Halvlederemballasje har utviklet seg fra tradisjonelle 1D PCB-design til banebrytende 3D-hybridbinding på skive-nivå. Denne fremgangen tillater sammenkoblingsavstand i det ensifrede mikronområdet, med båndbredder på opptil 1000 GB/s, samtidig som den opprettholder høy energieffektivitet. Kjernen i avanserte halvlederemballasjeteknologier er 2,5D -emballasje (der komponenter er plassert side om side på et mellomlag) og 3D -emballasje (som involverer vertikalt stabling av aktive brikker). Disse teknologiene er avgjørende for fremtiden for HPC -systemer.
2.5D -emballasjeteknologi involverer forskjellige mellomlagsmaterialer, hver med sine egne fordeler og ulemper. Silisium (Si) mellomlag, inkludert fullt passive silisiumskiver og lokaliserte silisiumbroer, er kjent for å gi de fineste ledningsfunksjonene, noe som gjør dem ideelle for databehandling med høy ytelse. Imidlertid er de kostbare når det gjelder materialer og produksjon og ansiktsbegrensninger i emballasjeområdet. For å dempe disse problemene øker bruken av lokaliserte silisiumbroer, og bruker strategisk silisium der finfunksjonalitet er kritisk mens du adresserer begrensninger i området.
Organiske mellomlag, ved bruk av fan-out støpte plast, er et mer kostnadseffektivt alternativ til silisium. De har en lavere dielektrisk konstant, noe som reduserer RC -forsinkelsen i pakken. Til tross for disse fordelene, sliter organiske mellomlag for å oppnå samme nivå av sammenkoblingsfunksjonsreduksjon som silisiumbasert emballasje, og begrenser adopsjonen deres i høyytelsesdataprogrammer.
Glass-mellomlag har fått betydelig interesse, spesielt etter Intels nylige lansering av glassbasert testkjøretøyemballasje. Glass tilbyr flere fordeler, for eksempel justerbar termisk ekspansjonskoeffisient (CTE), høydimensjonal stabilitet, glatte og flate overflater, og muligheten til å støtte panelproduksjon, noe som gjør det til en lovende kandidat for mellomlag med ledningsegenskaper som kan sammenlignes med silisium. Bortsett fra tekniske utfordringer, er den viktigste ulempen med glass-mellomlag det umodne økosystemet og nåværende mangel på storstilt produksjonskapasitet. Når økosystemet modnes og produksjonsevnen forbedres, kan glassbaserte teknologier i halvlederemballasje se ytterligere vekst og adopsjon.
Når det gjelder 3D-emballasjeteknologi, blir CU-CU BUMP-LESS Hybrid Bonding en ledende nyskapende teknologi. Denne avanserte teknikken oppnår permanente sammenkoblinger ved å kombinere dielektriske materialer (som SiO2) med innebygde metaller (Cu). Cu-CU-hybridbinding kan oppnå avstandene under 10 mikron, typisk i det ensifrede mikronområdet, og representerer en betydelig forbedring i forhold til tradisjonell mikrobump-teknologi, som har støtavstand på omtrent 40-50 mikron. Fordelene med hybridbinding inkluderer økt I/O, forbedret båndbredde, forbedret 3D vertikal stabling, bedre effekteffektivitet og reduserte parasittiske effekter og termisk motstand på grunn av fravær av bunnfylling. Imidlertid er denne teknologien kompleks for å produsere og har høyere kostnader.
2.5D og 3D -emballasjeteknologier omfatter forskjellige emballasjeteknikker. I 2,5D-emballasje, avhengig av valg av mellomliggende lagmaterialer, kan den kategoriseres i silisiumbaserte, organiskbaserte og glassbaserte mellomlag, som vist på figuren over. I 3D-emballasje har utviklingen av mikrobump-teknologi som mål å redusere avstandsdimensjoner, men i dag, ved å ta i bruk hybridbindingsteknologi (en direkte CU-CU-tilkoblingsmetode), kan ensifrede avstandsdimensjoner oppnås, noe som markerer betydelig fremgang i feltet.
