Εισαγωγή: Η Μετατόπιση Παραδείγματος από Μονολιθικό σε Αρθρωτό
Η παραδοσιακή διαδρομή της ενσωμάτωσης περισσότερων λειτουργιών σε ένα ενιαίο,-ολοένα μικρότερο καλούπι πυριτίου (Νόμος του Moore) γίνεται απαγορευτικά δαπανηρή και τεχνικά προκλητική για πολλές εφαρμογές. Η απάντηση του κλάδου είναι η Ετερογενής Ολοκλήρωση (HI): συναρμολόγηση πολλαπλών εξειδικευμένων chiplet-βελτιστοποιημένων για λογική, μνήμη, αναλογικά, ραδιοσυχνότητες ή φωτονικά-σε ένα στενά συζευγμένο πακέτο{4}}σε επίπεδο συστήματος. Αυτή η προσέγγιση "Περισσότερα από Μουρ" προσφέρει ανώτερη απόδοση, ευελιξία και χρόνο-στην αγορά-. Στην καρδιά αυτής της επανάστασης βρίσκεται ένα ταπεινό αλλά εξελιγμένο εξάρτημα: ο παρεμβολέας πυριτίου και οι διαδικασίες της συσκευασίας σε επίπεδο-wafer (WLP) που τα καθιστούν όλα δυνατά.
Κεφάλαιο 1: Ο παρεμβολέας πυριτίου: Το νευρικό σύστημα του συστήματος
Ένας παρεμβολέας είναι ένα παθητικό υπόστρωμα πυριτίου που βρίσκεται μεταξύ της βάσης της συσκευασίας και των στοιβαγμένων τσιπ. Δεν είναι ένα τσιπ συσκευής από μόνο του, αλλά μια-«πλακέτα ηλεκτρονικού κυκλώματος» υψηλής πυκνότητας σε πυρίτιο.
- Λειτουργία: Ο πρωταρχικός του ρόλος είναι να παρέχει χιλιάδες εξαιρετικά-λεπτές ηλεκτρικές διαδρομές μεταξύ των chiplet που τοποθετούνται σε αυτό. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός δικτύου μικρο-εξογκωμάτων στην επιφάνειά του και Through-Silicon Vias (TSV)-κάθετων χάλκινων καλωδίων που διέρχονται πλήρως από τη γκοφρέτα παρεμβολής πυριτίου, συνδέοντας την επάνω και την κάτω πλευρά.
- Γιατί πυρίτιο; Τα γυάλινα ή οργανικά υποστρώματα δεν μπορούν να ταιριάζουν με τα πλεονεκτήματα του πυριτίου:
- Ταίριασμα CTE: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE) ταιριάζει απόλυτα με εκείνον των chiplets πυριτίου, αποτρέποντας τη μηχανική καταπόνηση και την αστοχία κατά τη διάρκεια των κύκλων θερμοκρασίας.
- Εξαιρετικά-Λεπρή καλωδίωση: Η λιθογραφία ημιαγωγών επιτρέπει την πυκνότητα καλωδίωσης-κλίμακας, η οποία υπερβαίνει κατά πολύ κάθε οργανικό υπόστρωμα, επιτρέποντας τη μαζική διασυνδεσιμότητα που απαιτείται, για παράδειγμα, για τη σύνδεση μιας GPU σε πολλαπλές στοίβες μνήμης υψηλού εύρους ζώνης (HBM).
- Θερμική αγωγιμότητα: Το πυρίτιο διαχέει αποτελεσματικά τη θερμότητα από τα ισχυρά υπολογιστικά chiplet.
Κεφάλαιο 2: Η πρόκληση της κατασκευής: Από το Wafer στο Interposer
Η παραγωγή ενός αψεγάδιαστου παρεμβολέα ωθεί την επεξεργασία και το χειρισμό του πλακιδίου στα όριά του:
- Γκοφρέτα εκκίνησης: Απαιτεί πυρίτιο υψηλής αντίστασης-για την ελαχιστοποίηση της απώλειας σήματος στις υψηλές συχνότητες. Πρέπει επίσης να έχει εξαιρετική κρυσταλλογραφική ομοιομορφία για ακριβή χάραξη TSV.
