Pembungkusan semikonduktor telah berkembang dari reka bentuk PCB 1D tradisional untuk ikatan hibrid 3D canggih di peringkat wafer. Kemajuan ini membolehkan jarak saling berkaitan dalam julat mikron tunggal, dengan jalur lebar sehingga 1000 GB/s, sambil mengekalkan kecekapan tenaga yang tinggi. Pada teras teknologi pembungkusan semikonduktor maju adalah pembungkusan 2.5D (di mana komponen diletakkan bersebelahan pada lapisan perantara) dan pembungkusan 3D (yang melibatkan vertikal menyusun kerepek aktif). Teknologi ini sangat penting untuk masa depan sistem HPC.
Teknologi pembungkusan 2.5D melibatkan pelbagai bahan lapisan perantara, masing -masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri. Lapisan perantara silikon (SI), termasuk wafer silikon pasif dan jambatan silikon setempat, dikenali kerana menyediakan keupayaan pendawaian terbaik, menjadikannya sesuai untuk pengkomputeran berprestasi tinggi. Walau bagaimanapun, mereka mahal dari segi bahan dan pembuatan dan batasan muka di kawasan pembungkusan. Untuk mengurangkan isu -isu ini, penggunaan jambatan silikon setempat semakin meningkat, secara strategik menggunakan silikon di mana fungsi halus adalah kritikal semasa menangani kekangan kawasan.
Lapisan perantara organik, menggunakan plastik yang dibentuk oleh kipas, adalah alternatif yang lebih kos efektif untuk silikon. Mereka mempunyai pemalar dielektrik yang lebih rendah, yang mengurangkan kelewatan RC dalam pakej. Walaupun kelebihan ini, lapisan perantara organik berjuang untuk mencapai tahap pengurangan ciri interkoneksi yang sama sebagai pembungkusan berasaskan silikon, mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi pengkomputeran berprestasi tinggi.
Lapisan perantara kaca telah mendapat minat yang besar, terutamanya berikutan pelancaran pembungkusan kenderaan ujian berasaskan kaca Intel. Kaca menawarkan beberapa kelebihan, seperti pekali laras pengembangan haba (CTE), kestabilan dimensi tinggi, permukaan licin dan rata, dan keupayaan untuk menyokong pembuatan panel, menjadikannya calon yang menjanjikan untuk lapisan perantara dengan keupayaan pendawaian yang setanding dengan silikon. Walau bagaimanapun, selain daripada cabaran teknikal, kelemahan utama lapisan perantara kaca adalah ekosistem yang tidak matang dan kekurangan kapasiti pengeluaran berskala besar. Memandangkan ekosistem matang dan keupayaan pengeluaran bertambah baik, teknologi berasaskan kaca dalam pembungkusan semikonduktor mungkin melihat pertumbuhan dan penggunaan selanjutnya.
Dari segi teknologi pembungkusan 3D, ikatan hibrid yang tidak berkesudahan Cu-Cu menjadi teknologi inovatif terkemuka. Teknik canggih ini mencapai interkoneksi kekal dengan menggabungkan bahan dielektrik (seperti SiO2) dengan logam tertanam (CU). Ikatan hibrid Cu-Cu dapat mencapai jarak di bawah 10 mikron, biasanya dalam julat mikron tunggal, yang mewakili peningkatan yang signifikan ke atas teknologi mikro-bump tradisional, yang mempunyai spacings sekitar 40-50 mikron. Kelebihan ikatan hibrid termasuk peningkatan I/O, lebar jalur yang dipertingkatkan, penumpukan menegak 3D yang lebih baik, kecekapan kuasa yang lebih baik, dan kesan parasit yang dikurangkan dan rintangan haba disebabkan oleh ketiadaan pengisian bawah. Walau bagaimanapun, teknologi ini adalah kompleks untuk menghasilkan dan mempunyai kos yang lebih tinggi.
Teknologi pembungkusan 2.5D dan 3D merangkumi pelbagai teknik pembungkusan. Dalam pembungkusan 2.5D, bergantung kepada pilihan bahan lapisan perantara, ia boleh dikategorikan ke dalam lapisan perantara berasaskan silikon, organik, dan berasaskan kaca, seperti yang ditunjukkan dalam angka di atas. Dalam pembungkusan 3D, pembangunan teknologi mikro-bump bertujuan untuk mengurangkan dimensi jarak, tetapi hari ini, dengan mengadopsi teknologi ikatan hibrid (kaedah sambungan Cu-Cu langsung), dimensi jarak satu digit dapat dicapai, menandakan kemajuan yang ketara dalam bidang.
** Trend teknologi utama untuk menonton: **
1. ** Kawasan lapisan perantara yang lebih besar: ** Idtechex sebelum ini meramalkan bahawa disebabkan oleh kesukaran lapisan perantara silikon melebihi had saiz reticle 3x, penyelesaian jambatan silikon 2.5D tidak lama lagi akan menggantikan lapisan perantara silikon sebagai pilihan utama untuk pembungkusan cip HPC. TSMC adalah pembekal utama lapisan perantara silikon 2.5D untuk NVIDIA dan pemaju HPC terkemuka lain seperti Google dan Amazon, dan syarikat itu baru-baru ini mengumumkan pengeluaran besar-besaran CowOS_L generasi pertama dengan saiz reticle 3.5x. Idtechex menjangkakan trend ini diteruskan, dengan kemajuan lanjut yang dibincangkan dalam laporannya yang meliputi pemain utama.
2. ** Pembungkusan peringkat panel: ** Pembungkusan peringkat panel telah menjadi tumpuan yang signifikan, seperti yang diserlahkan di Pameran Semikonduktor Antarabangsa Taiwan 2024. Kaedah pembungkusan ini membolehkan penggunaan lapisan perantara yang lebih besar dan membantu mengurangkan kos dengan menghasilkan lebih banyak pakej secara serentak. Walaupun potensinya, cabaran seperti pengurusan warpage masih perlu ditangani. Peningkatan yang semakin meningkat mencerminkan permintaan yang semakin meningkat untuk lapisan perantara yang lebih besar dan lebih kos efektif.
3. ** Lapisan Perantara Kaca: ** Kaca muncul sebagai bahan calon yang kuat untuk mencapai pendawaian halus, setanding dengan silikon, dengan kelebihan tambahan seperti CTE laras dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Lapisan perantara kaca juga serasi dengan pembungkusan peringkat panel, menawarkan potensi pendawaian berkepadatan tinggi pada kos yang lebih mudah diurus, menjadikannya penyelesaian yang menjanjikan untuk teknologi pembungkusan masa depan.
4. ** HBM Hibrid Ikatan: ** Ikatan hibrid tembaga tembaga 3D (Cu-Cu) adalah teknologi utama untuk mencapai hubungan tegak ultra-halus antara cip. Teknologi ini telah digunakan dalam pelbagai produk pelayan mewah, termasuk AMD EPYC untuk disusun SRAM dan CPU, serta siri MI300 untuk menyusun blok CPU/GPU pada I/O mati. Ikatan hibrid dijangka memainkan peranan penting dalam kemajuan HBM masa depan, terutamanya untuk susunan DRAM melebihi lapisan 16-Hi atau 20-Hi.
5. ** Peranti optik bersama-sama (CPO): ** Dengan permintaan yang semakin meningkat untuk melalui data yang lebih tinggi dan kecekapan kuasa, teknologi interkoneksi optik telah mendapat perhatian yang besar. Peranti optik bersama (CPO) menjadi penyelesaian utama untuk meningkatkan jalur lebar I/O dan mengurangkan penggunaan tenaga. Berbanding dengan transmisi elektrik tradisional, komunikasi optik menawarkan beberapa kelebihan, termasuk pelemahan isyarat yang lebih rendah ke atas jarak jauh, mengurangkan kepekaan crosstalk, dan lebar jalur yang meningkat dengan ketara. Kelebihan ini menjadikan CPO sebagai pilihan yang ideal untuk sistem HPC yang cekap dan cekap tenaga.
** Pasaran utama untuk menonton: **
Pasaran utama yang memacu pembangunan teknologi pembungkusan 2.5D dan 3D tidak diragukan lagi adalah sektor pengkomputeran berprestasi tinggi (HPC). Kaedah pembungkusan lanjutan ini adalah penting untuk mengatasi batasan undang -undang Moore, membolehkan lebih banyak transistor, ingatan, dan saling hubungan dalam satu pakej. Penguraian cip juga membolehkan penggunaan optimum nod proses antara blok berfungsi yang berbeza, seperti memisahkan blok I/O dari blok pemprosesan, meningkatkan kecekapan selanjutnya.
Sebagai tambahan kepada pengkomputeran berprestasi tinggi (HPC), pasaran lain juga dijangka mencapai pertumbuhan melalui penggunaan teknologi pembungkusan lanjutan. Dalam sektor 5G dan 6G, inovasi seperti antena pembungkusan dan penyelesaian cip canggih akan membentuk masa depan seni bina Rangkaian Akses Wireless (RAN). Kenderaan autonomi juga akan memberi manfaat, kerana teknologi ini menyokong integrasi suite sensor dan unit pengkomputeran untuk memproses sejumlah besar data sambil memastikan keselamatan, kebolehpercayaan, kekompakan, kuasa dan pengurusan terma, dan keberkesanan kos.
Elektronik pengguna (termasuk telefon pintar, smartwatches, peranti AR/VR, PC, dan stesen kerja) semakin tertumpu pada memproses lebih banyak data di ruang yang lebih kecil, walaupun penekanan yang lebih besar terhadap kos. Pembungkusan Semikonduktor Lanjutan akan memainkan peranan penting dalam trend ini, walaupun kaedah pembungkusan mungkin berbeza daripada yang digunakan dalam HPC.
Masa Post: Okt-07-2024