Polprevodniška embalaža se je razvila od tradicionalnih 1D modelov PCB do vrhunske 3D hibridne vezi na ravni rezin. To napredovanje omogoča medsebojno povezovanje razmika v enomestnem območju mikronov s pasovno širino do 1000 GB/s, hkrati pa ohranja visoko energetsko učinkovitost. V jedru naprednih tehnologij za polprevodniške embalaže so 2,5D embalaža (kjer so komponente postavljene drug ob drugem na vmesni plasti) in 3D embalaže (ki vključuje navpično zlaganje aktivnih čipov). Te tehnologije so ključne za prihodnost sistemov HPC.
2,5D tehnologija embalaže vključuje različne materiale vmesnih plasti, od katerih ima vsaka svoje prednosti in slabosti. Vmesni sloji silicijevih (SI), vključno s popolnoma pasivnimi silikonskimi rezinami in lokaliziranimi silikonskimi mostovi, so znani po zagotavljanju najboljših zmogljivosti ožičenja, zaradi česar so idealni za visoko zmogljivo računalništvo. Vendar so drage glede na materiale in proizvodnjo in omejitve obrazov v embalažnem prostoru. Za ublažitev teh vprašanj se uporaba lokaliziranih silicijevih mostov povečuje in strateško uporablja silicij, kjer je dobra funkcionalnost kritična, hkrati pa obravnava omejitve na območju.
Organske posredniške plasti, ki uporabljajo plastiko z navijaško oblikovano plastiko, so stroškovno učinkovitejša alternativa siliciju. Imajo nižjo dielektrično konstanto, ki v paketu zmanjša zamudo RC. Kljub tem prednostim se organske posredniške plasti borijo za doseganje enake stopnje zmanjšanja funkcij medsebojne povezave kot embalaža na osnovi silicija, kar omejuje njihovo sprejetje v visokozmogljivih računalniških aplikacijah.
Steklene posredniške plasti so močno zanimale, zlasti po Intelovi nedavni lansiranju steklene embalaže za testna vozila. Glass ponuja več prednosti, kot so nastavljivi koeficient toplotne ekspanzije (CTE), stabilnost z visoko dimenzijo, gladke in ravne površine ter sposobnost podpornega proizvodnje plošč, zaradi česar je obetaven kandidat za posredniške plasti z zmogljivostmi ožičenja, ki je primerljiva s silicijanom. Vendar pa je poleg tehničnih izzivov glavna pomanjkljivost steklenih posredniških plasti nezreli ekosistem in trenutno pomanjkanje obsežne proizvodne zmogljivosti. Ko se ekosistem zore in proizvodne zmogljivosti izboljšujejo, lahko tehnologije na podlagi stekla v embalaži polprevodnikov opazijo nadaljnjo rast in sprejetje.
Kar zadeva tehnologijo 3D embalaže, hibridna vez, ki ni v Bump, ne daje vodilna inovativna tehnologija. Ta napredna tehnika dosega trajne medsebojne povezave s kombiniranjem dielektričnih materialov (kot je SIO2) z vgrajenimi kovinami (CU). Hibridna vez Cu-Cu lahko doseže razmike pod 10 mikronov, običajno v enomestnem območju mikronov, kar predstavlja znatno izboljšanje v primerjavi s tradicionalno tehnologijo mikro-udarcev, ki ima razmik približno 40-50 mikronov. Prednosti hibridnega vezanja vključujejo povečano V/I, izboljšano pasovno širino, izboljšano 3D navpično zlaganje, boljšo učinkovitost moči in zmanjšano parazitsko učinke in toplotno odpornost zaradi odsotnosti polnjenja na dnu. Vendar je ta tehnologija zapletena za proizvodnjo in ima večje stroške.
2,5D in 3D embalažne tehnologije zajemajo različne tehnike embalaže. V 2,5D embalaži, odvisno od izbire materialov vmesnih plasti, jo lahko razvrstimo v silicijeve, organske in na steklo na osnovi vmesnih plasti, kot je prikazano na zgornji sliki. V 3D embalaži je namen razvoja tehnologije mikro-udarcev zmanjšati dimenzije razmika, danes pa lahko s sprejetjem hibridne tehnologije vezanja (neposredna metoda povezave Cu-CU) dosežemo enomestne dimenzije razmika, kar označuje pomemben napredek na tem področju.
