Halfgeleierverpakking het ontwikkel van tradisionele 1D PCB-ontwerpe tot die nuutste 3D-hibriedbinding op die wafervlak. Hierdie vooruitgang laat interkonneksiespasiëring in die enkelsyfer-mikronreeks toe, met bandwydtes van tot 1000 GB/s, terwyl hoë energiedoeltreffendheid gehandhaaf word. Die kern van gevorderde halfgeleierverpakkingstegnologieë is 2.5D-verpakking (waar komponente langs mekaar op 'n tussenlaag geplaas word) en 3D-verpakking (wat die vertikaal stapeling van aktiewe skyfies behels). Hierdie tegnologieë is deurslaggewend vir die toekoms van HPC-stelsels.
2.5D-verpakkingstegnologie behels verskeie tussenlaagmateriale, elk met sy eie voor- en nadele. Silikon (Si) tussenliggende lae, insluitend ten volle passiewe silikonwafels en gelokaliseerde silikonbrûe, is bekend daarvoor dat hulle die beste bedradingvermoëns bied, wat hulle ideaal maak vir hoëprestasie-rekenaars. Hulle is egter duur in terme van materiaal en vervaardiging en het beperkings in die verpakkingsarea. Om hierdie kwessies te versag, neem die gebruik van gelokaliseerde silikonbrûe toe en word silikon strategies aangewend waar fyn funksionaliteit van kritieke belang is, terwyl areabeperkings aangespreek word.
Organiese intermediêre lae, met behulp van waaier-gegote plastiek, is 'n meer koste-effektiewe alternatief vir silikon. Hulle het 'n laer diëlektriese konstante, wat RC-vertraging in die pakket verminder. Ten spyte van hierdie voordele, sukkel organiese tussenliggende lae om dieselfde vlak van interkonneksiekenmerkvermindering as silikongebaseerde verpakking te bereik, wat die aanvaarding daarvan in hoëprestasie-rekenaartoepassings beperk.
Glastussengangerlae het aansienlike belangstelling ontlok, veral ná Intel se onlangse bekendstelling van glasgebaseerde toetsvoertuigverpakking. Glas bied verskeie voordele, soos verstelbare termiese uitsettingskoëffisiënt (CTE), hoë dimensionele stabiliteit, gladde en plat oppervlaktes, en die vermoë om paneelvervaardiging te ondersteun, wat dit 'n belowende kandidaat maak vir tussenliggende lae met bedradingvermoëns vergelykbaar met silikon. Afgesien van tegniese uitdagings, is die grootste nadeel van glastussengangerlae egter die onvolwasse ekosisteem en die huidige gebrek aan grootskaalse produksievermoë. Soos die ekosisteem verouder en produksievermoë verbeter, kan glasgebaseerde tegnologieë in halfgeleierverpakking verdere groei en aanvaarding sien.
Wat 3D-verpakkingstegnologie betref, word Cu-Cu stamplose basterbinding 'n toonaangewende innoverende tegnologie. Hierdie gevorderde tegniek bereik permanente onderlinge verbindings deur diëlektriese materiale (soos SiO2) met ingebedde metale (Cu) te kombineer. Cu-Cu hibriede binding kan spasiërings onder 10 mikron bereik, tipies in die enkelsyfer mikron reeks, wat 'n beduidende verbetering verteenwoordig teenoor tradisionele mikro-bult tegnologie, wat stamp spasiëring van ongeveer 40-50 mikron het. Die voordele van hibriede binding sluit in verhoogde I/O, verbeterde bandwydte, verbeterde 3D vertikale stapeling, beter kragdoeltreffendheid, en verminderde parasitiese effekte en termiese weerstand as gevolg van die afwesigheid van bodemvulling. Hierdie tegnologie is egter kompleks om te vervaardig en het hoër koste.
2.5D- en 3D-verpakkingstegnologieë sluit verskeie verpakkingstegnieke in. In 2.5D-verpakking, afhangende van die keuse van tussenlaagmateriaal, kan dit gekategoriseer word in silikon-gebaseerde, organiese-gebaseerde en glas-gebaseerde tussenliggende lae, soos in die figuur hierbo getoon. In 3D-verpakking is die ontwikkeling van mikro-bult-tegnologie daarop gemik om spasiëringsafmetings te verminder, maar vandag, deur basterbindingstegnologie ('n direkte Cu-Cu-verbindingsmetode) aan te neem, kan enkelsyferspasiëringsafmetings bereik word, wat aansienlike vordering in die veld merk. .
