Poluvodičko pakiranje razvilo se od tradicionalnih 1D dizajna PCB-a do vrhunskog 3D hibridnog vezivanja na razini vafla. Ovaj napredak omogućava međusobno povezivanje razmaka u jednoznamenkastom mikronu, s propusnošću do 1000 GB/s, uz održavanje visoke energetske učinkovitosti. U jezgri naprednih tehnologija pakiranja poluvodiča su 2,5D pakiranje (gdje su komponente postavljene jedan pored drugog na posredni sloj) i 3D pakiranje (koje uključuje vertikalno slaganje aktivnih čipsa). Ove su tehnologije ključne za budućnost HPC sustava.
2.5D tehnologija pakiranja uključuje različite materijale za posredničke slojeve, svaki s vlastitim prednostima i nedostacima. Silikonski (SI) posrednički slojevi, uključujući potpuno pasivne silikonske vafre i lokalizirane silikonske mostove, poznati su po tome što pružaju najbolje mogućnosti ožičenja, što ih čini idealnim za računanje visokih performansi. Međutim, skupe su u pogledu materijala i proizvodnje i ograničenja lica u području pakiranja. Za ublažavanje ovih pitanja, upotreba lokaliziranih silikonskih mostova raste, strateški koristi silicij gdje je fina funkcionalnost kritična tijekom rješavanja ograničenja područja.
Organski posrednički slojevi, koji koriste oblikovanu plastiku, više su isplativiji alternativa silicijumu. Imaju nižu dielektričnu konstantu, što smanjuje kašnjenje RC -a u paketu. Unatoč tim prednostima, organski posrednički slojevi bore se za postizanje iste razine smanjenja značajki međusobno povezanosti kao pakiranje na bazi silicija, ograničavajući njihovo usvajanje u računalnim aplikacijama visokih performansi.
Stakleni posrednici slojevi su prikupili značajno zanimanje, posebno nakon nedavnog pokretanja pakiranja testnih vozila na bazi stakla. Glass nudi nekoliko prednosti, kao što je podesivi koeficijent toplinske ekspanzije (CTE), visoke dimenzijske stabilnosti, glatke i ravne površine i mogućnost podrške proizvodnji ploča, što ga čini obećavajućim kandidatom za posredničke slojeve s mogućnostima ožičenja usporedivim sa silicionom. Međutim, osim tehničkih izazova, glavni nedostatak staklenih posredničkih slojeva je nezreli ekosustav i trenutni nedostatak velikih proizvodnih kapaciteta. Kako se ekosustav sazrijeva i proizvodne mogućnosti poboljšavaju, tehnologije stakla u pakiranju poluvodiča mogu vidjeti daljnji rast i usvajanje.
U pogledu tehnologije 3D pakiranja, hibridno povezivanje bez udara CU-CU postaje vodeća inovativna tehnologija. Ova napredna tehnika postiže trajne međusobne veze kombinirajući dielektrične materijale (poput SiO2) s ugrađenim metalima (Cu). CU-CU hibridno vezivanje može postići razmake ispod 10 mikrona, obično u jednoznamenkastom mikronom, što predstavlja značajno poboljšanje u odnosu na tradicionalnu tehnologiju mikro-udaraca, koja ima razmake od oko 40-50 mikrona. Prednosti hibridnog vezivanja uključuju povećanu I/O, poboljšanu širinu pojasa, poboljšano 3D vertikalno slaganje, bolju učinkovitost energije i smanjene parazitske učinke i toplinski otpor zbog odsutnosti donjeg punjenja. Međutim, ova je tehnologija složena za proizvodnju i ima veće troškove.
2,5D i 3D tehnologije pakiranja obuhvaćaju različite tehnike pakiranja. U 2,5D pakiranju, ovisno o izboru materijala za posredničke slojeve, može se kategorizirati u silicijski, organski i staklene posredničke slojeve, kao što je prikazano na gornjoj slici. U 3D pakiranju, razvoj tehnologije mikro-udaraca ima za cilj smanjiti dimenzije razmaka, ali danas, usvajanjem hibridne tehnologije vezivanja (izravna metoda CU-CU-a), može se postići jednoznamenkaste dimenzije razmaka, što označava značajan napredak na terenu.