** Ključni tehnološki trendi za gledanje: **
1. ** Večja območja vmesnih plasti: ** IDTECHEX je predhodno predvideval, da bi zaradi težav silicijevih vmesnih plasti presegale mejo velikosti 3 -kratne mreže, 2,5D raztopine silicijevega mostu bi kmalu nadomestile silicijeve vmesne plasti kot glavno izbiro za pakiranje HPC čipov. TSMC je glavni dobavitelj 2,5D silicijevih posredniških slojev za NVIDIA in druge vodilne razvijalce HPC, kot sta Google in Amazon, podjetje pa je pred kratkim objavilo množično proizvodnjo svoje prve generacije CowOS_L z velikostjo 3,5-kratne mreže. Idtechex pričakuje, da se bo ta trend nadaljeval, z nadaljnjim napredkom, ki je bil obravnavan v svojem poročilu, ki zajema glavne akterje.
2. ** Embalaža na ravni plošče: ** Embalaža na ravni plošče je postala pomemben poudarek, kot je bilo poudarjeno na mednarodni razstavi za polprevodniško razstavo leta 2024. Ta metoda embalaže omogoča uporabo večjih posredniških plasti in pomaga zmanjšati stroške s proizvodnjo več paketov hkrati. Kljub svojemu potencialu je treba še vedno reševati izzive, kot je upravljanje Warpagea. Njegova vse večja pomembnost odraža naraščajoče povpraševanje po večjih, stroškovno učinkovitejših posredniških plasteh.
3. ** Steklene posredniške plasti: ** Steklo se pojavlja kot močan kandidatni material za doseganje finega ožičenja, primerljivega s silicijem, z dodatnimi prednosti, kot sta nastavljiva CTE in večja zanesljivost. Steklene posredniške plasti so tudi združljive s paketo na plošči, ki ponujajo potencial za ožičenje visoke gostote z bolj obvladljivimi stroški, zaradi česar je obetavna rešitev za prihodnje tehnologije embalaže.
4. ** HBM Hibridna vezava: ** 3D bakrena-bakrena (Cu-Cu) Hibridna vez je ključna tehnologija za doseganje navpičnih medsebojnih povezav ultra fine nagib med čipi. Ta tehnologija je bila uporabljena v različnih strežniških izdelkih višjega cenovnega razreda, vključno z AMD EPYC za zložene SRAM in CPU, kot tudi v seriji MI300 za zlaganje blokov CPU/GPU na V/I matrice. Pričakuje se, da bo hibridna vezava igrala ključno vlogo pri prihodnjih napredkih HBM, zlasti za dramske skladbe, ki presegajo 16-hi ali 20-hi.
5. ** Skupine optične naprave (CPO): ** Z naraščajočim povpraševanjem po večji pretočni podatkovni pretoki in učinkovitosti električne energije je optična tehnologija medsebojne povezave pridobila veliko pozornosti. Optične naprave s sočakami (CPO) postajajo ključna rešitev za izboljšanje pasovne širine I/O in zmanjšanje porabe energije. V primerjavi s tradicionalnim električnim prenosom nudi optična komunikacija več prednosti, vključno z nižjo slabljenje signala na dolge razdalje, zmanjšano občutljivostjo za križanje in znatno povečano pasovno širino. Te prednosti omogočajo, da CPO idealna izbira za podatkovno intenzivne, energetsko učinkovite HPC sisteme.
** Ključni trgi za ogled: **
Primarni trg, ki temelji na razvoju tehnologij 2,5D in 3D embalaže, je nedvomno visokozmogljiv računalniški sektor (HPC). Te napredne metode embalaže so ključne za premagovanje omejitev Mooreovega zakona, ki omogočajo več tranzistorjev, pomnilnika in medsebojnih povezav znotraj enega samega paketa. Razgradnja čipov omogoča tudi optimalno uporabo procesnih vozlišč med različnimi funkcionalnimi bloki, na primer ločevanje V/I blokov od blokov obdelave, kar nadaljnjo povečanje učinkovitosti.
Poleg visokozmogljivega računalništva (HPC) naj bi tudi drugi trgi dosegli rast s sprejetjem naprednih embalažnih tehnologij. V sektorju 5G in 6G bodo inovacije, kot so embalažne antene in vrhunske rešitve čipov, oblikovale prihodnost arhitektur brezžičnega dostopa (RAN). Tudi avtonomna vozila bodo koristila, saj te tehnologije podpirajo integracijo senzorskih paketov in računalniških enot za obdelavo velikih količin podatkov, hkrati pa zagotavljajo varnost, zanesljivost, kompaktnost, moč in toplotno upravljanje ter stroškovno učinkovitost.
Potrošniška elektronika (vključno s pametnimi telefoni, pametnimi urami, AR/VR naprav, osebnimi računalniki in delovnimi postajami) je kljub večjemu poudarku na stroških vse bolj osredotočena na obdelavo več podatkov v manjših prostorih. Napredna polprevodniška embalaža bo imela ključno vlogo pri tem trendu, čeprav se metode embalaže lahko razlikujejo od metod, ki se uporabljajo v HPC.
Čas objave: oktober-07-2024