** Viktige teknologiske trender å se på: **
1. ** Større mellomlagsområder: ** Idtechex spådde tidligere at på grunn av vanskeligheten med silisium -mellomlag som overstiger en 3x retikkelstørrelsesgrense, ville 2,5d silisiumbro -løsninger snart erstatte silisium -mellomlag som det primære valget for emballasje HPC -brikker. TSMC er en viktig leverandør av 2,5D silisium-mellomlag for NVIDIA og andre ledende HPC-utviklere som Google og Amazon, og selskapet kunngjorde nylig masseproduksjon av sin første generasjons Cowos_L med en 3,5x retikkelstørrelse. Idtechex forventer at denne trenden vil fortsette, med ytterligere fremskritt diskutert i rapporten som dekker store aktører.
2. ** Panel-nivåemballasje: ** Panel-nivåemballasje har blitt et betydelig fokus, som fremhevet på Taiwan International Semiconductor-utstillingen i 2024. Denne emballasjemetoden muliggjør bruk av større mellomlag og hjelper til med å redusere kostnadene ved å produsere flere pakker samtidig. Til tross for potensialet, må utfordringer som Warpage Management fortsatt tas opp. Dets økende prominens gjenspeiler den økende etterspørselen etter større, mer kostnadseffektive mellomlag.
3. ** Glass mellomlag: ** Glass fremstår som et sterkt kandidatmateriale for å oppnå fine ledninger, sammenlignbart med silisium, med ytterligere fordeler som justerbar CTE og høyere pålitelighet. Glass-mellomlag er også kompatible med pakning på panelnivå, og gir potensialet for ledninger med høy tetthet til mer håndterbare kostnader, noe som gjør det til en lovende løsning for fremtidige emballasjeteknologier.
4. ** HBM Hybridbinding: ** 3D Copper-Copper (Cu-Cu) hybridbinding er en nøkkelteknologi for å oppnå ultra-fine tonehøyde vertikale sammenkoblinger mellom chips. Denne teknologien har blitt brukt i forskjellige high-end serverprodukter, inkludert AMD EPYC for stablet SRAM og CPUer, samt MI300-serien for stabling av CPU/GPU-blokker på I/O-dies. Hybridbinding forventes å spille en avgjørende rolle i fremtidige HBM-fremskritt, spesielt for DRAM-stabler som overstiger 16-Hi eller 20-Hi-lag.
5. ** Co-pakket optiske enheter (CPO): ** Med den økende etterspørselen etter høyere datagjennomstrømning og effekteffektivitet, har optisk sammenkoblingsteknologi fått betydelig oppmerksomhet. Sampakkede optiske enheter (CPO) blir en nøkkelløsning for å forbedre I/O-båndbredden og redusere energiforbruket. Sammenlignet med tradisjonell elektrisk overføring, tilbyr optisk kommunikasjon flere fordeler, inkludert lavere signaldemping over lange avstander, redusert kryssfølsomhet og økte båndbredden betydelig. Disse fordelene gjør CPO til et ideelt valg for dataintensive, energieffektive HPC-systemer.
** Nøkkelmarkeder å se på: **
Det primære markedet som driver utviklingen av 2.5D- og 3D-emballasjeteknologier er utvilsomt sektoren med høy ytelse (HPC). Disse avanserte emballasjemetodene er avgjørende for å overvinne begrensningene i Moores lov, noe som muliggjør flere transistorer, minne og sammenkoblinger i en enkelt pakke. Nedbrytningen av brikker muliggjør også optimal utnyttelse av prosessnoder mellom forskjellige funksjonelle blokker, for eksempel å skille I/O -blokker fra prosesseringsblokker, noe som forbedrer effektiviteten ytterligere.
I tillegg til høy ytelse databehandling (HPC), forventes også andre markeder å oppnå vekst gjennom adopsjon av avanserte emballasjeteknologier. I 5G- og 6G-sektorene vil nyvinninger som emballasjeantenner og nyskapende brikkeløsninger forme fremtiden for Wireless Access Network (RAN) -arkitekturer. Autonome kjøretøyer vil også ha fordel, ettersom disse teknologiene støtter integrasjonen av sensorsuiter og databehandlingsenheter for å behandle store datamengder, samtidig som det sikrer sikkerhet, pålitelighet, kompakthet, kraft og termisk styring og kostnadseffektivitet.
Forbrukerelektronikk (inkludert smarttelefoner, smartklokker, AR/VR -enheter, PCer og arbeidsstasjoner) er i økende grad fokusert på å behandle mer data i mindre mellomrom, til tross for større vekt på kostnadene. Avansert halvlederemballasje vil spille en nøkkelrolle i denne trenden, selv om emballasjemetodene kan avvike fra de som brukes i HPC.
Post Time: Oct-07-2024