Արդյունաբերության նորություններ. Ընդլայնված փաթեթավորման տեխնոլոգիական միտումներ

Կիսահաղորդչային փաթեթավորումը զարգացել է ավանդական 1D PCB ձեւավորումներից մինչեւ վաֆլի մակարդակով կտրելու 3D հիբրիդային կապը: Այս առաջխաղացումը թույլ է տալիս փոխկապակցվել միանիշ միկրոյի միջակայքում, մինչեւ 1000 ԳԲ / վ-ով թողունակություն, մինչդեռ պահպանում է էներգիայի բարձր արդյունավետությունը: Հատուկ կիսահաղորդչային փաթեթավորման տեխնոլոգիաները 2.5D փաթեթավորում են (որտեղ բաղադրիչները տեղադրվում են կողք կողքի միջանկյալ շերտի վրա) եւ 3D փաթեթավորում (որը ներառում է ուղղահայացորեն ակտիվ չիպսեր): Այս տեխնոլոգիաները շատ կարեւոր են HPC համակարգերի ապագայի համար:

2.5D Փաթեթավորման տեխնոլոգիան ներառում է տարբեր միջնորդ շերտերի նյութեր, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի իր առավելություններն ու թերությունները: Սիլիկոնային (SI) միջնորդ շերտերը, ներառյալ լիովին պասիվ սիլիկոնային վաֆլիները եւ տեղայնացված սիլիկոնային կամուրջները, հայտնի են էլեկտրագծերի լավագույն հնարավորությունները ապահովելու համար, դրանք իդեալական են բարձրորակ հաշվարկների համար: Այնուամենայնիվ, դրանք թանկ են փաթեթավորման տարածքում նյութերի եւ արտադրության եւ դեմքի սահմանափակումների առումով: Այս խնդիրները մեղմելու համար տեղայնացված սիլիկոնային կամուրջների օգտագործումը մեծանում է, ռազմավարականորեն կիրառելով սիլիկոն, որտեղ հիանալի գործառույթն է, տարածքի սահմանափակումներին դիմելու ժամանակ:

Օրգանական միջնորդի շերտերը, օգտագործելով երկրպագուների ձուլված պլաստմասսա, սիլիկոնի ավելի ծախսարդյունավետ այլընտրանք են: Նրանք ունեն ավելի ցածր դիէլեկտրական կայուն, ինչը նվազեցնում է փաթեթի RC հետաձգումը: Չնայած այս առավելություններին, օրգանական միջնորդի շերտերը պայքարում են փոխկապակցման հնարավորությունների նվազեցման նույն մակարդակի վրա, որպես սիլիկոնային փաթեթավորում, սահմանափակելով դրանց ընդունումը բարձրորակ հաշվարկային ծրագրերում:

Ապակե միջնորդի շերտերը զգալի հետաքրքրություն են առաջացրել, հատկապես Intel- ի վերջերս ապակու վրա հիմնված փորձարկման մեքենայի փաթեթավորման հետեւանքով: Ապակին առաջարկում է մի քանի առավելություններ, ինչպիսիք են ջերմային ընդլայնման (CTE) կարգավորելի գործակիցը, բարձր ծավալային կայունությունը, հարթ եւ հարթ մակերեսները եւ վահանակի արտադրությունը սատարելու ունակությունը, այն խթանման թեկնածու `սիլիկոնի հետ համեմատվող միջնորդական հնարավորություններով: Այնուամենայնիվ, բացի տեխնիկական մարտահրավերներից, ապակե միջնորդի շերտերի հիմնական թերությունը անչափ էկոհամակարգն է եւ լայնածավալ արտադրական հզորության ներկայիս բացակայությունը: Քանի որ էկոհամակարգը հասունանում եւ արտադրական հնարավորությունները բարելավվում են, կիսահաղորդչային փաթեթավորման ապակու վրա հիմնված տեխնոլոգիաները կարող են տեսնել հետագա աճ եւ որդեգրություն:

3D փաթեթավորման տեխնոլոգիայի առումով Cu-Cu Bump-Cus- ի ավելի քիչ հիբրիդային կապը դառնում է առաջատար նորարարական տեխնոլոգիա: Այս առաջադեմ տեխնիկան հասնում է մշտական ​​փոխկապակցման, համատեղելով դիէլեկտրական նյութերը (ինչպես Sio2) ներկառուցված մետաղներով (ՄՄ): CU-CU հիբրիդային կապը կարող է հասնել 10 միկրոյի ցածր մասերի, սովորաբար միանիշ միկրոյի միջակայքում, ներկայացնելով ավանդական միկրոհամաճարի տեխնոլոգիայի զգալի բարելավում, որն ունի մոտ 40-50 միկրոհամայնք: Հիբրիդային կապի առավելությունները ներառում են I / O, ուժեղացված թողունակության բարելավում, բարելավված 3D ուղղահայաց, ավելի լավ էներգաարդյունավետություն եւ մակաբուծական ազդեցություն եւ ջերմային դիմադրություն, ներքեւի լցնելու պատճառով: Այնուամենայնիվ, այս տեխնոլոգիան բարդ է արտադրելու եւ ավելի բարձր ծախսեր ունի:

2.5D եւ 3D փաթեթավորման տեխնոլոգիաները ընդգրկում են փաթեթավորման տարբեր տեխնիկա: 2.5D փաթեթավորման մեջ `կախված միջնորդի շերտի նյութերի ընտրությունից, այն կարելի է դասակարգել սիլիկոնային, օրգանական վրա հիմնված եւ ապակու վրա հիմնված միջնորդի շերտերում, ինչպես ցույց է տրված վերը նշված նկարում: 3D փաթեթավորման մեջ Micro Bump տեխնոլոգիաների զարգացումը նպատակ ունի նվազեցնել տարածության չափերը, բայց այսօր ընդունելով հիբրիդային կապի տեխնոլոգիա (ուղղակիորեն CU-CU- ի միացման մեթոդ):

** Լիտր տեխնոլոգիական միտումները `դիտելու համար. **

1. ** Ավելի մեծ միջնորդի շերտեր. ** IdTechex- ը նախկինում կանխատեսում էր, որ սիլիկոնային միջնորդների ծանրության դժվարության պատճառով, որոնք գերազանցում են 3x հետախուզական կամուրջի լուծումները, SILICON- ի միջնորդների փաթեթավորման համար առաջնային ընտրություն: TSMC- ը NVIDIA- ի եւ HPC- ի այլ առաջատար մշակողների խոշոր մատակարար է Google- ի եւ Amazon- ի նման այլ առաջատար ծրագրավորողներ, եւ ընկերությունը վերջերս հայտարարեց իր առաջին սերնդի Cowos_l- ի զանգվածային արտադրությունը: IdTechex- ը ակնկալում է, որ այս միտումը շարունակելու է, հետագա առաջխաղացումներ, որոնք կքննարկվեն հիմնական խաղացողներին:

2. ** Պանելային մակարդակի փաթեթավորում. ** Վահանակի մակարդակի փաթեթավորումը դարձել է էական ուշադրություն, ինչպես ընդգծված է Թայվանի միջազգային կիսահաղորդչային 2024-ի ցուցահանդեսում: Փաթեթավորման այս մեթոդը թույլ է տալիս օգտագործել ավելի մեծ միջնորդ շերտեր եւ օգնում է նվազեցնել ծախսերը `միաժամանակ ավելի շատ փաթեթներ արտադրել: Չնայած իր ներուժին, մարտահրավերներին, ինչպիսիք են WatePage Management- ը, դեռ պետք է լուծվեն: Դրա աճող կարեւորությունն արտացոլում է ավելի մեծ, ավելի ծախսարդյունավետ միջնորդի շերտերի աճող պահանջարկը:

3. ** Ապակե միջնորդի շերտեր. ** Ապակի է առաջանում որպես ուժեղ թեկնածու նյութեր `նուրբ էլեկտրագծերի հասնելու համար, համեմատելի սիլիկոնի հետ, ինչպիսիք են կարգավորելի CTE եւ ավելի բարձր հուսալիություն: Ապակե միջնորդի շերտերը նույնպես համատեղելի են վահանակի մակարդակի փաթեթավորման հետ, առաջարկելով բարձր խտության հոսանքի ներուժ `ավելի կառավարելի ծախսերում, այն խոստումնալից լուծում է տալիս ապագա փաթեթավորման տեխնոլոգիաների համար:

4. ** HBM հիբրիդային կապում. ** 3D պղնձի պղինձ (CU-CU) հիբրիդային կապը առանցքային տեխնոլոգիա է չիպսերի միջեւ ծայրահեղ նուրբ սկիպիդարային փոխկապակցման հասնելու համար: Այս տեխնոլոգիան օգտագործվել է տարբեր բարձրակարգ սերվերի արտադրանքի մեջ, ներառյալ EPYC դրամը STAKED SRAM- ի եւ CPU- ների համար, ինչպես նաեւ MI300 շարքը `CPU / GPU- ի բլոկների վրա` I / O- ի մեռնում: Ակնկալվում է, որ հիբրիդային կապը կարեւոր դեր կխաղա HBM- ի հետագա առաջխաղացումներում, հատկապես դրամի դանակների համար, որոնք գերազանցում են 16-HB- ն կամ 20-HI շերտերը:

5. ** Համահեղինակավոր օպտիկական սարքեր (CPO). ** Ավելի բարձր տվյալների արտադրության եւ էներգաարդյունավետության աճող պահանջարկով, օպտիկական փոխկապակցման տեխնոլոգիան զգալի ուշադրություն է գրավում: Համահեղինակային օպտիկական սարքերը (CPO) դառնում են հիմնական լուծում I / O թողունակության եւ էներգիայի սպառման նվազեցման համար: Էլեկտրական ավանդական փոխանցման համեմատությամբ օպտիկական հաղորդակցությունը առաջարկում է մի քանի առավելություններ, ներառյալ երկար ազդանշանի թուլացումը երկար հեռավորությունների վրա, կրճատված խաչմերուկի զգայունությունը: Այս առավելությունները CPO- ն դարձնում են իդեալական ընտրություն տվյալների ինտենսիվ, էներգաարդյունավետ HPC համակարգերի համար:

** Հիմնական շուկաներ դիտելու համար. **

2.5D եւ 3D փաթեթավորման տեխնոլոգիաների զարգացումը խթանող հիմնական շուկան, անկասկած, բարձրորակ հաշվարկային (HPC) ոլորտ է: Փաթեթավորման այս առաջադեմ մեթոդները շատ կարեւոր են Մուրի օրենքի սահմանափակումները հաղթահարելու համար, մեկ փաթեթի շրջանակներում ավելի շատ տրանզիստորներ, հիշողություն եւ փոխկապակցվածություն: Չիպսերի տարրալուծումը թույլ է տալիս նաեւ օպտիմալ օգտագործել տարբեր ֆունկցիոնալ բլոկների միջեւ գործընթացի հանգույցների օպտիմալ օգտագործումը, ինչպիսիք են I / O բլոկները վերամշակող բլոկներից, հետագա բարելավում:

Բացի բարձրորակ հաշվարկներից (HPC), ակնկալվում է նաեւ, որ այլ շուկաներ կավելանան աճի առաջադեմ փաթեթավորման տեխնոլոգիաների ընդունման միջոցով: 5G եւ 6G ոլորտներում, նորամուծությունները, ինչպիսիք են ալեհավաքները փաթեթավորվող ալեհավաքները եւ Chip- ի հետաձգման լուծումները կձեւավորեն անլար մուտքի ցանցի (RAN) ճարտարապետության ապագան: Ինքնավար տրանսպորտային միջոցները նույնպես կօգտվեն, քանի որ այս տեխնոլոգիաները աջակցում են սենսորային սուիտների եւ հաշվիչ ստորաբաժանումների ինտեգրմանը `մեծ քանակությամբ տվյալների մշակման համար` ապահովելով անվտանգություն, հուսալիություն, կոմպակտություն, էներգիա եւ ծախսարդյունավետություն:

Սպառողական էլեկտրոնիկան (ներառյալ սմարթֆոնները, Smartwatches- ը, AR / VR սարքերը, ԱՀ-ները եւ աշխատատեղերը) ավելի ու ավելի կենտրոնացած են ավելի շատ տվյալների մշակման վրա փոքր տարածություններում, չնայած ծախսերի ավելի մեծ շեշտադրմանը: Այս տենդենցում առկա դերակատարում կխաղա առաջատար կիսահաղորդչային փաթեթավորումը, չնայած փաթեթավորման մեթոդները կարող են տարբերվել HPC- ում օգտագործվածներից: