Halvlederemballage har udviklet sig fra traditionelle 1D PCB-design til banebrydende 3D-hybridbinding på skiveniveau. Denne fremskridt tillader sammenkoblingsafstand i det enkeltcifrede mikronområde med båndbredder på op til 1000 GB/s, mens den opretholder høj energieffektivitet. Kernen i avancerede halvlederemballage -teknologier er 2,5D -emballage (hvor komponenter er placeret side om side på et formidlingslag) og 3D -emballage (som involverer lodret stabling af aktive chips). Disse teknologier er afgørende for fremtiden for HPC -systemer.
2.5D -emballageknologi involverer forskellige mellemliggende lagmaterialer, hver med sine egne fordele og ulemper. Silicium (SI) mellemliggende lag, herunder fuldt passive siliciumskiver og lokaliserede siliciumbroer, er kendt for at tilvejebringe de fineste ledningsfunktioner, hvilket gør dem ideelle til computing med høj ydeevne. De er imidlertid dyre med hensyn til materialer og fremstilling og ansigtsbegrænsninger i emballeringsområdet. For at afbøde disse problemer øges brugen af lokaliserede siliciumbroer, strategisk anvender silicium, hvor fin funktionalitet er kritisk, mens der adresserer begrænsninger i området.
Organiske mellemliggende lag ved hjælp af fan-out-støbt plastik er et mere omkostningseffektivt alternativ til silicium. De har en lavere dielektrisk konstant, hvilket reducerer RC -forsinkelse i pakken. På trods af disse fordele kæmper organiske mellemliggende lag for at opnå det samme niveau af sammenkobling af forbindelsesreduktion som siliciumbaseret emballage, hvilket begrænser deres vedtagelse i applikationer med høj ydeevne.
Glasmonteringslag har fået en betydelig interesse, især efter Intels nylige lancering af glasbaseret testkøretøjsemballage. Glass tilbyder adskillige fordele, såsom justerbar koefficient for termisk ekspansion (CTE), højdimensionel stabilitet, glatte og flade overflader og evnen til at støtte panelfremstilling, hvilket gør det til en lovende kandidat til mellemliggende lag med ledningsfunktioner sammenlignelig med silicium. Bortset fra tekniske udfordringer er den vigtigste ulempe ved glasmonterne lag det umodne økosystem og den nuværende mangel på storskala produktionskapacitet. Efterhånden som økosystemet modnes og produktionsfunktioner forbedres, kan glasbaserede teknologier i halvlederemballage muligvis se yderligere vækst og vedtagelse.
Med hensyn til 3D-emballageknologi bliver CU-CU-ujævn hybridbinding ved at blive en førende innovativ teknologi. Denne avancerede teknik opnår permanente sammenkoblinger ved at kombinere dielektriske materialer (som SiO2) med indlejrede metaller (Cu). Cu-Cu-hybridbinding kan opnå mellemrum under 10 mikron, typisk i det enkeltcifrede mikronområde, hvilket repræsenterer en betydelig forbedring i forhold til traditionel mikrobump-teknologi, som har stødafstand på ca. 40-50 mikron. Fordelene ved hybridbinding inkluderer øget I/O, forbedret båndbredde, forbedret 3D -lodret stabling, bedre effekteffektivitet og reducerede parasitiske effekter og termisk resistens på grund af fraværet af bundfyldning. Imidlertid er denne teknologi kompliceret til at fremstille og har højere omkostninger.
2.5D- og 3D -emballageteknologier omfatter forskellige emballageteknikker. Afhængigt af valget af mellemliggende lagmaterialer i 2.5D-emballage kan det kategoriseres i siliciumbaserede, organiske-baserede og glasbaserede mellemliggende lag, som vist på figuren ovenfor. I 3D-emballage sigter udviklingen af mikrobump-teknologi mod at reducere afstandsdimensioner, men i dag kan man opnå ved at anvende hybridbindingsteknologi (en direkte Cu-Cu-forbindelsesmetode), kan der opnås enkeltcifrede afstandsdimensioner, hvilket markerer betydelige fremskridt på området.