** Ključni tehnološki trendovi za gledanje: **
1. ** Veća područja posredničkog sloja: ** IdTeChex je ranije predviđao da će zbog poteškoće silicijskih posredničkih slojeva koji prelaze granicu veličine 3x veličine mrežice, 2,5D otopine silicijevog mosta uskoro će zamijeniti silikonske posredničke slojeve kao primarni izbor za pakiranje HPC čipova. TSMC je glavni dobavljač 2,5D silikonskih posredničkih slojeva za NVIDIA i ostalih vodećih programera HPC-a poput Googlea i Amazona, a tvrtka je nedavno najavila masovnu proizvodnju svoje prve generacije CowOS_L s 3,5X veličinom mrežice. IdTeChex očekuje da će se ovaj trend nastaviti, a daljnji napredak o kojem je riječ u svom izvješću koji pokriva glavne igrače.
2. ** Pakiranje na razini ploče: ** Pakiranje na razini ploče postalo je značajan fokus, kao što je istaknuto na izložbi 2024. Taiwan International Semiconductor. Ova metoda pakiranja omogućava upotrebu većih posredničkih slojeva i pomaže u smanjenju troškova stvaranjem više paketa istovremeno. Unatoč svom potencijalu, još uvijek treba riješiti izazove poput upravljanja Warpageom. Njegova sve veća istaknutost odražava rastuću potražnju za većim, ekonomičnijim posredničkim slojevima.
3. ** STACHENSKI SEDOVI: ** Staklo se pojavljuje kao snažan kandidatni materijal za postizanje finog ožičenja, usporediv sa silicijum, s dodatnim prednostima kao što su podesivi CTE i veća pouzdanost. Stakleni posrednički slojevi također su kompatibilni s pakiranjem na razini ploče, nudeći potencijal za ožičenje visoke gustoće uz upravljivije troškove, što ga čini obećavajućim rješenjem za buduće tehnologije pakiranja.
4. ** HBM hibridno vezivanje: ** 3D bakar-copper (Cu-CU) Hibridno vezivanje ključna je tehnologija za postizanje ultra-finih vertikalnih međusobnih veza između čipsa. Ova se tehnologija koristila u raznim proizvodima visokog poslužitelja, uključujući AMD EPYC za složene SRAM i CPU, kao i seriju MI300 za slaganje CPU/GPU blokova na I/O matricama. Očekuje se da će hibridno povezivanje igrati ključnu ulogu u budućem napretku HBM-a, posebno za DRAM hrpe veće od 16-HI ili 20-HI slojeva.
5. ** Supakirani optički uređaji (CPO): ** Uz rastuću potražnju za većom propusnošću podataka i učinkovitosti snage, optička tehnologija međusobnog povezivanja privukla je značajnu pažnju. Supakirani optički uređaji (CPO) postaju ključno rješenje za poboljšanje I/O širine pojasa i smanjenje potrošnje energije. U usporedbi s tradicionalnim električnim prijenosom, optička komunikacija nudi nekoliko prednosti, uključujući niže prigušivanje signala na dugim udaljenostima, smanjenu osjetljivost na presjek i značajno povećanu širinu pojasa. Ove prednosti čine CPO idealnim izborom za energetski učinkovite HPC sustave koji djeluju na intenzivno.
** Ključna tržišta za gledanje: **
Primarno tržište koje pokreće razvoj 2,5D i 3D tehnologija pakiranja nesumnjivo je sektor računarskog (HPC) visokih performansi. Ove napredne metode pakiranja ključne su za prevladavanje ograničenja Mooreovog zakona, što omogućava više tranzistora, memorije i međusobnih veza unutar jednog paketa. Dekompozicija čipova također omogućava optimalno korištenje procesnih čvorova između različitih funkcionalnih blokova, poput odvajanja I/O blokova od blokova za obradu, dodatno povećanje učinkovitosti.
Osim računarstva visokih performansi (HPC), očekuje se da će i druga tržišta postići rast usvajanjem naprednih tehnologija pakiranja. U sektoru 5G i 6G, inovacije poput pakiranja antena i vrhunskih rješenja čipova oblikovat će budućnost arhitektura bežične mreže (RAN). Autonomna vozila također će imati koristi, jer ove tehnologije podržavaju integraciju senzorskih apartmana i računalnih jedinica za obradu velikih količina podataka, istovremeno osiguravajući sigurnost, pouzdanost, kompaktnost, napajanje i toplinsko upravljanje i isplativost.
Potrošačka elektronika (uključujući pametne telefone, pametne satove, AR/VR uređaje, računala i radne stanice) sve su više usredotočena na obradu više podataka u manjim prostorima, unatoč većem naglasku na troškove. Napredna poluvodička ambalaža igrat će ključnu ulogu u ovom trendu, iako se metode pakiranja mogu razlikovati od onih koje se koriste u HPC -u.
Post Vrijeme: OCT-07-2024