Паўправадніковая ўпакоўка ператварылася ад традыцыйных 1D-канструкцый PCB да перадавой 3D-гібрыднай сувязі на ўзроўні пласцін. Гэты прасоўванне дазваляе ўзаемазвязаць прамежак у адназначным дыяпазоне мікраронных, з прапускной здольнасцю да 1000 ГБ/с, захоўваючы пры гэтым высокую энергаэфектыўнасць. У аснове перадавых тэхналогій упакоўкі паўправаднікоў - 2,5D ўпакоўкі (дзе кампаненты размяшчаюцца побач на прамежкавым пласце) і 3D -ўпакоўку (якая ўключае ў сябе вертыкальныя ўкладкі актыўных чыпаў). Гэтыя тэхналогіі маюць вырашальнае значэнне для будучыні сістэм HPC.
Тэхналогія ўпакоўкі 2.5D прадугледжвае розныя матэрыялы для пасрэднікаў, кожны з якіх мае свае перавагі і недахопы. Смешныя пласты крэмнію (SI), у тым ліку цалкам пасіўныя крэмніевыя пласціны і лакалізаваныя крэмніевыя масты, вядомыя тым, што забяспечваюць найлепшыя магчымасці праводкі, што робіць іх ідэальнымі для высокапрадукцыйных вылічэнняў. Аднак яны дарагія з пункту гледжання матэрыялаў і вытворчасці і абмежаваннямі асобы ў зоне ўпакоўкі. Каб змякчыць гэтыя праблемы, выкарыстанне лакалізаваных крэмніевых мастоў павялічваецца, стратэгічна выкарыстоўваючы крэмній, дзе дробная функцыянальнасць мае вырашальнае значэнне пры вырашэнні абмежаванняў плошчы.
Арганічныя пасярэднікі пласты з выкарыстаннем вентылятараў, якія выліваюцца, з'яўляюцца больш эканамічнай альтэрнатывай крэмнію. У іх ёсць меншая дыэлектрычная канстанта, што памяншае затрымку RC ў пакеце. Нягледзячы на гэтыя перавагі, арганічныя пасярэднікі пласты змагаюцца за дасягненне таго ж ўзроўню зніжэння функцый узаемасувязі, што і ўпакоўка на аснове крэмнію, абмяжоўваючы іх прыняцце ў высокапрадукцыйных вылічальных прыкладаннях.
Пласты для шкляных пасрэднікаў выклікалі значную цікавасць, асабліва пасля нядаўняга запуску ўпакоўкі на аснове шкляных аўтамабіляў на аснове шкла. Шкло прапануе некалькі пераваг, такіх як рэгуляваны каэфіцыент цеплавога пашырэння (CTE), стабільнасць высокай памераў, гладкія і плоскія паверхні, а таксама магчымасць падтрымкі вытворчасці панэляў, што робіць яго перспектыўным кандыдатам на пасярэднікі з магчымасцямі праводкі, супастаўныя з крэмніем. Аднак, акрамя тэхнічных праблем, галоўным недахопам прамежкавых слаёў шклянкі з'яўляецца няспелая экасістэма і сучасная адсутнасць маштабнай вытворчай магутнасці. Па меры таго, як экасістэма старэе і магчымасці вытворчасці, тэхналогіі на аснове шкла ў паўправадніковай упакоўцы могуць убачыць далейшы рост і ўсынаўленне.
З пункту гледжання 3D-тэхналогіі ўпакоўкі, гібрыдная сувязь без Bu-CU становіцца вядучай інавацыйнай тэхналогіяй. Гэтая перадавая методыка дасягае пастаянных узаемасувязі, спалучаючы дыэлектрычныя матэрыялы (напрыклад, SIO2) з убудаванымі металамі (Cu). Гібрыдная сувязь CU-CU можа дасягнуць прамежак ніжэй за 10 мкм, як правіла, у адназначным дыяпазоне мікрон, што ўяўляе сабой значнае паляпшэнне ў параўнанні з традыцыйнымі тэхналогіямі мікра-бамп, якая мае прабелы каля 40-50 мкм. Перавагі гібрыднай сувязі ўключаюць у сябе павелічэнне ўводу/выводу, павышаную прапускную здольнасць, паляпшэнне 3D -вертыкальнай укладкі, лепшую эфектыўнасць электраэнергіі і зніжэнне паразітычных эфектаў і цеплавы супраціў з -за адсутнасці напаўнення ніжняга. Аднак гэтая тэхналогія складаная для вырабу і мае больш высокія выдаткі.
2,5D і 3D -тэхналогіі ўпакоўкі ахопліваюць розныя метады ўпакоўкі. У 2,5D ўпакоўцы, у залежнасці ад выбару матэрыялаў пасярэдніка, яна можа быць аднесена да класіфікацыі, на аснове крэмнію, арганічных і шкляных пасрэднікаў, як паказана на малюнку вышэй. У 3D-ўпакоўцы распрацоўка тэхналогіі мікра-бамп накіравана на зніжэнне вымярэнняў інтэрвалу, але сёння, прыняўшы тэхналогію гібрыднай сувязі (непасрэдны метад злучэння Cu-CU), можна дасягнуць адназначных вымярэнняў прамежку, што адзначае значны прагрэс у гэтай галіне.