- Σχηματισμός TSV: Αυτή είναι μια βασική πρόκληση. Οι βαθιές, στενές οπές χαράσσονται σε ολόκληρη τη γκοφρέτα (ή στο μεγαλύτερο μέρος της) χρησιμοποιώντας προηγμένη χάραξη βαθιών αντιδραστικών-ιόντων (DRIE). Αυτές οι τρύπες στη συνέχεια επενδύονται με μονωτικό, στρώμα φραγμού και γεμίζονται με χαλκό.
- Αραίωμα γκοφρέτας: Μετά την επεξεργασία στο μπροστινό-πλάγιο, η γκοφρέτα πρέπει να αραιωθεί από το πίσω μέρος (συχνά σε 100 μm ή λιγότερο) για να εκτεθεί το κάτω μέρος των TSV για σύνδεση. Αυτή η διαδικασία οπίσθιας λείανσης-απαιτεί εξαιρετική ακρίβεια για να αποφευχθεί η παραμόρφωση, το ράγισμα ή η πρόκληση πίεσης που υποβαθμίζει την απόδοση της συσκευής. Η επακόλουθη στίλβωση (ανακούφιση από το στρες) είναι κρίσιμης σημασίας.
- Προσωρινή συγκόλληση/Απο-συγκόλληση: Η εύθραυστη, λεπτή γκοφρέτα συγκολλάται προσωρινά σε ένα άκαμπτο γυαλί μεταφοράς χρησιμοποιώντας μια ειδική κόλλα για στήριξη κατά το χειρισμό και την οπίσθια-πίσω επεξεργασία και στη συνέχεια απο-κολλάται στο τέλος-μια λεπτή λειτουργία.
Κεφάλαιο 3: Το Οικοσύστημα: Γκοφρέτα-Συσκευασία και συναρμολόγηση σε επίπεδο
Το interposer είναι η πλατφόρμα, αλλά το Wafer-Level Packaging (WLP) είναι το σύνολο τεχνικών που δημιουργούν το τελικό σύστημα:
- Ανεμιστήρας-Γκοφρέτα εξόδου-Συσκευασία επιπέδου (FO-WLP): Τα τσιπάκια τοποθετούνται σε έναν προσωρινό φορέα και εφαρμόζεται μια εποξειδική ένωση καλουπιού για να σχηματιστεί μια "ανασυσταθείσα γκοφρέτα" γύρω τους. Στη συνέχεια κατασκευάζονται στρώματα ανακατανομής (RDL) από λεπτή-μεταλλική μεμβράνη για να ανοίγουν οι συνδέσεις σε μεγαλύτερο βήμα, εξαλείφοντας την ανάγκη για ένα παραδοσιακό υπόστρωμα ή παρεμβολή για λιγότερο πυκνές εφαρμογές. Είναι μια οικονομικά-αποτελεσματική λύση για επεξεργαστές κινητών και μονάδες RF.
- Ενσωμάτωση 2.5D: Η κλασική προσέγγιση που βασίζεται- με παρεμβολές. Πολλά chiplet τοποθετούνται δίπλα-δίπλα σε έναν παθητικό παρεμβολέα πυριτίου που περιέχει TSV. Είναι το πρότυπο για την ενσωμάτωση CPU/GPU με μνήμη HBM.
- Τρισδιάστατη ενσωμάτωση IC: Μεταφέρει τη στοίβαξη στο επόμενο επίπεδο συνδέοντας chiplet απευθείας το ένα πάνω στο άλλο χρησιμοποιώντας μικρο-χτυπήματα ή υβριδική σύνδεση (απευθείας συγκόλληση χαλκού-σε-χαλκού). Αυτό επιτυγχάνει την υψηλότερη πυκνότητα διασύνδεσης και τις συντομότερες δυνατές διαδρομές, ζωτικής σημασίας για τους μελλοντικούς επιταχυντές τεχνητής νοημοσύνης. Απαιτεί ακόμη πιο προηγμένες υπηρεσίες αραίωσης και συγκόλλησης γκοφρέτας.
