Napredno pakovanje je jedan od tehnoloških vrhunaca ere „Više od Mura“.Kako čipovi postaju sve teže i skuplji za minijaturizaciju u svakom procesnom čvoru, inženjeri stavljaju više čipova u napredne pakete tako da više ne moraju da se bore da ih smanje.Ovaj članak pruža kratak uvod u 10 najčešćih izraza koji se koriste u naprednoj tehnologiji pakiranja.
2.5D paketi
2.5D paket je napredak tradicionalne 2D IC tehnologije pakovanja, omogućavajući finije linije i korištenje prostora.U 2.5D paketu, gole matrice su naslagane ili postavljene jedna pored druge na vrh interposer sloja sa silicijumskim putem (TSVs).Baza, ili interposer sloj, obezbeđuje povezanost između čipova.
2.5D paket se obično koristi za high-end ASIC, FPGA, GPU i memorijske kocke.2008. Xilinx je podijelio svoje velike FPGA na četiri manja čipa sa većim prinosom i povezao ih sa silikonskim interposer slojem.2.5D paketi su tako rođeni i na kraju su postali široko korišćeni za integraciju procesora velike propusnosti memorije (HBM).
Dijagram 2.5D paketa
3D pakovanje
U 3D IC paketu, logičke matrice su složene zajedno ili sa matricom za skladištenje, eliminišući potrebu za pravljenjem velikih sistema na čipovima (SoC).Matrice su međusobno povezane aktivnim interposer slojem, dok 2.5D IC paketi koriste provodne izbočine ili TSV za slaganje komponenti na sloj interposera, 3D IC paketi povezuju više slojeva silikonskih pločica sa komponentama koristeći TSV.
TSV tehnologija je ključna tehnologija u 2.5D i 3D IC paketima, a industrija poluprovodnika koristi HBM tehnologiju za proizvodnju DRAM čipova u 3D IC paketima.
Pregled poprečnog presjeka 3D paketa pokazuje da se vertikalna međusobna povezanost između silikonskih čipova postiže preko metalnih bakrenih TSV-ova.
Chiplet
Čipleti su još jedan oblik 3D IC pakovanja koji omogućava heterogenu integraciju CMOS i ne-CMOS komponenti.Drugim riječima, to su manji SoC-ovi, koji se nazivaju i čipleti, a ne veliki SoC-ovi u paketu.
Rastavljanje velikog SoC-a na manje, manje čipove nudi veće prinose i niže troškove od jedne gole matrice.čipleti omogućavaju dizajnerima da iskoriste prednosti širokog spektra IP-a bez potrebe da razmatraju koji procesni čvor koristiti i koju tehnologiju koristiti za njegovu proizvodnju.Oni mogu koristiti širok spektar materijala, uključujući silicijum, staklo i laminate za proizvodnju čipa.
Sistemi bazirani na čipletima se sastoje od više čipleta na međusloju
Fan Out paketi
U paketu Fan Out, “veza” je razvučena sa površine čipa kako bi se obezbijedilo više eksternih I/O.Koristi epoksidni materijal za oblikovanje (EMC) koji je u potpunosti ugrađen u kalup, eliminirajući potrebu za procesima kao što su nabijanje pločica, fluksiranje, montaža flip-chip-a, čišćenje, prskanje dna i očvršćavanje.Stoga nije potreban ni posrednički sloj, što heterogenu integraciju čini mnogo lakšom.
Fan-out tehnologija nudi manji paket sa više I/O od drugih tipova paketa, a 2016. je to bila tehnološka zvijezda kada je Apple mogao koristiti TSMC-ovu tehnologiju pakiranja kako bi integrirao svoj 16nm procesor aplikacija i mobilni DRAM u jedan paket za iPhone 7.
Pakovanje sa ventilatorom
Pakovanje na nivou oblata sa ventilatorom (FOWLP)
FOWLP tehnologija je poboljšanje pakovanja na nivou wafer-a (WLP) koje pruža više vanjskih veza za silikonske čipove.To uključuje ugradnju čipa u epoksidni materijal za kalupljenje, a zatim konstruiranje sloja za preraspodjelu visoke gustine (RDL) na površini pločice i nanošenje kuglica za lemljenje kako bi se formirala rekonstituirana ploča.
FOWLP pruža veliki broj veza između paketa i ploče za nanošenje, a budući da je supstrat veći od matrice, korak matrice je zapravo opušteniji.
Primjer FOWLP paketa
Heterogena integracija
Integracija različitih komponenti proizvedenih odvojeno u sklopove višeg nivoa može poboljšati funkcionalnost i poboljšati radne karakteristike, tako da su proizvođači poluvodičkih komponenti u mogućnosti kombinirati funkcionalne komponente s različitim tokovima procesa u jedan sklop.
Heterogena integracija je slična sistemu u paketu (SiP), ali umjesto kombinovanja više golih matrica na jednoj podlozi, ona kombinuje više IP-ova u obliku čipleta na jednoj podlozi.Osnovna ideja heterogene integracije je kombinovanje više komponenti sa različitim funkcijama u istom paketu.
Neki tehnički gradivni blokovi u heterogenoj integraciji
HBM
HBM je standardizirana tehnologija skladištenja steka koja pruža kanale velike propusnosti za podatke unutar steka i između memorije i logičkih komponenti.HBM paketi slažu memoriju i povezuju ih zajedno preko TSV-a kako bi stvorili više I/O i propusnog opsega.
HBM je JEDEC standard koji vertikalno integriše više slojeva DRAM komponenti unutar paketa, zajedno sa aplikacijskim procesorima, GPU-ovima i SoC-ovima.HBM je prvenstveno implementiran kao 2.5D paket za high-end servere i mrežne čipove.Izdanje HBM2 sada se bavi ograničenjima kapaciteta i brzine takta početnog izdanja HBM-a.
HBM paketi
Intermediate Layer
Interposer sloj je vod kroz koji se električni signali prenose iz gole matrice ili ploče sa više čipova u pakovanju.To je električni interfejs između utičnica ili konektora, koji omogućava da se signali šire dalje i povezuju na druge utičnice na ploči.
Interposer sloj može biti napravljen od silikona i organskih materijala i služi kao most između više matrice i ploče.Silikonski interposer slojevi su dokazana tehnologija sa visokom I/O gustinom finog nagiba i mogućnošću formiranja TSV-a i igraju ključnu ulogu u pakovanju 2.5D i 3D IC čipova.
Tipična implementacija sistemskog particioniranog međusloja
Sloj redistribucije
Sloj za preraspodjelu sadrži bakrene veze ili poravnanja koja omogućavaju električne veze između različitih dijelova paketa.To je sloj metalnog ili polimernog dielektričnog materijala koji se može slagati u paket sa golom matricom, čime se smanjuje I/O razmak kod velikih skupova čipova.Slojevi za redistribuciju postali su sastavni dio rješenja 2.5D i 3D paketa, omogućavajući čipovima na njima da komuniciraju jedni s drugima koristeći posredničke slojeve.
Integrirani paketi koji koriste slojeve redistribucije
TSV
TSV je ključna tehnologija implementacije za 2.5D i 3D rješenja za pakovanje i predstavlja pločicu punjenu bakrom koja pruža vertikalnu međusobnu vezu kroz silikonsku ploču.Prolazi kroz cijelu matricu kako bi osigurao električnu vezu, formirajući najkraći put od jedne do druge strane matrice.
Prolazne rupe ili otvore se urezuju do određene dubine sa prednje strane pločice, koja se zatim izoluje i popunjava nanošenjem provodnog materijala (obično bakra).Jednom kada je čip proizveden, istanji se sa stražnje strane pločice kako bi se otkrili otvori i metal na poleđini pločice kako bi se završila TSV interkonekcija.
Vrijeme objave: Jul-07-2023