Yarı iletken ambalaj, geleneksel 1D PCB tasarımlarından gofret seviyesinde en yeni 3D hibrid bağına dönüştü. Bu ilerleme, yüksek enerji verimliliğini korurken, 1000 GB/s'ye kadar bant genişliği ile tek haneli mikron aralığında ara bağlantı aralığına izin verir. Gelişmiş yarı iletken ambalaj teknolojilerinin merkezinde 2.5D ambalaj (bileşenlerin bir aracı tabakaya yan yana yerleştirildiği) ve 3D ambalaj (aktif yongalar dikey olarak istiflenmeyi içeren) bulunur. Bu teknolojiler HPC sistemlerinin geleceği için çok önemlidir.
2.5D ambalaj teknolojisi, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan çeşitli ara katman malzemelerini içerir. Tamamen pasif silikon gofretler ve lokalize silikon köprüler dahil olmak üzere silikon (SI) aracı katmanlar, en iyi kablolama özelliklerini sağlamak için bilinir ve onları yüksek performanslı bilgi işlem için ideal hale getirir. Bununla birlikte, malzeme ve üretim ve ambalaj alanındaki yüz sınırlamaları açısından pahalıdırlar. Bu sorunları azaltmak için, alan kısıtlamalarını ele alırken ince işlevselliğin kritik olduğu silikon kullanılarak lokalize silikon köprülerin kullanımı artmaktadır.
Fan-out kalıplanmış plastikler kullanan organik aracı katmanlar, silikona daha uygun maliyetli bir alternatiftir. Pakette RC gecikmesini azaltan daha düşük bir dielektrik sabiti vardır. Bu avantajlara rağmen, organik aracı katmanlar, silikon bazlı ambalajla aynı düzeyde ara bağlantı özellik azaltımı elde etmek için mücadele ederek yüksek performanslı bilgi işlem uygulamalarında benimsenmelerini sınırlar.
Cam aracı katmanlar, özellikle Intel'in yakın zamandaki cam tabanlı test araç ambalajının lansmanını takiben önemli ilgi gördü. Cam, ayarlanabilir termal genleşme katsayısı (CTE), yüksek boyutlu stabilite, pürüzsüz ve düz yüzeyler ve panel üretimini destekleme yeteneği gibi çeşitli avantajlar sunarak silikonla karşılaştırılabilir kablo kabiliyetlerine sahip ara katmanlar için umut verici bir aday haline getirir. Bununla birlikte, teknik zorlukların yanı sıra, cam aracı katmanların ana dezavantajı olgunlaşmamış ekosistem ve mevcut büyük ölçekli üretim kapasitesi eksikliğidir. Ekosistem olgunlaştıkça ve üretim yetenekleri geliştikçe, yarı iletken ambalajdaki cam tabanlı teknolojiler daha fazla büyüme ve benimsenme görebilir.
3D ambalaj teknolojisi açısından, Cu-Cu yumruğu olmayan hibrid bağlama, önde gelen bir yenilikçi teknoloji haline geliyor. Bu gelişmiş teknik, dielektrik malzemeleri (SIO2 gibi) gömülü metallerle (CU) birleştirerek kalıcı ara bağlantılara ulaşır. Cu-Cu hibrid bağı, tipik olarak tek haneli mikron aralığında 10 mikronun altında aralıklar elde edebilir ve yaklaşık 40-50 mikronluk çarpma aralıklarına sahip geleneksel mikro-yumru teknolojisi üzerinde önemli bir gelişmeyi temsil eder. Hibrit bağlamanın avantajları arasında artan G/Ç, gelişmiş bant genişliği, gelişmiş 3D dikey istifleme, daha iyi güç verimliliği ve alt doldurma olmaması nedeniyle azaltılmış parazitik etkiler ve termal direnç bulunmaktadır. Bununla birlikte, bu teknoloji üretim için karmaşıktır ve daha yüksek maliyetlere sahiptir.
2.5D ve 3D ambalaj teknolojileri çeşitli ambalaj tekniklerini kapsar. 2.5D ambalajında, ara katman malzemelerinin seçimine bağlı olarak, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi silikon bazlı, organik bazlı ve cam bazlı aracı katmanlar halinde kategorize edilebilir. 3D ambalajında, mikro-bump teknolojisinin geliştirilmesi, boşluk boyutlarını azaltmayı amaçlamaktadır, ancak bugün, hibrid bağlanma teknolojisini (doğrudan Cu-Cu bağlantı yöntemi) benimseyerek, alanda önemli ilerlemeleri işaretleyerek tek haneli boşluk boyutları elde edilebilir.
** İzlenecek önemli teknolojik eğilimler: **
1. ** Daha büyük aracı katman alanları: ** IDTechex, daha önce 3x retikül büyüklüğü sınırını aşan silikon aracı katmanlarının zorluğu nedeniyle, 2.5D silikon köprü çözeltilerinin yakında silikon ara katmanlarını paketleme HPC yongaları için birincil seçim olarak değiştireceğini tahmin ediyordu. TSMC, NVIDIA ve Google ve Amazon gibi diğer önde gelen HPC geliştiricileri için 2.5D silikon aracı katmanlarının önemli bir tedarikçisidir ve şirket, birinci nesil Cowos_L'nin 3.5x retikül boyutuyla kitlesel üretimini duyurdu. IdTechex, bu eğilimin devam etmesini bekliyor ve raporunda büyük oyuncuları kapsayan daha fazla ilerlemeler tartışılıyor.