Κεφάλαιο 4: Η Στρατηγική Επιταγή για Χυτήρια και ΟΣΑΤ
Για τα χυτήρια ημιαγωγών και τις εταιρείες συναρμολόγησης και δοκιμής ημιαγωγών (OSAT), η εξοικείωση με την τεχνολογία interposer και WLP είναι ανταγωνιστική αναγκαιότητα. Απαιτεί μια κάθετα ολοκληρωμένη κατανόηση των υλικών, των διαδικασιών και της θερμικής-μηχανικής καταπόνησης. Η επιτυχία τους εξαρτάται από μια αξιόπιστη αλυσίδα εφοδιασμού για τα εξειδικευμένα υλικά εκκίνησης:
- Εξαιρετικά-Γκοφρέτες με στενή διακύμανση πάχους (TTV) για αραίωση.
- Γκοφρέτες πυριτίου υψηλής αντίστασης-για παρεμβολές χαμηλών-απωλειών.
- Γκοφρέτες κορυφαίας ποιότητας-με άψογες επιφάνειες για λιθογραφία RDL λεπτής-τονικής.
- Υπηρεσίες ακριβείας κοπής σε κύβους για να μονώσετε αυτές τις πολύπλοκες, λεπτές συσκευασίες χωρίς ζημιές.
Ένας συνεργάτης για την επανάσταση των συσκευασιών
Οι εταιρείες που οδηγούν την επανάσταση του HI δεν μπορούν να αντέξουν οικονομικά ασυνέπειες στα βασικά υλικά τους. Η Sibranch Microelectronics χρησιμεύει ως κρίσιμος παράγοντας σε αυτό το οικοσύστημα. Οι δυνατότητές μας αντιμετωπίζουν άμεσα τα σημεία πόνου της προηγμένης συσκευασίας:
Παρέχουμε τις υψηλής- ειδικής αντίστασης, εξαιρετικά-επίπεδες γκοφρέτες σιλικόνης ιδανικές για την κατασκευή interposer.
Οι υπηρεσίες οπίσθιας λείανσης και κοπής σε κύβους είναι ακριβώς τα βήματα προστιθέμενης αξίας- που απαιτούνται για τη μετατροπή μιας τυπικής γκοφρέτας σε ένα λεπτό-το-υπόστρωμα παρεμβολής ή για τη δημιουργία λεπτών συσκευασιών.
Η τεχνογνωσία μας στον χειρισμό των εξαιρετικά λεπτών γκοφρετών και στην κατανόηση των σχετικών προκλήσεων παρέχει ανεκτίμητη υποστήριξη στους μηχανικούς συσκευασίας.
Προσφέροντας τόσο τα εξειδικευμένα υποστρώματα όσο και τις υπηρεσίες επεξεργασίας ακριβείας, ενεργούμε ως ένας πάροχος λύσεων ενός σημείου{{0}, μειώνοντας την πολυπλοκότητα της αλυσίδας εφοδιασμού και τον κίνδυνο για τους συνεργάτες μας στον προηγμένο τομέα συσκευασίας.
Συμπέρασμα: Το Νέο Κέντρο Βάρους
Στην εποχή της Ετερογενούς Ενοποίησης, το πακέτο είναι το σύστημα και το πυρίτιο μέσα σε αυτό-ως ενεργό chiplet και ως παθητικό παρεμβολέα-είναι πιο ζωτικής σημασίας από ποτέ. Η πολυπλοκότητα των TSV, η αραίωση γκοφρέτας και η τρισδιάστατη στοίβαξη έχουν ανεβάσει την επιστήμη των υλικών και την κατασκευή ακριβείας στο επίκεντρο. Η επιτυχία σε αυτό το νέο παράδειγμα απαιτεί βαθιά συνεργασία σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού, ξεκινώντας από έναν συνεργάτη υποστρώματος που καταλαβαίνει ότι η γκοφρέτα δεν είναι πλέον απλώς ένας καμβάς για τρανζίστορ, αλλά ένα αναπόσπαστο-τρισδιάστατο στοιχείο του τελικού συστήματος-στο ίδιο-το πακέτο.