**Sleuteltegnologiese neigings om dop te hou:**
1. **Groter intermediêre laaggebiede:** IDTechEx het voorheen voorspel dat as gevolg van die moeilikheid van silikon-tussengangerlae wat 'n 3x retikelgroottelimiet oorskry, 2.5D silikon-brugoplossings binnekort silikon-tussengangerlae sal vervang as die primêre keuse vir die verpakking van HPC-skyfies. TSMC is 'n groot verskaffer van 2.5D silikon-tussengangerlae vir NVIDIA en ander toonaangewende HPC-ontwikkelaars soos Google en Amazon, en die maatskappy het onlangs massaproduksie van sy eerstegenerasie CoWoS_L met 'n 3.5x-kruisdraadgrootte aangekondig. IDTechEx verwag dat hierdie tendens sal voortduur, met verdere vordering wat in sy verslag bespreek word wat groot rolspelers dek.
2. **Paneelvlakverpakking:** Paneelvlakverpakking het 'n beduidende fokus geword, soos uitgelig by die 2024 Taiwan International Semiconductor Exhibition. Hierdie verpakkingsmetode maak voorsiening vir die gebruik van groter tussenliggende lae en help om koste te verminder deur meer pakkette gelyktydig te vervaardig. Ten spyte van die potensiaal daarvan, moet uitdagings soos warpagebestuur steeds aangespreek word. Die toenemende prominensie daarvan weerspieël die groeiende vraag na groter, meer koste-effektiewe tussenliggende lae.
3. **Glas-tussengangerlae:** Glas kom na vore as 'n sterk kandidaatmateriaal vir die verkryging van fyn bedrading, vergelykbaar met silikon, met bykomende voordele soos verstelbare CTE en hoër betroubaarheid. Glastussengangerlae is ook versoenbaar met paneelvlakverpakking, wat die potensiaal bied vir hoëdigtheidbedrading teen meer hanteerbare koste, wat dit 'n belowende oplossing vir toekomstige verpakkingstegnologie maak.
4. **HBM Hibriede binding:** 3D koper-koper (Cu-Cu) hibriede binding is 'n sleuteltegnologie vir die bereiking van ultra-fyn toonhoogte vertikale interkonneksies tussen skyfies. Hierdie tegnologie is gebruik in verskeie hoë-end-bedienerprodukte, insluitend AMD EPYC vir gestapelde SRAM en SVE's, sowel as die MI300-reeks vir die stapel van SVE/GPU-blokke op I/O-matryse. Daar word verwag dat hibriede binding 'n deurslaggewende rol sal speel in toekomstige HBM-vorderings, veral vir DRAM-stapels wat 16-Hi- of 20-Hi-lae oorskry.
5. **Co-Packaged Optical Devices (CPO):** Met die groeiende vraag na hoër data-deurset en kragdoeltreffendheid, het optiese interkonneksie-tegnologie aansienlike aandag gekry. Gekombineerde optiese toestelle (CPO) word 'n sleuteloplossing vir die verbetering van I/O-bandwydte en die vermindering van energieverbruik. In vergelyking met tradisionele elektriese transmissie, bied optiese kommunikasie verskeie voordele, insluitend laer seinverswakking oor lang afstande, verminderde oorspraaksensitiwiteit en aansienlik verhoogde bandwydte. Hierdie voordele maak CPO 'n ideale keuse vir data-intensiewe, energiedoeltreffende HPC-stelsels.
**Sleutelmarkte om dop te hou:**
Die primêre mark wat die ontwikkeling van 2.5D- en 3D-verpakkingstegnologieë aandryf, is ongetwyfeld die hoëprestasie-rekenaarsektor (HPC). Hierdie gevorderde verpakkingsmetodes is noodsaaklik om die beperkings van Moore se wet te oorkom, wat meer transistors, geheue en interkonneksies binne 'n enkele pakket moontlik maak. Die ontbinding van skyfies maak ook voorsiening vir optimale benutting van prosesnodusse tussen verskillende funksionele blokke, soos die skeiding van I/O-blokke van verwerkingsblokke, wat doeltreffendheid verder verbeter.
Benewens hoë-prestasie rekenaar (HPC), word verwag dat ander markte ook groei sal behaal deur die aanvaarding van gevorderde verpakkingstegnologieë. In die 5G- en 6G-sektore sal innovasies soos verpakkingsantennas en die nuutste skyfieoplossings die toekoms van draadlose toegangsnetwerk (RAN)-argitekture vorm. Outonome voertuie sal ook baat vind, aangesien hierdie tegnologieë die integrasie van sensorsuites en rekenaareenhede ondersteun om groot hoeveelhede data te verwerk terwyl dit veiligheid, betroubaarheid, kompaktheid, krag- en termiese bestuur en kostedoeltreffendheid verseker.
Verbruikerselektronika (insluitend slimfone, slimhorlosies, AR/VR-toestelle, rekenaars en werkstasies) fokus al hoe meer op die verwerking van meer data in kleiner ruimtes, ten spyte van 'n groter klem op koste. Gevorderde halfgeleierverpakking sal 'n sleutelrol in hierdie tendens speel, hoewel die verpakkingsmetodes kan verskil van dié wat in HPC gebruik word.
Postyd: 25 Okt-2024