L'imballaggio semiconduttore hè evolutu da i disinni tradiziunali di PCB 1D à l'attaccamentu ibridu 3D di punta à u livellu di wafer. Stu prugressu permette l'interconnessione spazii in a gamma di microni unicu, cù larghezza di banda finu à 1000 GB / s, mantenendu una alta efficienza energetica. À u core di i tecnulugii avanzati di imballaggio di semiconduttori sò l'imballaggio 2.5D (induve i cumpunenti sò posti fiancu à fiancu nantu à una strata intermediaria) è l'imballaggio 3D (chì implica l'impilamentu verticale di chips attivi). Queste tecnulugia sò cruciali per u futuru di i sistemi HPC.
A tecnulugia di imballaggio 2.5D implica diversi materiali di strati intermediari, ognunu cù i so vantaghji è svantaghji. I strati intermediari di Siliciu (Si), cumprese wafers di siliciu cumpletamente passivi è ponti di siliciu localizati, sò cunnisciuti per furnisce e più belle capacità di cablaggio, rendendu ideali per l'informatica d'altu rendiment. Tuttavia, sò costosi in termini di materiali è di fabricazione è facenu limitazioni in l'area di imballaggio. Per mitigà questi prublemi, l'usu di ponti di siliciu localizatu hè in crescita, impiegendu strategicamente u silicu induve a funziunalità fine hè critica mentre affruntendu i limiti di l'area.
I strati intermedii organici, chì utilizanu plastichi modellati in fan-out, sò una alternativa più costuosa à u siliciu. Hanu una constante dielettrica più bassa, chì reduce u ritardu RC in u pacchettu. Malgradu questi vantaghji, i strati intermediari organici luttanu per ottene u listessu livellu di riduzzione di e caratteristiche di interconnessione cum'è l'imballaggi basati in siliciu, limitendu a so adopzione in l'applicazioni informatiche d'altu rendiment.
I strati intermediari di vetru anu suscitatu un interessu significativu, soprattuttu dopu à u recente lanciu di Intel di imballaggi di vetru di prova basati in vetru. U vetru offre parechji vantaghji, cum'è u coefficient d'espansione termale regulabile (CTE), stabilità dimensionale elevata, superfici lisce è piatte, è a capacità di sustene a fabricazione di pannelli, facendu un candidatu promettente per strati intermediari cù capacità di cablaggio paragunabili à u siliciu. Tuttavia, fora di e sfide tecniche, u principale svantaghju di i strati intermediari di vetru hè l'ecosistema immature è a mancanza attuale di capacità di produzzione à grande scala. Cume l'ecosistema matura è e capacità di produzzione migliurà, e tecnulugia basate in vetru in l'imballazione di semiconduttori ponu vede più crescita è adopzione.
In quantu à a tecnulugia di imballaggio 3D, l'incollatura ibrida senza bump Cu-Cu hè diventata una tecnulugia innovativa di punta. Sta tecnica avanzata ottene interconnessioni permanenti cumminendu materiali dielettrici (cum'è SiO2) cù metalli incrustati (Cu). L'unione ibrida Cu-Cu pò ottene spazii sottu à 10 microns, tipicamente in a gamma di microni unicu, chì rapprisenta una mellura significativa rispetto à a tecnulugia tradiziunale di micro-bump, chì hà spazii bump di circa 40-50 microns. I vantaghji di u ligame hibrido includenu un I / O aumentatu, una larghezza di banda rinfurzata, un impilamentu verticale 3D miglioratu, una migliore efficienza energetica, effetti parassitari ridotti è resistenza termica per l'assenza di riempimentu di fondu. Tuttavia, sta tecnulugia hè cumplessa di fabricazione è hà costu più altu.
I tecnulugii di imballaggio 2.5D è 3D includenu diverse tecniche di imballaggio. In l'imballu 2.5D, secondu a scelta di materiali di strati intermediari, pò esse categurizatu in strati intermediari basati in silicone, organici è vetru, cum'è mostra in a figura sopra. In l'imballaggio 3D, u sviluppu di a tecnulugia di micro-bump hà per scopu di riduce e dimensioni di spaziatura, ma oghje, aduttendu a tecnulugia di ligame hibrida (un metudu di cunnessione Cu-Cu direttu), ponu esse rializate dimensioni di spaziatura di una sola cifra, marcà un prugressu significativu in u campu. .
