Pusvadītāju iepakojums ir attīstījies no tradicionālajiem 1D PCB dizainparaugiem līdz vismodernākajai 3D hibrīda savienošanai vafeļu līmenī. Šis uzlabojums ļauj starpsavienojumu atstarpi vienciparu mikronu diapazonā ar joslas platumu līdz 1000 GB/s, vienlaikus saglabājot augstu energoefektivitāti. Progresīvo pusvadītāju iepakojuma tehnoloģiju pamatā ir 2,5D iepakojums (kur komponenti tiek novietoti blakus starpnieka slānim) un 3D iepakojums (kas ietver vertikāli sakraujošus aktīvās mikroshēmas). Šīs tehnoloģijas ir būtiskas HPC sistēmu nākotnei.
2.5D Iepakojuma tehnoloģija ir saistīta ar dažādiem starpnieku slāņa materiāliem, katram ir savas priekšrocības un trūkumi. Ir zināms, ka silīcija (SI) starpnieku slāņi, ieskaitot pilnīgi pasīvas silīcija vafeles un lokalizētus silīcija tiltu, nodrošina vislabākās elektroinstalācijas iespējas, padarot tās ideālas augstas veiktspējas skaitļošanai. Tomēr tie ir dārgi attiecībā uz materiāliem un ražošanu un sejas ierobežojumiem iepakojuma zonā. Lai mazinātu šos jautājumus, palielinās lokalizētu silīcija tiltu izmantošana, stratēģiski izmantojot silīcija, kur smalka funkcionalitāte ir kritiska, vienlaikus risinot teritorijas ierobežojumus.
Organiskie starpnieku slāņi, izmantojot ventilatoru veidotu plastmasu, ir rentablāka silīcija alternatīva. Viņiem ir zemāka dielektriskā konstante, kas samazina RC kavēšanos iepakojumā. Neskatoties uz šīm priekšrocībām, organiskie starpnieku slāņi cīnās, lai sasniegtu tāda paša līmeņa starpsavienojumu samazināšanu kā uz silīcija bāzes iepakojums, ierobežojot to ieviešanu augstas veiktspējas skaitļošanas lietojumprogrammās.
Stikla starpnieku slāņi ir radījuši ievērojamu interesi, it īpaši pēc Intel nesenās stikla bāzes testa transportlīdzekļu iepakojuma uzsākšanas. Stikls piedāvā vairākas priekšrocības, piemēram, regulējamu termiskās izplešanās koeficientu (CTE), augstas dimensijas stabilitāti, gludas un plakanas virsmas un spēja atbalstīt paneļu ražošanu, padarot to par daudzsološu kandidātu starpnieku slāņiem ar elektroinstalācijas iespējām, kas ir salīdzināmas ar silīciju. Tomēr, izņemot tehniskos izaicinājumus, stikla starpnieku slāņu galvenais trūkums ir nenobriedis ekosistēma un pašreizējais liela mēroga ražošanas jaudas trūkums. Tā kā ekosistēma nobriest un ražošanas iespējas uzlabojas, stikla balstītas tehnoloģijas pusvadītāju iesaiņojumā var redzēt turpmāku izaugsmi un pieņemšanu.
Runājot par 3D iepakojuma tehnoloģiju, Cu-Cu hibrīdu saikne bez sasituma kļūst par vadošo novatorisko tehnoloģiju. Šī uzlabotā tehnika sasniedz pastāvīgus savienojumus, apvienojot dielektriskos materiālus (piemēram, SiO2) ar iegultiem metāliem (Cu). Cu-CU hibrīda savienošana var sasniegt atstarpi zem 10 mikroniem, parasti vienciparu mikronu diapazonā, kas ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar tradicionālo mikro-bump tehnoloģiju, kuras atstarpes ir aptuveni 40-50 mikroni. Hibrīdu savienošanas priekšrocības ir palielināts I/O, uzlabots joslas platums, uzlabota 3D vertikāla sakraušana, labāka jaudas efektivitāte un samazināta parazīta iedarbība un termiskā pretestība, jo nav dibena pildījuma. Tomēr šī tehnoloģija ir sarežģīta ražošanai, un tai ir augstākas izmaksas.
2.5D un 3D iepakojuma tehnoloģijas ietver dažādas iepakojuma metodes. 2.5D iepakojumā, atkarībā no starpnieka slāņa materiālu izvēles, to var iedalīt uz silīcija bāzes, organiskiem un uz stikla bāzes starpnieku slāņiem, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā. 3D iepakojumā mikro-bump tehnoloģijas attīstības mērķis ir samazināt atstarpes izmērus, bet šodien, pieņemot hibrīdu savienošanas tehnoloģiju (tiešu Cu-Cu savienojuma metodi), var sasniegt vienciparu atstarpes izmērus, iezīmējot ievērojamu progresu šajā jomā.