2. ** Panel seviyesi ambalaj: ** Panel seviyesi ambalaj, 2024 Tayvan Uluslararası Yarıiletken Sergisi'nde vurgulandığı gibi önemli bir odak noktası haline geldi. Bu ambalaj yöntemi, daha büyük aracı katmanların kullanılmasına izin verir ve aynı anda daha fazla paket üreterek maliyetleri azaltmaya yardımcı olur. Potansiyeline rağmen, çelik yönetimi gibi zorlukların hala ele alınması gerekmektedir. Artan önemi, daha büyük, daha uygun maliyetli aracı katmanlara olan artan talebi yansıtmaktadır.
3. ** Cam Ara Katmanlar: ** Cam, silikonla karşılaştırılabilir, ayarlanabilir CTE ve daha yüksek güvenilirlik gibi ek avantajlarla ince kablolama elde etmek için güçlü bir aday malzeme olarak ortaya çıkmaktadır. Cam aracı katmanlar ayrıca, daha yönetilebilir maliyetlerle yüksek yoğunluklu kablolama potansiyeli sunan ve gelecekteki ambalaj teknolojileri için umut verici bir çözüm haline getiren panel düzeyinde ambalajla uyumludur.
4. ** HBM Hibrid Bağlama: ** 3D Bakır-Copper (Cu-CU) Hibrid Bağlama, yongalar arasında ultra ince perde dikey bağlantılarını elde etmek için önemli bir teknolojidir. Bu teknoloji, istiflenmiş SRAM ve CPU'lar için AMD EPYC ve G/Ç kaliklerinde CPU/GPU bloklarını istiflemek için MI300 serisinde çeşitli üst düzey sunucu ürünlerinde kullanılmıştır. Hibrid bağlamanın, özellikle 16-Hi veya 20-Hi katmanlarını aşan DRAM yığınları için gelecekteki HBM gelişmelerinde önemli bir rol oynaması bekleniyor.
5. ** Ortak paketlenmiş optik cihazlar (CPO): ** Artan daha yüksek veri verimi ve güç verimliliği talebi ile optik ara bağlantı teknolojisi büyük ilgi görmüştür. Ortak paketlenmiş optik cihazlar (CPO), G/Ç bant genişliğini arttırmak ve enerji tüketimini azaltmak için önemli bir çözüm haline geliyor. Geleneksel elektrik iletimi ile karşılaştırıldığında, optik iletişim, uzun mesafelerde daha düşük sinyal zayıflaması, azaltılmış karışma hassasiyeti ve bant genişliği önemli ölçüde artan çeşitli avantajlar sunar. Bu avantajlar, CPO'yu veri yoğun, enerji tasarruflu HPC sistemleri için ideal bir seçim haline getirir.
** İzlenecek kilit pazarlar: **
2.5D ve 3D ambalaj teknolojilerinin geliştirilmesini yönlendiren birincil pazar, şüphesiz yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) sektörüdür. Bu gelişmiş ambalaj yöntemleri, Moore Yasası'nın sınırlamalarının üstesinden gelmek için çok önemlidir, daha fazla transistör, bellek ve tek bir pakette ara bağlantılar sağlar. Yongaların ayrışması, G/Ç bloklarının işleme bloklarından ayrılması, verimliliği daha da artırma gibi farklı fonksiyonel bloklar arasında işlem düğümlerinin optimal kullanılmasına izin verir.
Yüksek performanslı hesaplamaya (HPC) ek olarak, diğer pazarların da gelişmiş ambalaj teknolojilerinin benimsenmesi yoluyla büyüme sağlaması beklenmektedir. 5G ve 6G sektörlerinde, ambalaj antenleri ve en yeni çip çözümleri gibi yenilikler, kablosuz erişim ağı (RAN) mimarilerinin geleceğini şekillendirecektir. Otonom araçlar da fayda sağlayacaktır, çünkü bu teknolojiler güvenlik, güvenilirlik, kompaktlık, güç ve termal yönetim ve maliyet etkinliği sağlarken, sensör süitlerinin ve bilgi işlem birimlerinin entegrasyonunu büyük miktarda veri işlemek için destekleyecektir.
Tüketici elektroniği (akıllı telefonlar, akıllı saatler, AR/VR cihazları, PC'ler ve iş istasyonları dahil), maliyete daha fazla vurgu yapmasına rağmen giderek daha küçük alanlarda daha fazla veri işlemeye odaklanmaktadır. Gelişmiş yarı iletken ambalaj bu eğilimde önemli bir rol oynayacaktır, ancak ambalaj yöntemleri HPC'de kullanılanlardan farklı olabilir.
Gönderme Zamanı: Ekim-07-2024