** Tendenze tecnologiche chjave per fighjà:**
1. **Zone di strati intermedii più grandi: ** IDTechEx hà preditu prima chì, per via di a difficultà di strati intermediari di siliciu chì superanu un limitu di dimensione di reticule 3x, e soluzioni di ponti di siliciu 2.5D sostituiranu prestu i strati intermediari di siliciu cum'è a scelta primaria per l'imballaggio di chips HPC. TSMC hè un fornitore maiò di strati intermediari di siliciu 2.5D per NVIDIA è altri sviluppatori HPC principali cum'è Google è Amazon, è a cumpagnia hà annunziatu recentemente a produzzione in massa di a so prima generazione CoWoS_L cù una dimensione di reticule 3.5x. IDTechEx aspetta chì sta tendenza cuntinueghja, cù più avanzamenti discututi in u so rapportu chì copre i principali attori.
2. ** Packaging à livellu di pannellu: ** L'imballu à livellu di pannellu hè diventatu un focusu significativu, cum'è evidenziatu à l'Exhibition International Semiconductor 2024 di Taiwan. Stu metudu di imballaggio permette l'usu di strati intermediari più grande è aiuta à riduce i costi pruduciendu più pacchetti simultaneamente. Malgradu u so putenziale, e sfide cum'è a gestione di warpage anu da sempre esse affrontate. A so prominenza crescente riflette a dumanda crescente di strati intermediari più grande è più efficaci di costu.
3. **Glass Intermediary Layers: ** Glass hè emergente cum'è un materiale candidatu forte per ottene un cablaggio fine, paragunabile à u siliciu, cù vantaghji supplementari cum'è CTE regulable è affidabilità più altu. I strati intermediari di vetru sò ancu cumpatibili cù l'imballaggi à livellu di pannellu, chì offrenu u putenziale di cablaggio di alta densità à costi più gestibili, facendu una soluzione promettente per e tecnulugia di imballaggio futuri.
4. **HBM Hybrid Bonding:** 3D copper-copper (Cu-Cu) hybrid bonding hè una tecnulugia chjave per ottene interconnessioni verticali di pitch ultra-fine trà chips. Sta tecnulugia hè stata aduprata in diversi prudutti di servitori high-end, cumprese AMD EPYC per SRAM è CPU stacked, è ancu a serie MI300 per stacking CPU / GPU blocks on I / O dies. U ligame ibridu hè previstu di ghjucà un rolu cruciale in i futuri avanzamenti di HBM, in particulare per stacks DRAM chì superanu i strati 16-Hi o 20-Hi.
5. ** Co-Packaged Optical Devices (CPO): ** Cù a crescente dumanda di più altu throughput di dati è efficienza energetica, a tecnulugia d'interconnessione ottica hà guadagnatu una attenzione considerable. I dispositi ottici co-imballati (CPO) sò diventati una soluzione chjave per rinfurzà a larghezza di banda I / O è riduce u cunsumu d'energia. In cunfrontu à a trasmissione elettrica tradiziunale, a cumunicazione ottica offre parechji vantaghji, cumprese l'attenuazione di u signale più bassa à longu distanzi, a sensibilità di diafonia ridutta è a larghezza di banda significativamente aumentata. Questi vantaghji facenu CPO una scelta ideale per i sistemi HPC intensivi di dati è efficienti in energia.
** Mercati Chjave da Fighjà : **
U mercatu primariu chì guida u sviluppu di e tecnulugia di imballaggio 2.5D è 3D hè senza dubbitu u settore di l'informatica d'alta prestazione (HPC). Questi metudi di imballaggio avanzati sò cruciali per superà e limitazioni di a Legge di Moore, chì permettenu più transistori, memoria è interconnessioni in un solu pacchettu. A descomposizione di chips permette ancu l'utilizazione ottimali di i nodi di prucessu trà i diversi blocchi funziunali, cum'è a separazione di i blocchi I / O da i blocchi di trasfurmazioni, rinfurzendu ancu l'efficienza.
In più di l'informatica d'alta prestazione (HPC), altri mercati sò ancu previsti per ottene una crescita attraversu l'adopzione di tecnulugia di imballaggio avanzata. In i settori 5G è 6G, l'innuvazioni cum'è l'antenne di imballaggio è soluzioni di chip di punta formanu u futuru di l'architetture di rete d'accessu wireless (RAN). I veiculi autonomi anu ancu benefiziu, postu chì sti tecnulugii sustenenu l'integrazione di suite di sensori è unità di calculu per processà una grande quantità di dati assicurendu a sicurezza, l'affidabilità, a compattezza, l'energia è a gestione termica, è u costu.
L'elettronica di u cunsumu (cumpresi smartphones, smartwatches, dispositivi AR / VR, PC è stazioni di travagliu) sò sempre più focalizati nantu à trasfurmà più dati in spazii più chjuchi, malgradu un enfasi più grande nantu à u costu. L'imballaggi avanzati di semiconduttori ghjucanu un rolu chjave in questa tendenza, anche se i metudi di imballaggio ponu differisce da quelli usati in HPC.
Tempu di post: 25-oct-2024