Die Halbleiterverpackung hat sich von herkömmlichen 1D-PCB-Konstruktionen bis hin zu modernen 3D-Hybridbindung auf Waferebene entwickelt. Dieser Fortschritt ermöglicht den Zusammenschluss des Interconnect im einstelligen Mikrometerbereich mit Bandbreiten von bis zu 1000 GB/s und hält gleichzeitig eine hohe Energieeffizienz. Im Kern der fortschrittlichen Halbleiterverpackungstechnologien befinden sich 2,5D -Verpackungen (bei der Komponenten nebeneinander auf einer Zwischenschicht platziert werden) und die 3D -Verpackung (bei der vertikales Stapeln aktiver Chips beinhaltet). Diese Technologien sind für die Zukunft von HPC -Systemen von entscheidender Bedeutung.
Die 2.5D -Verpackungstechnologie umfasst verschiedene Vermittlermaterialien mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen. Vermittlerschichten (SI), einschließlich vollständig passiver Siliziumwafer und lokalisierten Siliziumbrücken, sind dafür bekannt, die besten Kabelfunktionen zu bieten, was sie ideal für Hochleistungs-Computing macht. Sie sind jedoch kostspielig in Bezug auf Materialien und Fertigungs- und Gesichtsbeschränkungen im Verpackungsbereich. Um diese Probleme zu mildern, nimmt die Verwendung lokalisierter Siliziumbrücken zu und verwendet strategisch ein Silizium, bei dem feine Funktionalität bei der Bekämpfung von Gebietsbeschränkungen kritisch ist.
Organische Vermittlungsschichten, die Fan-Out-geformte Kunststoffe verwenden, sind eine kostengünstigere Alternative zu Silizium. Sie haben eine niedrigere Dielektrizitätskonstante, die die RC -Verzögerung im Paket verringert. Trotz dieser Vorteile haben organische Vermittlerschichten Schwierigkeiten, die gleiche Verringerung der Verbindungsmerkmale wie Siliziumbasis zu erreichen, wodurch deren Akzeptanz in leistungsstarken Computeranwendungen einbezogen wird.
Glasvermittlerschichten haben ein erhebliches Interesse geweckt, insbesondere nach Intel startete in Intel. Glass bietet mehrere Vorteile, wie z. B. einstellbarer Wärmeerweiterungskoeffizient (CTE), hohe dimensionale Stabilität, glatte und flache Oberflächen und die Fähigkeit, die Panel -Herstellung zu unterstützen. Damit ist es zu einem vielversprechenden Kandidaten für Vermittlerschichten mit Verkabelungsfunktionen, die mit Silicon vergleichbar sind. Abgesehen von den technischen Herausforderungen ist der Hauptnachteil von Glasvermittlungsschichten das unreife Ökosystem und der aktuelle Mangel an groß angelegten Produktionskapazitäten. Wenn sich das Ökosystem und die Produktionsfähigkeiten verbessert, können Technologien auf Glasbasis in der Halbleiterverpackung weiteres Wachstum und Einführung verzeichnen.
In Bezug auf die 3D-Verpackungstechnologie wird die CU-CU-Beule-ohne-hybride Bindung zu einer führenden innovativen Technologie. Diese fortschrittliche Technik erreicht dauerhafte Verbindungen, indem dielektrische Materialien (wie SiO2) mit eingebetteten Metallen (CU) kombiniert werden. Die Cu-Cu-Hybridbindung kann Bereiche unter 10 Mikrometern erreichen, typischerweise im einstelligen Mikrometerbereich, was eine signifikante Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Mikrobump-Technologie darstellt, die Abstandsabstände von etwa 40 bis 50 Mikrometern aufweist. Die Vorteile der hybriden Bindung umfassen erhöhte E/A, eine verbesserte Bandbreite, eine verbesserte vertikale Stapelung von 3Ds, eine bessere Leistungseffizienz und eine verringerte parasitäre Wirkung und die thermische Resistenz aufgrund des Fehlens einer Bodenfüllung. Diese Technologie ist jedoch komplex für die Herstellung und hat höhere Kosten.
2,5D- und 3D -Verpackungstechnologien umfassen verschiedene Verpackungstechniken. In der 2,5D-Verpackung kann sie je nach Auswahl der Vermittlerschichtmaterialien in siliconbasierte, organische und Glasschichten basieren, wie in der obigen Abbildung gezeigt. In der 3D-Verpackung zielt die Entwicklung der Mikro-Bump-Technologie darauf ab, die Abstandsabmessungen zu verringern. Heute können durch die Einführung der Hybridbindungstechnologie (eine direkte CU-CU-Verbindungsmethode) einsterblicher Abstandsdimensionen erzielt werden, wodurch signifikante Fortschritte auf diesem Gebiet markieren.
** Schlüsseltechnologische Trends zu beobachten: **
1. ** Größere Zwischenschichtbereiche: ** Idtechex zuvor vorhergesagt, dass aufgrund der Schwierigkeit von Silizium -Zwischenschichten, die eine 3 -fach -Größengrößengröße überschreiten, 2,5D -Siliziumbrückenlösungen in Kürze die Vermittlerschichten von Siliziumschichten für die Packung von HPC -Chips ersetzen würden. TSMC ist ein Hauptlieferant von 2,5D-Siliziumvermittlungsschichten für NVIDIA und andere führende HPC-Entwickler wie Google und Amazon, und das Unternehmen hat kürzlich die Massenproduktion seiner First-Generation Cowos_L mit einer Retikfalken von 3,5x angekündigt. Idtechex erwartet, dass dieser Trend fortgesetzt wird, wobei weitere Fortschritte in seinem Bericht über die wichtigsten Akteure erörtert werden.
