Halvledarförpackningar har utvecklats från traditionella 1D PCB-konstruktioner till banbrytande 3D-hybridbindning på skivnivå. Detta framsteg möjliggör samtrafikavstånd i det ensiffriga mikronområdet, med bandbredd på upp till 1000 GB/s, samtidigt som hög energieffektivitet bibehålls. Kärnan i avancerad halvledarförpackningsteknologier är 2,5D -förpackningar (där komponenter placeras sida vid sida på ett mellanhandskikt) och 3D -förpackningar (som involverar vertikalt stapling av aktiva chips). Dessa tekniker är avgörande för HPC -systemens framtid.
2.5D -förpackningsteknologi involverar olika mellanliggande lagermaterial, var och en med sina egna fördelar och nackdelar. Silicon (SI) mellanliggande lager, inklusive helt passiva kiselskivor och lokala kiselbroar, är kända för att tillhandahålla de finaste ledningsförmågorna, vilket gör dem idealiska för högpresterande datoranvändning. De är emellertid kostsamma när det gäller material och tillverkning och ansiktsbegränsningar inom förpackningsområdet. För att mildra dessa problem ökar användningen av lokaliserade kiselbroar och använder strategiskt kisel där fin funktionalitet är kritisk när man tar upp områdesbegränsningar.
Organiska mellanliggande lager, med fläkt utgjuten plast, är ett mer kostnadseffektivt alternativ till kisel. De har en lägre dielektrisk konstant, vilket minskar RC -förseningen i paketet. Trots dessa fördelar kämpar organiska mellanliggande lager för att uppnå samma nivå av sammankopplingsfunktionsminskning som kiselbaserad förpackning, vilket begränsar deras antagande i högpresterande datorapplikationer.
Glas-mellanliggande lager har fått ett betydande intresse, särskilt efter Intels senaste lansering av glasbaserade testfordon. Glass erbjuder flera fördelar, såsom justerbar koefficient för värmeutvidgning (CTE), högdimensionell stabilitet, släta och platta ytor och förmågan att stödja panelen tillverkning, vilket gör det till en lovande kandidat för mellanliggande lager med ledningsförmåga som är jämförbara med kisel. Bortsett från tekniska utmaningar är emellertid den huvudsakliga nackdelen med glasförmedlingslager det omogna ekosystemet och den nuvarande bristen på storskalig produktionskapacitet. När ekosystemet mognar och produktionsförmågan förbättras kan glasbaserade tekniker inom halvledarförpackningar se ytterligare tillväxt och antagande.
När det gäller 3D-förpackningsteknologi blir Cu-CU-stötfri hybridbindning en ledande innovativ teknik. Denna avancerade teknik uppnår permanenta sammankopplingar genom att kombinera dielektriska material (som SiO2) med inbäddade metaller (Cu). Cu-Cu-hybridbindning kan uppnå avstånd under 10 mikron, vanligtvis i det ensiffriga mikronområdet, vilket representerar en betydande förbättring jämfört med traditionell mikrobumpsteknik, som har stötavstånd på cirka 40-50 mikron. Fördelarna med hybridbindning inkluderar ökad I/O, förbättrad bandbredd, förbättrad 3D -vertikal stapling, bättre effekteffektivitet och minskade parasiteffekter och termisk motstånd på grund av frånvaron av bottenfyllning. Men denna teknik är komplex att tillverka och har högre kostnader.
2.5D- och 3D -förpackningsteknologier omfattar olika förpackningstekniker. I 2,5D-förpackningar, beroende på valet av mellanliggande skiktmaterial, kan det kategoriseras i kiselbaserade, organiska baserade och glasbaserade mellanhandskikt, som visas i figuren ovan. I 3D-förpackningar syftar utvecklingen av mikrobumpsteknologi till att minska avståndsdimensioner, men idag, genom att anta hybridbindningsteknik (en direkt Cu-CU-anslutningsmetod), kan ensiffriga avståndsdimensioner uppnås, vilket markerar betydande framsteg i fältet.