** Galvenās tehnoloģiskās tendences skatīties: **
1. ** Lielāki starpposma slāņa laukumi: ** IdTechex iepriekš prognozēja, ka silīcija starpnieka slāņu grūtību dēļ, kas pārsniedz 3x tīklenes lieluma ierobežojumu, 2,5D silīcija tilta šķīdumi drīz aizstātu silīcija starpnieka slāņus kā galveno izvēli iepakojuma HPC mikroshēmām. TSMC ir galvenais 2,5D silīcija starpnieku slāņu piegādātājs NVIDIA un citiem vadošajiem HPC izstrādātājiem, piemēram, Google un Amazon, un uzņēmums nesen paziņoja par tā pirmās paaudzes Cowos_L masveida ražošanu ar 3,5x tīklenes izmēru. IdTechex sagaida, ka šī tendence turpināsies, ar turpmākiem sasniegumiem, kas apspriesti tā ziņojumā, kurā apskatīti galvenie dalībnieki.
2. ** Paneļa līmeņa iepakojums: ** Paneļa līmeņa iepakojums ir kļuvis par būtisku uzmanību, kā uzsvērts 2024. gada Taivānas starptautiskajā pusvadītāju izstādē. Šī iesaiņojuma metode ļauj izmantot lielākus starpnieku slāņus un palīdz samazināt izmaksas, vienlaikus ražojot vairāk paku. Neskatoties uz potenciālu, joprojām ir jārisina tādi izaicinājumi kā Warpage Management. Tā pieaugošā pamanāmība atspoguļo pieaugošo pieprasījumu pēc lielākiem, rentablākiem starpnieku slāņiem.
3. ** Stikla starpnieku slāņi: ** Stikls parādās kā spēcīgs kandidātu materiāls smalkas vadu iegūšanai, kas ir salīdzināma ar silīciju, ar papildu priekšrocībām, piemēram, regulējamu CTE un augstāku uzticamību. Stikla starpnieku slāņi ir saderīgi arī ar paneļu līmeņa iepakojumu, piedāvājot augstas blīvuma vadu potenciālu par pārvaldāmām izmaksām, padarot to par daudzsološu risinājumu turpmākajām iepakojuma tehnoloģijām.
4. ** HBM hibrīda savienošana: ** 3D vara-copper (Cu-Cu) hibrīda savienošana ir galvenā tehnoloģija, lai sasniegtu īpaši smalku piķa vertikālus savienojumus starp mikroshēmām. Šī tehnoloģija ir izmantota dažādos augstākās klases serveru produktos, ieskaitot AMD EPYC sakrautiem SRAM un CPU, kā arī MI300 sērijas CPU/GPU bloku sakraušanai I/O Dies. Paredzams, ka hibrīda saistīšanai būs izšķiroša loma turpmākajos HBM sasniegumos, it īpaši DRAM kaudzēm, kas pārsniedz 16-HI vai 20-HI slāņus.
5. ** Kopīgi iesaiņotas optiskās ierīces (CPO): ** Ar pieaugošo pieprasījumu pēc augstākas datu caurlaidspējas un enerģijas efektivitātes optiskā starpsavienojuma tehnoloģija ir ieguvusi ievērojamu uzmanību. Kopīgi iesaiņotas optiskās ierīces (CPO) kļūst par galveno risinājumu I/O joslas platuma uzlabošanai un enerģijas patēriņa samazināšanai. Salīdzinot ar tradicionālo elektrisko pārraidi, optiskā komunikācija piedāvā vairākas priekšrocības, ieskaitot zemāku signāla vājināšanos lielos attālumos, samazinātu šķērsruna jutīgumu un ievērojami palielinātu joslas platumu. Šīs priekšrocības padara CPO par ideālu izvēli datu intensīvām, energoefektīvām HPC sistēmām.
** Skatīties galvenos tirgus: **
Primārais tirgus, kas virza 2,5D un 3D iepakojuma tehnoloģiju attīstību, neapšaubāmi ir augstas veiktspējas skaitļošanas (HPC) nozare. Šīs uzlabotās iepakojuma metodes ir ļoti svarīgas, lai pārvarētu Mūra likuma ierobežojumus, ļaujot vienā iepakojumā vairāk tranzistoru, atmiņas un starpsavienojumu. Čipu sadalīšanās arī ļauj optimāli izmantot procesa mezglus starp dažādiem funkcionāliem blokiem, piemēram, atdalot I/O blokus no apstrādes blokiem, vēl vairāk uzlabojot efektivitāti.
Paredzams, ka papildus augstas veiktspējas skaitļošanai (HPC) arī citi tirgi sasniegs izaugsmi, pieņemot progresīvas iepakojuma tehnoloģijas. 5G un 6G sektorā tādi jauninājumi kā iesaiņojuma antenas un vismodernākās mikroshēmu risinājumi veidos bezvadu piekļuves tīkla (RAN) arhitektūru nākotni. Arī autonomie transportlīdzekļi būs ieguvumi, jo šīs tehnoloģijas atbalsta sensoru komplektu un skaitļošanas vienību integrāciju, lai apstrādātu lielu datu daudzumu, vienlaikus nodrošinot drošību, uzticamību, kompaktumu, jaudu un siltumapvienotus pārvaldību un rentabilitāti.
Patērētāju elektronika (ieskaitot viedtālruņus, viedpulksteņus, AR/VR ierīces, personālos datorus un darbstacijas) arvien vairāk koncentrējas uz vairāk datu apstrādi mazākās telpās, neskatoties uz lielāku uzsvaru uz izmaksām. Papildu pusvadītāju iepakojumam būs galvenā loma šajā tendencē, lai gan iepakojuma metodes var atšķirties no HPC izmantotajām.
Pasta laiks: oktobris-07-2024