חדשות בתעשייה: מגמות טכנולוגיות אריזה מתקדמות

אריזות מוליכים למחצה התפתחה מעיצובים מסורתיים של PCB 1D ועד מליטה היברידית תלת-ממדית מתקדמת ברמת הוופל. קידום זה מאפשר מרווח בין חיבורי בטווח המיקרון החד ספרתי, עם רוחב פס של עד 1000 ג'יגה-בייט/ש ', תוך שמירה על יעילות אנרגטית גבוהה. בבסיס הטכנולוגיות של אריזת מוליכים למחצה מתקדמים נמצאות אריזות 2.5D (כאשר רכיבים ממוקמים זה לצד זה בשכבת מתווכת) ואריזת תלת מימד (הכרוכה בערימת אנכית של שבבים פעילים). טכנולוגיות אלה הן מכריעות לעתיד של מערכות HPC.

טכנולוגיית אריזה 2.5D כוללת חומרים שונים של שכבת מתווך, שלכל אחד מהם יתרונות וחסרונות משלה. שכבות מתווך של סיליקון (SI), כולל פרוסות סיליקון פסיביות לחלוטין וגשרי סיליקון מקומיים, ידועים כמספקים את יכולות החיווט הטובות ביותר, מה שהופך אותם לאידיאליים למחשוב בעל ביצועים גבוהים. עם זאת, הם יקרים מבחינת חומרים וייצור ומגבלות פנים באזור האריזה. כדי להקל על סוגיות אלה, השימוש בגשרי סיליקון מקומיים הולך וגובר, תוך שימוש אסטרטגית בסיליקון כאשר פונקציונליות עדינה היא קריטית תוך התייחסות לאילוצי שטח.

שכבות מתווך אורגניות המשתמשות בפלסטיקה מעוצבת מאוורר, הן אלטרנטיבה חסכונית יותר לסיליקון. יש להם קבוע דיאלקטרי נמוך יותר, מה שמפחית את עיכוב ה- RC בחבילה. למרות היתרונות הללו, שכבות מתווך אורגניות נאבקות להשגת אותה רמה של הפחתת תכונות מחוברות כמו אריזה מבוססת סיליקון, מה שמגביל את אימוץם ביישומי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים.

שכבות מתווך זכוכית זכו להתעניינות משמעותית, במיוחד בעקבות ההשקה האחרונה של אינטל של אריזות רכב מבחן מבוסס זכוכית. זכוכית מציעה מספר יתרונות, כגון מקדם התפשטות תרמית מתכווננת (CTE), יציבות ממדית גבוהה, משטחים חלקים ושטוחים ויכולת לתמוך בייצור פאנלים, מה שהופך אותו למועמד מבטיח לשכבות מתווכות עם יכולות חיווט בהשוואה לסיליקון. עם זאת, מלבד אתגרים טכניים, החיסרון העיקרי של שכבות מתווך זכוכית הוא המערכת האקולוגית הלא בשלה וההיעדר הנוכחי ביכולת הייצור בקנה מידה גדול. ככל שהמערכת האקולוגית מתבגרה ויכולות הייצור משתפרות, טכנולוגיות מבוססות זכוכית באריזות מוליכים למחצה עשויות לראות צמיחה ואימוץ נוספים.

מבחינת טכנולוגיית אריזות תלת מימד, מליטה היברידית ללא בליטה של ​​CU-CU הופכת לטכנולוגיה חדשנית מובילה. טכניקה מתקדמת זו משיגה חיבורים קבועים על ידי שילוב של חומרים דיאלקטריים (כמו SiO2) עם מתכות משובצות (CU). מליטה היברידית של CU-CU יכולה להשיג מרווחים מתחת ל -10 מיקרון, בדרך כלל בטווח המיקרון החד ספרתי, המייצג שיפור משמעותי ביחס לטכנולוגיית המיקרו-דבק המסורתית, שיש לה מרווחי בליטה של ​​כ 40-50 מיקרון. היתרונות של מליטה היברידית כוללים קלט/פלט מוגבר, רוחב פס משופר, שיפור ערימה אנכית תלת -ממדית, יעילות כוח טובה יותר והפחתת השפעות טפיליות והתנגדות תרמית עקב היעדר מילוי תחתון. עם זאת, טכנולוגיה זו מורכבת לייצור ועלויות גבוהות יותר.

טכנולוגיות אריזה תלת -ממדיות של 2.5D ותלת מימד כוללות טכניקות אריזה שונות. באריזה של 2.5D, בהתאם לבחירת חומרי שכבת מתווך, ניתן לסווג אותה לשכבות מתווכות מבוססות סיליקון, מבוססות אורגניות ומבוססות זכוכית, כפי שמוצג באיור שלמעלה. באריזות תלת מימד, פיתוח טכנולוגיית מיקרו-בקשה נועד להפחית את מידות המרווח, אך כיום, על ידי אימוץ טכנולוגיית קשרים היברידית (שיטת חיבור ישיר CU-CU), ניתן להשיג מידות מרווח חד ספרתי, המסמן התקדמות משמעותית בתחום.