** Viktiga tekniska trender att titta på: **
1. ** Större mellanliggande skiktområden: ** Idtechex förutspådde tidigare att på grund av svårigheten med kiselförmedlingslager som överskrider en 3X -retikelstorleksgräns, skulle 2,5D Silicon Bridge -lösningar snart ersätta kiselföräldrar som det primära valet för att packa HPC -chips. TSMC är en viktig leverantör av 2,5D Silicon-mellanliggande lager för NVIDIA och andra ledande HPC-utvecklare som Google och Amazon, och företaget tillkännagav nyligen massproduktion av sin första generationens COWOS_L med en 3,5x-retikelstorlek. Idtechex räknar med att denna trend kommer att fortsätta, med ytterligare framsteg som diskuteras i sin rapport som täcker stora spelare.
2. ** Panelnivåförpackning: ** Panelnivå förpackning har blivit ett betydande fokus, vilket framhävs vid den 2024 Taiwan International Semiconductor-utställningen. Denna förpackningsmetod möjliggör användning av större mellanliggande lager och hjälper till att minska kostnaderna genom att producera fler paket samtidigt. Trots dess potential måste utmaningar som Warpage Management fortfarande tas upp. Dess ökande framträdande återspeglar den växande efterfrågan på större och mer kostnadseffektiva mellanliggande lager.
3. ** Glasförmedlingslager: ** Glas dyker upp som ett starkt kandidatmaterial för att uppnå fina ledningar, jämförbara med kisel, med ytterligare fördelar som justerbar CTE och högre tillförlitlighet. Glas-mellanliggande lager är också kompatibla med förpackning på panelnivå, vilket erbjuder potentialen för ledningar med hög täthet till mer hanterbara kostnader, vilket gör det till en lovande lösning för framtida förpackningsteknologier.
4. ** HBM Hybridbindning: ** 3D Copper-Copper (Cu-Cu) Hybridbindning är en nyckelteknologi för att uppnå vertikala sammankopplingar av ultravin tonhöjd mellan chips. Denna teknik har använts i olika avancerade serverprodukter, inklusive AMD EPYC för staplade SRAM och CPU: er, såväl som MI300-serien för stapling av CPU/GPU-block på I/O-Dies. Hybridbindning förväntas spela en avgörande roll i framtida HBM-framsteg, särskilt för DRAM-staplar som överstiger 16-hi eller 20-HI-lager.
5. ** Sampaketerade optiska enheter (CPO): ** Med den växande efterfrågan på högre data genomströmning och effekteffektivitet har optisk sammankopplingsteknik fått stor uppmärksamhet. Samförpackade optiska enheter (CPO) blir en nyckellösning för att förbättra I/O-bandbredd och minska energiförbrukningen. Jämfört med traditionell elektrisk transmission erbjuder optisk kommunikation flera fördelar, inklusive lägre signaldämpning över långa avstånd, minskad korsningskänslighet och ökad bandbredd signifikant. Dessa fördelar gör CPO till ett idealiskt val för datakrävande, energieffektiva HPC-system.
** Viktiga marknader att titta på: **
Den primära marknaden som driver utvecklingen av 2,5D- och 3D-förpackningsteknologier är utan tvekan den högpresterande datorsektorn (HPC). Dessa avancerade förpackningsmetoder är avgörande för att övervinna begränsningarna i Moores lag, vilket möjliggör fler transistorer, minne och sammankopplingar inom ett enda paket. Nedbrytningen av chips möjliggör också optimalt utnyttjande av processnoder mellan olika funktionella block, såsom att separera I/O -block från bearbetningsblock, vilket ytterligare förbättrar effektiviteten.
Förutom högpresterande datoranvändning (HPC) förväntas andra marknader också uppnå tillväxt genom antagandet av avancerad förpackningsteknik. I 5G- och 6G-sektorerna kommer innovationer som förpackningsantenner och banbrytande chiplösningar att forma framtiden för Wireless Access Network (RAN) arkitekturer. Autonoma fordon kommer också att gynnas, eftersom dessa tekniker stöder integrationen av sensorsviter och datorenheter för att bearbeta stora mängder data samtidigt som säkerhet, tillförlitlighet, kompakthet, kraft och termisk hantering och kostnadseffektivitet.
Konsumentelektronik (inklusive smartphones, smartur, AR/VR -enheter, datorer och arbetsstationer) fokuseras alltmer på att bearbeta mer data i mindre utrymmen, trots en större tonvikt på kostnad. Avancerad halvledarförpackning kommer att spela en nyckelroll i denna trend, även om förpackningsmetoderna kan skilja sig från de som används i HPC.
Post Time: Oct-07-2024