пониско слабеење на сигналот на долги растојанија, намалена чувствителност на крстосница и значително зголемена ширина на опсег. Овие предности го прават CPO идеален избор за системи за HPC-интензивни со податоци, енергетски ефикасни.
** Клучни пазари за гледање: **
Примарниот пазар што го придвижува развојот на 2,5D и 3Д технологии за пакување е несомнено секторот за компјутерски високи перформанси (HPC). Овие напредни методи за пакување се клучни за надминување на ограничувањата на законот на Мур, овозможувајќи повеќе транзистори, меморија и интерконекции во рамките на еден пакет. Распаѓањето на чиповите исто така овозможува оптимално искористување на процесните јазли помеѓу различни функционални блокови, како што се одвојување на I/O блокови од блокови за обработка, понатамошно подобрување на ефикасноста.
Покрај компјутерите со високи перформанси (HPC), на другите пазари се очекува и да постигнат раст преку усвојување на напредни технологии за пакување. Во секторите 5G и 6G, иновациите како што се антени за пакување и врвни решенија за чипови ќе ја обликуваат иднината на архитектурите за безжична пристапна мрежа (RAN). Автономните возила, исто така, ќе имаат корист, бидејќи овие технологии ја поддржуваат интеграцијата на сензорите и компјутерските единици за обработка на големи количини на податоци, истовремено обезбедувајќи безбедност, сигурност, компактност, моќ и термичко управување и економичност.
Електрониката на потрошувачи (вклучувајќи паметни телефони, паметни часовници, уреди AR/VR, компјутери и работни станици) се повеќе се фокусираат на обработка на повеќе податоци на помали простори, и покрај поголем акцент на трошоците. Напредното пакување на полупроводници ќе игра клучна улога во овој тренд, иако методите за пакување може да се разликуваат од оние што се користат во HPC.
Време на објавување: Октомври-07-2024