Pooljuhtide pakend on arenenud traditsioonilistest 1D PCB-kujundustest kuni tipptasemel 3D-hübriidsidemeni vahvli tasemel. See edasiminek võimaldab omavahel vahekaugust ühekohalise mikronite vahemikus, ribalaiustega kuni 1000 GB/s, säilitades samal ajal kõrge energiatõhususe. Täiustatud pooljuhtpakenditehnoloogiate keskmes on 2,5D pakendid (kus komponendid asetatakse vahetamiskihile kõrvuti) ja 3D -pakendit (mis hõlmab aktiivsete kiipide vertikaalselt virnastamist). Need tehnoloogiad on HPC süsteemide tuleviku jaoks üliolulised.
2.5D Pakenditehnoloogia hõlmab mitmesuguseid vahendajamaterjale, millel kõigil on oma plussid ja puudused. Räni (SI) vahendajakihid, sealhulgas täielikult passiivsed ränivahvlid ja lokaliseeritud ränisillad, on tuntud parimate juhtmestiku võimaluste pakkumise poolest, muutes need ideaalseks suure jõudlusega arvutamiseks. Kuid need on kulukad materjalide ja tootmise ning pakkimispiirkonna näopiirangute osas. Nende probleemide leevendamiseks suureneb lokaliseeritud räni sildade kasutamine, kasutades strateegiliselt räni, kus peen funktsionaalsus on kriitilise tähtsusega, käsitledes samal ajal piirkonna piiranguid.
Orgaanilised vahendajakihid, kasutades ventilaatorit välja vormitud plasti, on räni kuluefektiivsem alternatiiv. Neil on madalam dielektriline konstant, mis vähendab RC viivitust pakendis. Nendele eelistele vaatamata võitleb orgaaniliste vahendamiskihtide vaeva, et saavutada omavahel ühendatud funktsioonide vähendamine kui ränipõhine pakend, piirates nende kasutuselevõttu suure jõudlusega arvutusrakendustes.
Klaasise vahendaja kihid on pälvinud märkimisväärset huvi, eriti pärast Inteli hiljutist klaasipõhise katsesõiduki pakendi käivitamist. Klaas pakub mitmeid eeliseid, näiteks reguleeritav soojuspaisumiskoefitsient (CTE), kõrgmõõtmeline stabiilsus, siledad ja lamedad pinnad ning võime toetada paneelide tootmist, muutes selle paljutõotavaks kandidaadiks vahendatavate kihtide kandidaadiks, kellel on võrreldav räniga võrreldav. Lisaks tehnilistele väljakutsetele on klaasist vahendamiskihtide peamine puudus ebaküps ökosüsteem ja praegune suuremahulise tootmisvõimsuse puudumine. Kuna ökosüsteem küpseb ja tootmisvõimalused paranevad, võivad pooljuhtide pakendi klaasipõhised tehnoloogiad näha edasist kasvu ja kasutuselevõttu.
3D-pakenditehnoloogia osas on Cu-Cu põrutamata hübriidsidemest saamas juhtiv uuenduslik tehnoloogia. See arenenud tehnika saavutab püsiva ühenduse, ühendades dielektrilised materjalid (nagu SiO2) manustatud metallidega (CU). Cu-Cu hübriidsidemed suudavad vahekaugusi alla 10 mikroni, tavaliselt ühekohalise mikronite vahemikus, mis tähistab olulist paranemist traditsioonilise mikro-bump-tehnoloogia võrreldes, mille põrutusvahemikud on umbes 40-50 mikronit. Hübriidsidemete eelised hõlmavad suurenenud I/O, suurenenud ribalaius, paranenud 3D -vertikaalne virnastamine, parem energiatõhusus ning vähenenud parasiitide efektid ja soojusresistentsus, mis on tingitud põhja täitmise puudumisest. Seda tehnoloogiat on siiski keeruline toota ja sellel on kõrgemad kulud.
2.5D ja 3D -pakenditehnoloogiad hõlmavad erinevaid pakenditehnikaid. 2,5D pakendis, sõltuvalt vahendajakihi materjalide valikust, saab selle liigitada ränipõhistesse, orgaanilistesse ja klaasist vahendamiskihtidesse, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel. 3D-pakendil on mikro-bump-tehnoloogia väljatöötamise eesmärk vähendada vahemõõtmeid, kuid tänapäeval on võimalik kasutusele võtta hübriidsidemete tehnoloogia (otsene Cu-CU ühendusmeetod), ühekohalise vahemõõtme mõõtmed, mis tähistavad valdkonnas olulist edu.
** Peamised tehnoloogilised suundumused, mida vaadata: **
1. ** Suuremad vahendamiskihid: ** IDTechex ennustas varem, et räni vahendajakihtide raskuste tõttu, mis ületavad 3 -kordset retikukri suuruse piiri, asendaks 2,5D räni sillalahused peagi räni vahendaja kihid kui peamine valik HPC kiipide pakendamiseks. TSMC on NVIDIA ja teiste juhtivate HPC arendajate, nagu Google ja Amazon, 2,5D räni vahendaja kihtide peamine tarnija ning ettevõte teatas hiljuti oma esimese põlvkonna Cowos_L masstootmisest 3,5-kordse võrku suurusega. Idtechex loodab, et see suundumus jätkub, kusjuures täiendavaid edusamme käsitleti oma aruandes, mis hõlmab peamisi mängijaid.