2. ** Verpackung auf Panel-Ebene: ** Die Verpackung auf Panel-Ebene ist zu einem bedeutenden Schwerpunkt geworden, wie auf der Taiwan International Semiconductor-Ausstellung 2024 hervorgehoben wird. Diese Verpackungsmethode ermöglicht die Verwendung größerer Vermittlerschichten und senkt die Kosten, indem mehr Pakete gleichzeitig erzeugt werden. Trotz seines Potenzials müssen Herausforderungen wie das Warpage -Management noch angegangen werden. Die zunehmende Bedeutung spiegelt die wachsende Nachfrage nach größeren, kostengünstigeren Vermittlungsschichten wider.
3. ** Glasvermediärschichten: ** Glas ist ein starkes Kandidatenmaterial für die Erzielung feiner Verkabelung, vergleichbar mit Silizium, mit zusätzlichen Vorteilen wie einstellbarer CTE und höherer Zuverlässigkeit. Glasvermittlerschichten sind auch mit der Verpackung auf Panel-Ebene kompatibel und bieten das Potenzial für die Verkabelung mit hoher Dichte zu überschaubaren Kosten, was es zu einer vielversprechenden Lösung für zukünftige Verpackungstechnologien macht.
4. ** HBM-Hybridbindung: ** 3D-Kupfer-Copper (CU-CU) Hybridbindung ist eine Schlüsseltechnologie zum Erreichen der vertikalen Verbindungen der ultra-feinen Tonhöhe zwischen Chips. Diese Technologie wurde in verschiedenen High-End-Serverprodukten verwendet, darunter AMD EPYC für gestapelte SRAM und CPUs sowie die MI300-Serie zum Stapeln von CPU/GPU-Blöcken auf E/A-Stämmen. Es wird erwartet, dass die Hybridbindung eine entscheidende Rolle bei den zukünftigen HBM-Fortschritten spielt, insbesondere für Dram-Stapel mit über 16 HI- oder 20-HI-Schichten.
5. ** Co-verpackte optische Geräte (CPO): ** Mit der wachsenden Nachfrage nach höherem Datendurchsatz und Stromeffizienz hat die optische Verbindungstechnologie erhebliche Aufmerksamkeit gewonnen. CO-Packaged Optical Devices (CPO) werden zu einer wichtigen Lösung zur Verbesserung der E/A-Bandbreite und zur Verringerung des Energieverbrauchs. Im Vergleich zur herkömmlichen elektrischen Übertragung bietet die optische Kommunikation mehrere Vorteile, darunter eine geringere Signalschwächung über große Entfernungen, eine verringerte Empfindlichkeit des Übersprechens und eine signifikant erhöhte Bandbreite. Diese Vorteile machen CPO zu einer idealen Wahl für datenintensive, energieeffiziente HPC-Systeme.
** Schlüsselmärkte zu sehen: **
Der Hauptmarkt, der die Entwicklung von 2,5D- und 3D-Verpackungstechnologien vorantreibt, ist zweifellos der Hochleistungs-Computing (HPC) -Sektor (HPC). Diese fortschrittlichen Verpackungsmethoden sind entscheidend für die Überwindung der Einschränkungen von Moore's Law und ermöglichen mehr Transistoren, Speicher und Verbindungen innerhalb eines einzelnen Pakets. Die Zersetzung von Chips ermöglicht auch eine optimale Nutzung von Prozessknoten zwischen verschiedenen Funktionsblöcken, z. B. das Trennen von E/A -Blöcken von Verarbeitungsblöcken und die weitere Verbesserung der Effizienz.
Neben dem Hochleistungs-Computing (HPC) werden auch andere Märkte durch die Einführung fortschrittlicher Verpackungstechnologien erwartet. In den 5G- und 6G-Sektoren werden Innovationen wie Verpackungsantennen und hochmoderne ChIP-Lösungen die Zukunft von Architekturen des drahtlosen Zugangsnetzwerks (RUR) beeinflussen. Autonome Fahrzeuge werden ebenfalls davon profitieren, da diese Technologien die Integration von Sensorsuiten und Computing-Einheiten unterstützen, um große Datenmengen zu verarbeiten und gleichzeitig Sicherheit, Zuverlässigkeit, Kompaktheit, Strom und thermisches Management sowie Kosteneffizienz zu gewährleisten.
Unterhaltungselektronik (einschließlich Smartphones, Smartwatches, AR/VR -Geräte, PCs und Workstations) konzentrieren sich trotz größerer Schwerpunkte zunehmend auf die Verarbeitung von mehr Daten in kleineren Räumen. Eine fortschrittliche Halbleiterverpackung spielt in diesem Trend eine Schlüsselrolle, obwohl sich die Verpackungsmethoden von den in HPC verwendeten Packing -Methoden unterscheiden können.
Postzeit: Okt-07-2024