** Ключавыя тэхналагічныя тэндэнцыі для прагляду: **
1. TSMC з'яўляецца галоўным пастаўшчыком 2,5-га класавых пластоў Silicon для NVIDIA і іншых вядучых распрацоўшчыкаў HPC, такіх як Google і Amazon, і кампанія нядаўна абвясціла аб масавай вытворчасці свайго першага пакалення Cowos_L з памерам 3,5-разовай сеткі. Idtechex чакае, што гэтая тэндэнцыя працягнецца, і далейшыя поспехі абмяркоўваюцца ў сваім дакладзе, які ахоплівае асноўных гульцоў.
2. Гэты метад упакоўкі дазваляе выкарыстоўваць вялікія пасярэднікі пласты і дапамагае знізіць выдаткі, вырабляючы больш пакетаў адначасова. Нягледзячы на свой патэнцыял, такія праблемы, як кіраванне Warpage, усё яшчэ трэба вырашаць. Яго павелічэнне вядомасці адлюстроўвае рост попыту на вялікія, больш эканамічна эфектыўныя пасярэднікі.
3. ** Шкляныя прамежкавыя пласты: ** Шкло з'яўляецца моцным матэрыялам для кандыдата для дасягнення дробнай праводкі, супастаўнай з крэмніем, з дадатковымі перавагамі, такімі як рэгуляваны CTE і больш высокая надзейнасць. Пласты для шкляных пасрэднікаў таксама сумяшчальныя з упакоўкай на панэлі, што прапануе патэнцыял для праводкі высокай шчыльнасці пры больш кіраваных выдатках, што робіць яго перспектыўным рашэннем для будучых тэхналогій упакоўкі.
4. ** Гібрыдная сувязь HBM: ** Гібрыдная сувязь 3D-меднай (CU-CU) з'яўляецца ключавой тэхналогіяй для дасягнення звышмоцкіх вертыкальных узаемасувязі паміж чыпамі. Гэтая тэхналогія выкарыстоўваецца ў розных прадуктах высокага класа сервера, у тым ліку AMD EPYC для складаных SRAM і працэсараў, а таксама ў серыі MI300 для ўкладвання блокаў працэсара/графічнага працэсара на штампах уводу/выводу. Чакаецца, што гібрыдныя злучэнні будуць гуляць вырашальную ролю ў будучых дасягненнях HBM, асабліва для стэкаў DRAM, якія перавышаюць пласты 16-hi або 20-HI.
5. ** Аптычныя прылады (CPO): ** З ростам попыту на павышэнне прапускной здольнасці і эфектыўнасці электраэнергіі, тэхналогія аптычнага злучэння атрымала значную ўвагу. Аптычныя прылады (CPO) становяцца ключавым рашэннем для паляпшэння прапускной здольнасці ўводу/выводу і зніжэння спажывання энергіі. У параўнанні з традыцыйнай электрычнай перадачай, аптычная сувязь прапануе некалькі пераваг, уключаючы зніжэнне паслаблення сігналу на вялікія адлегласці, зніжэнне адчувальнасці да перакрыжавання і значна павялічваецца прапускная здольнасць. Гэтыя перавагі робяць CPO ідэальным выбарам для інтэнсіўных дадзеных, энергаэфектыўных сістэм HPC.
** Ключавыя рынкі для прагляду: **
Першасны рынак, які абумоўлівае распрацоўку тэхналогій упакоўкі 2.5D і 3D, несумненна, з'яўляецца высокапрадукцыйным вылічальным (HPC). Гэтыя ўдасканаленыя метады ўпакоўкі маюць вырашальнае значэнне для пераадолення абмежаванняў закона Мура, што дазваляе больш транзістараў, памяці і ўзаемасувязі ў адным пакеце. Раскладанне чыпаў таксама дазваляе аптымальна выкарыстоўваць вузлы працэсаў паміж рознымі функцыянальнымі блокамі, напрыклад, аддзяленнем блокаў уводу/выводу ад блокаў апрацоўкі, далейшай эфектыўнасці.
У дадатак да высокапрадукцыйных вылічэнняў (HPC), чакаецца, што іншыя рынкі дасягнуць росту за кошт прыняцця перадавых тэхналогій упакоўкі. У сектарах 5G і 6G, такія новаўвядзенні, як упаковачныя антэны і перадавыя рашэнні для чыпаў, будуць фарміраваць будучыню архітэктуры бесправадной сеткі доступу (RAN). Аўтаномныя транспартныя сродкі таксама прынясуць карысць, паколькі гэтыя тэхналогіі падтрымліваюць інтэграцыю датчыкаў і вылічальных блокаў для апрацоўкі вялікай колькасці дадзеных, забяспечваючы бяспеку, надзейнасць, кампактнасць, магутнасць і цеплавое кіраванне і эканамічная эфектыўнасць.
Спажывецкая электроніка (уключаючы смартфоны, смарт -гадзіннікі, прылады AR/VR, ПК і працоўныя станцыі) усё часцей засяроджваюцца на апрацоўцы больш дадзеных у меншых прасторах, нягледзячы на большы акцэнт на кошце. Пашыраны паўправадніковая ўпакоўка будзе гуляць ключавую ролю ў гэтай тэндэнцыі, хоць метады ўпакоўкі могуць адрознівацца ад тых, якія выкарыстоўваюцца ў HPC.
Час паведамлення: кастрычнік-07-2024