2. ** Paneeli tasemel pakend: ** Paneeli tasandi pakend on muutunud oluliseks fookuseks, nagu rõhutati Taiwani rahvusvahelisel pooljuhtide näitusel 2024. aastal. See pakendimeetod võimaldab kasutada suuremaid vahendajakihte ja aitab kulusid vähendada, tootes samaaegselt rohkem pakette. Vaatamata oma potentsiaalile tuleb ikkagi käsitleda selliseid väljakutseid nagu Warpage'i juhtimine. Selle suurenev esiletõstmine kajastab kasvavat nõudlust suuremate, kulutõhusamate vahendamiskihtide järele.
3. ** Klaasi vahendaja kihid: ** Klaas on kujunemas tugeva kandidaatmaterjalina peene juhtmestiku saavutamiseks, mis on võrreldav räniga, täiendavate eelistega, näiteks reguleeritav CTE ja suurem usaldusväärsus. Klaasise vahendaja kihid ühilduvad ka paneelidetaseme pakendiga, pakkudes potentsiaali suure tihedusega juhtmestikuga, mis on rohkem hallatavate kuludega, muutes selle tulevaste pakenditehnoloogiate jaoks paljutõotavaks lahenduseks.
4. ** HBM hübriidsideerimine: ** 3D vask-vask-vask-vask-vask-vask-vask-vask-vask-vaskübriidsideerimine on peamine tehnoloogia, et saavutada laastude ülipeen. Seda tehnoloogiat on kasutatud erinevates tipptasemel serveritoodetes, sealhulgas AMD EPYC virnastatud SRAM-i ja protsessorite jaoks, samuti MI300 seeria CPU/GPU plokkide virnastamiseks I/O-del. Eeldatakse, et hübriidsidestamine mängib tulevastes HBM-i edusammudes üliolulist rolli, eriti DRAM-virnade puhul, mis ületavad 16-HI või 20-HI kihti.
5. ** koos pakitud optilised seadmed (CPO): ** Kasvava nõudlusega andmete läbilaskevõime ja energiatõhususe järele on optiline ühenduse tehnoloogia pälvinud märkimisväärset tähelepanu. Koos pakendatud optiliste seadmete (CPO) on muutumas võtmelahenduseks I/O ribalaiuse suurendamiseks ja energiatarbimise vähendamiseks. Võrreldes traditsioonilise elektriülekandega pakub optiline suhtlus mitmeid eeliseid, sealhulgas madalam signaalide sumbumine pikkadel vahemaadel, vähenenud ribalaiuse tundlikkus ja märkimisväärselt suurenenud ribalaius. Need eelised muudavad CPO ideaalseks valikuks andmemahukate, energiasäästlike HPC süsteemide jaoks.
** Võtmeturud, mida vaadata: **
Esmane turg, mis juhib 2,5D ja 3D-pakenditehnoloogiate väljatöötamist, on kahtlemata suure jõudlusega andmetöötluse sektor. Need täiustatud pakendimeetodid on Moore'i seaduse piirangute ületamiseks üliolulised, võimaldades ühe paketi piires rohkem transistoreid, mälu ja ühendusi. Kiipide lagunemine võimaldab ka protsessisõlmede optimaalset kasutamist erinevate funktsionaalsete plokkide vahel, näiteks eraldada I/O plokid töötlemisplokkidest, suurendades veelgi tõhusust.
Lisaks suure jõudlusega andmetöötlusele (HPC) eeldatakse, et ka muud turud saavutavad täiustatud pakenditehnoloogiate kasutuselevõtu kaudu ka kasvu. 5G ja 6G sektoris kujundavad sellised uuendused nagu pakendi antennid ja tipptasemel kiiblahendused traadita juurdepääsuvõrgu (RAN) arhitektuuride tulevikku. Kaastub ka autonoomsed sõidukid, kuna need tehnoloogiad toetavad anduri sviitide ja arvutusüksuste integreerimist, et töödelda suuri andmeid, tagades samal ajal ohutuse, töökindluse, kompaktsuse, võimsuse ja soojusjuhtimise ning kulutõhususe.
Tarbijaelektroonika (sealhulgas nutitelefonid, nutikellad, AR/VR -seadmed, personaalarvutid ja töökohad) on üha enam keskendunud väiksemates ruumides rohkem andmeid töötlemisele, hoolimata suuremat rõhku kuludele. Täiustatud pooljuhtide pakendamine mängib selles suundumuses võtmerolli, ehkki pakendimeetodid võivad erineda HPC -s kasutatavatest.
Postiaeg: oktoober-07-2024