** מגמות טכנולוגיות מרכזיות לצפייה: **

1. ** אזורי שכבת מתווך גדולים יותר: ** Idtechex חזה בעבר כי בשל הקושי של שכבות מתווך סיליקון העולות על מגבלת גודל 3X, פתרונות גשר סיליקון 2.5D יחליפו בקרוב שכבות מתווך סיליקון כבחירה העיקרית לאריזת שבבי HPC. TSMC הוא ספק מרכזי של שכבות מתווך סיליקון 2.5D עבור NVIDIA ומפתחי HPC מובילים אחרים כמו גוגל ואמזון, והחברה הודיעה לאחרונה על ייצור המוני של ה- Cowos_L מהדור הראשון שלה עם גודל רשתית 3.5X. Idtechex מצפה שמגמה זו תמשיך, עם התקדמות נוספת שנדונה בדו"ח שלה המכסה שחקנים גדולים.

2. ** אריזה ברמת הפאנל: ** אריזות ברמת הפאנל הפכה למוקד משמעותי, כפי שהודגש בתערוכת המוליכים למחצה של טייוואן 2024. שיטת אריזה זו מאפשרת שימוש בשכבות מתווכות גדולות יותר ומסייעת בהפחתת עלויות על ידי ייצור חבילות נוספות בו זמנית. למרות הפוטנציאל שלה, עדיין יש לטפל באתגרים כמו ניהול עגלות. הבולטות הגוברת שלה משקפת את הביקוש ההולך וגובר לשכבות מתווכות גדולות יותר וחסכוניות יותר.

3. ** שכבות מתווך זכוכית: ** זכוכית מתגלה כחומר מועמד חזק להשגת חיווט עדין, בהשוואה לסיליקון, עם יתרונות נוספים כמו CTE מתכוונן ואמינות גבוהה יותר. שכבות מתווך זכוכית תואמות גם אריזות ברמת הפאנל, ומציעות פוטנציאל לחיווט בצפיפות גבוהה בעלויות הניתנות לניהול יותר, מה שהופך אותה לפיתרון מבטיח לטכנולוגיות אריזה עתידיות.

4. ** מליטה היברידית HBM: ** מליטה היברידית של נחושת תלת מימד (CU-CU) היא טכנולוגיית מפתח להשגת חיבורים אנכיים של המגרש האולטרה-אינטי בין שבבים. טכנולוגיה זו שימשה במוצרי שרת מתקדמים שונים, כולל AMD EPYC עבור SRAM ו- CPU מועמים, כמו גם סדרת MI300 לערימת בלוקים של מעבד/GPU על מתות קלט/פלט. מליטה היברידית צפויה למלא תפקיד מכריע בהתקדמות העתידית של HBM, במיוחד עבור ערימות DRAM העולות על 16 HI או 20-HI.

5. ** מכשירים אופטיים ארוזים משותפים (CPO): ** עם הביקוש ההולך וגובר לתפוקת נתונים גבוהה יותר ויעילות כוח, טכנולוגיית חיבור אופטית זכתה לתשומת לב ניכרת. מכשירים אופטיים ארוזים משותפים (CPO) הופכים לפיתרון מרכזי לשיפור רוחב פס קלט/פלט והפחתת צריכת האנרגיה. בהשוואה להעברה חשמלית מסורתית, תקשורת אופטית מציעה מספר יתרונות, כולל הנחתת אות נמוכה יותר על פני מרחקים ארוכים, הפחיתה את הרגישות למפגש והגדילה משמעותית את רוחב הפס. יתרונות אלה הופכים את CPO לבחירה אידיאלית עבור מערכות HPC עתירות נתונים ויעילות אנרגיה.

** שוקי מפתח לצפייה: **

השוק העיקרי המניע את הפיתוח של טכנולוגיות אריזה של 2.5D ו- 3D הוא ללא ספק תחום המחשוב בעל הביצועים הגבוהים (HPC). שיטות אריזה מתקדמות אלה הן מכריעות להתגברות על מגבלות החוק של מור, מה שמאפשר יותר טרנזיסטורים, זיכרון וחיבורים בתוך חבילה יחידה. הפירוק של השבבים מאפשר גם ניצול מיטבי של צמתים בתהליך בין בלוקים פונקציונליים שונים, כגון הפרדת בלוקי קלט/פלט מבלוקי עיבוד, מה שמגביר עוד יותר את היעילות.

בנוסף למחשוב בעל ביצועים גבוהים (HPC), שווקים אחרים צפויים גם להשיג צמיחה באמצעות אימוץ טכנולוגיות אריזה מתקדמות. במגזרי 5G ו- 6G, חידושים כמו אנטנות אריזה ופתרונות שבבים מתקדמים יעצבו את העתיד של ארכיטקטורות רשת Access Wireless (RAN). רכבים אוטונומיים יפיקו תועלת, מכיוון שטכנולוגיות אלה תומכות בשילוב של סוויטות חיישנים ויחידות מחשוב לעיבוד כמויות גדולות של נתונים תוך הבטחת בטיחות, אמינות, קומפקטיות, כוח וניהול תרמי, ועלויות.

אלקטרוניקה צרכנית (כולל סמארטפונים, שעונים חכמים, מכשירי AR/VR, מחשבים אישיים ותחנות עבודה) מתמקדת יותר ויותר בעיבוד נתונים רבים יותר בחללים קטנים יותר, למרות דגש רב יותר על עלות. אריזות מוליכים למחצה מתקדמות ישחקו תפקיד מפתח במגמה זו, אם כי שיטות האריזה עשויות להיות שונות מאלה המשמשות ב- HPC.