** Nøgelsesteknologiske tendenser at se: **
1. ** Større mellemliggende lagområder: ** Idtechex forudsagde tidligere, at på grund af vanskeligheden ved siliciummonteringlag, der overskrider en 3x retikelstørrelsesgrænse, ville 2,5D Silicon Bridge -opløsninger snart erstatte siliciummonterne lag som det primære valg til emballering af HPC -chips. TSMC er en stor leverandør af 2,5D siliciummonterne lag til NVIDIA og andre førende HPC-udviklere som Google og Amazon, og virksomheden annoncerede for nylig masseproduktion af sin første generation af COWOS_L med en 3,5x retikelstørrelse. Idtechex forventer, at denne tendens vil fortsætte, med yderligere fremskridt, der er diskuteret i sin rapport, der dækker større spillere.
2. ** Pakning på panelniveau: ** Pakning på panelniveau er blevet et betydeligt fokus, som fremhævet på Taiwan International Semiconductor Exhibition i 2024. Denne emballagemetode giver mulighed for brug af større formidlerlag og hjælper med at reducere omkostningerne ved at producere flere pakker samtidigt. På trods af dets potentiale skal udfordringer som Warpage Management stadig adresseres. Dens stigende fremtrædelse afspejler den voksende efterspørgsel efter større, mere omkostningseffektive formidlerlag.
3. ** Glasformidlingslag: ** Glas fremkommer som et stærkt kandidatmateriale til opnåelse af fine ledninger, sammenligneligt med silicium, med yderligere fordele såsom justerbar CTE og højere pålidelighed. Glasformidlingslag er også kompatible med emballage på panelniveau, hvilket tilbyder potentialet for ledninger med høj densitet til mere håndterbare omkostninger, hvilket gør det til en lovende løsning til fremtidige emballageteknologier.
4. ** HBM Hybridbinding: ** 3D kobber-kobber (CU-CU) Hybridbinding er en nøgleteknologi til opnåelse af ultra-fine tonehøjde lodrette sammenkoblinger mellem chips. Denne teknologi er blevet brugt i forskellige avancerede serverprodukter, herunder AMD EPYC til stablet SRAM og CPU'er, samt MI300-serien til stabling af CPU/GPU-blokke på I/O-dies. Hybridbinding forventes at spille en afgørende rolle i fremtidige HBM-fremskridt, især for DRAM-stabler, der overstiger 16-HI eller 20-HI-lag.
5. ** Sampakkede optiske enheder (CPO): ** Med den voksende efterspørgsel efter højere data gennemstrømning og effekteffektivitet har optisk sammenkoblingsteknologi fået betydelig opmærksomhed. Sampakkede optiske enheder (CPO) bliver en nøgleløsning til at forbedre I/O-båndbredde og reducere energiforbruget. Sammenlignet med traditionel elektrisk transmission giver optisk kommunikation adskillige fordele, herunder lavere signaldæmpning i forhold til lange afstande, reduceret krydstalefølsomhed og markant øget båndbredde. Disse fordele gør CPO til et ideelt valg til dataintensive, energieffektive HPC-systemer.
** Nøglemarkeder at se: **
Det primære marked, der driver udviklingen af 2,5D- og 3D-emballageteknologier, er uden tvivl den højtydende computing (HPC) sektor. Disse avancerede emballagemetoder er afgørende for at overvinde begrænsningerne i Moores lov, hvilket muliggør flere transistorer, hukommelse og sammenkoblinger inden for en enkelt pakke. Nedbrydningen af chips muliggør også optimal anvendelse af procesnoder mellem forskellige funktionelle blokke, såsom at adskille I/O -blokke fra forarbejdningsblokke, hvilket yderligere forbedrer effektiviteten.
Ud over højpræstations computing (HPC) forventes andre markeder også at opnå vækst gennem vedtagelsen af avancerede emballageteknologier. I sektorer på 5G og 6G vil innovationer såsom emballageantenner og avancerede chip-løsninger forme fremtiden for Wireless Access Network (RAN) arkitekturer. Autonome køretøjer vil også drage fordel, da disse teknologier understøtter integrationen af sensorsuiter og computerenheder til at behandle store mængder data, samtidig med at de sikrer sikkerhed, pålidelighed, kompakthed, strøm og termisk styring og omkostningseffektivitet.
Forbrugerelektronik (inklusive smartphones, smartwatches, AR/VR -enheder, pc'er og arbejdsstationer) fokuserer i stigende grad på at behandle flere data i mindre rum på trods af en større vægt på omkostninger. Avanceret halvlederemballage spiller en nøglerolle i denne tendens, skønt emballagemetoderne kan variere fra dem, der bruges i HPC.
Posttid: Okt-07-2024