Uvod: Pomak paradigme sa monolitnog na modularno
Tradicionalni put integracije više funkcija u jednu, sve-manju silicijumsku matricu (Mooreov zakon) postaje pretjerano skup i tehnički izazovan za mnoge aplikacije. Odgovor industrije je Heterogena integracija (HI): sastavljanje više specijalizovanih čipova-optimiziranih za logiku, memoriju, analognu, RF ili fotoniku-u čvrsto povezan paket na nivou sistema{4}}. Ovaj pristup "Više od Moorea" pruža superiorne performanse, fleksibilnost i vrijeme-do-tržišta. U srcu ove revolucije leži skromna, ali sofisticirana komponenta: silicijumski interposer i procesi pakovanja-na nivou vafla (WLP) koji sve to čine mogućim.
Poglavlje 1: Silikonski interposer: Nervni sistem sistema
Interposer je pasivni silikonski supstrat koji se nalazi između baze paketa i naslaganih čipleta. To nije sam čip uređaja, već-"elektronska ploča" visoke gustoće na silicijumu.
- Funkcija: Njegova primarna uloga je da obezbijedi hiljade ultra-finih električnih puteva između čipleta postavljenih na njemu. Ovo se postiže mrežom mikro-izbočina na njegovoj površini i kroz-silikonske prolaze (TSVs)-vertikalne bakrene žice koje u potpunosti prolaze kroz silikonsku interposer wafer, povezujući gornju i donju stranu.
- Zašto silicijum? Staklene ili organske podloge ne mogu parirati prednostima silicijuma:
- CTE Match: Njegov koeficijent termičke ekspanzije (CTE) savršeno odgovara koeficijentu silicijumskih čipleta, sprečavajući mehanički stres i kvar tokom temperaturnih ciklusa.
- Ultra-Fino ožičenje: Poluprovodnička litografija omogućava mikronsku-gustinu ožičenja, koja daleko premašuje bilo koji organski supstrat, omogućavajući ogromnu međusobnu povezanost potrebnu za, recimo, povezivanje GPU-a na višestruke stekove memorije velike-propusnosti (HBM).
- Toplotna provodljivost: Silicijum efikasno širi toplotu iz moćnih računarskih čipova.
Poglavlje 2: Izazov proizvodnje: od oblatne do interposera
Proizvodnja besprijekornog interposera gura obradu i rukovanje vafla do svojih granica:
- Početna pločica: Zahtijeva silicijum visoke-otpornosti kako bi se minimizirao gubitak signala na visokim frekvencijama. Takođe mora imati odličnu kristalografsku uniformnost za precizno TSV jetkanje.
- TSV Formacija: Ovo je ključni izazov. Duboke, uske rupe se urezuju kroz cijelu pločicu (ili većinu) korištenjem naprednog dubokog reaktivnog-jonskog jetkanja (DRIE). Ove rupe su zatim obložene izolatorom, zaštitnim slojem i ispunjene bakrom.
- Razrjeđivanje pločice: Nakon obrade s prednje{0}}strane, oblata se mora istanjiti sa stražnje strane (često na 100 µm ili manje) kako bi se dno TSV-a otkrilo za povezivanje. Ovaj proces povratnog-brušenja zahtijeva ekstremnu preciznost kako bi se izbjeglo savijanje pločice, pucanje ili izazivanje naprezanja koje degradira performanse uređaja. Naknadno poliranje (oslobađanje od stresa) je kritično.
- Privremeno lijepljenje/de-ljepljenje: Krhka, tanka pločica se privremeno lijepi za kruto noseće staklo pomoću specijalnog ljepila za potporu tokom rukovanja i obrade sa stražnje-strane, a zatim se-odlijepi na kraju- delikatne operacije.
Poglavlje 3: Ekosistem: Pakovanje i sastavljanje na nivou pločica-
Interposer je platforma, ali Wafer-Pakovanje na nivou (WLP) je skup tehnika koje grade konačni sistem:
- Pakovanje na nivou ventilatora-Out Wafer-Pakovanje (FO-WLP): Čipleti se stavljaju na privremeni nosač, a epoksidna smjesa za kalup se nanosi kako bi se formirala "rekonstituirana oblatna" oko njih. Slojevi za preraspodjelu (RDL) od tankog{4}} metala se zatim izrađuju na vrhu kako bi se spojevi širili na veći korak, eliminišući potrebu za tradicionalnim supstratom ili interposerom za manje guste aplikacije. To je -isplativo rješenje za mobilne procesore i RF module.
- 2.5D integracija: klasični pristup{1}}bazirani interposer. Više čipova je postavljeno jedan pored drugog--uporedo na pasivni silikonski interposer koji sadrži TSV-ove. To je standard za integraciju CPU/GPU-a sa HBM memorijom.
- 3D IC integracija: Podiže slaganje na sljedeći nivo spajanjem čipleta direktno jedan na drugi koristeći mikro-bumps ili hibridno povezivanje (direktno spajanje bakra-na-bakar). Time se postiže najveća gustoća međupovezivanja i najkraći mogući putevi, ključni za buduće AI akceleratore. Zahtijeva još naprednije usluge stanjivanja i lijepljenja pločica.
Poglavlje 4: Strateški imperativ za livnice i OSAT
Za livnice poluprovodnika i kompanije za spoljnu montažu i ispitivanje poluprovodnika (OSAT), ovladavanje interposer i WLP tehnologijom je konkurentna potreba. Zahtijeva vertikalno integrirano razumijevanje materijala, procesa i termičkog{1}}mehaničkog naprezanja. Njihov uspeh zavisi od pouzdanog lanca snabdevanja specijalizovanim početnim materijalima:
- Ultra-tanke oblatne sa malom varijacijom debljine (TTV) za stanjivanje.
- Silikonske pločice-visoke otpornosti za interposere sa malim-gubicima.
- Oblatne vrhunskog{0}}kvaliteta sa besprijekornim površinama za finu RDL litografiju-
- Usluge preciznog sečenja za singulaciju ovih složenih, tankih pakovanja bez oštećenja.
Partner za revoluciju pakovanja
Kompanije koje pokreću HI revoluciju ne mogu sebi priuštiti nedosljednosti u svojim temeljnim materijalima. Sibranch Microelectronics služi kao ključni pokretač u ovom ekosistemu. Naše mogućnosti se direktno bave bolnim tačkama naprednog pakovanja:
Mi isporučujemo visoke{0}}otporne, ultra-ravne silikonske pločice idealne za izradu interposera.
Naše usluge povratnog-mljevenja i rezanja na kockice su upravo koraci-sa dodanom vrijednošću koji su potrebni za transformaciju standardne vafle u tanku,-spremnu-podlogu za interposer ili za izdvajanje delikatnih pakovanja.
Naša stručnost u rukovanju ultra-tankim pločicama i razumijevanju povezanih izazova pruža neprocjenjivu podršku inženjerima pakovanja.
Nudeći i specijalizirane podloge i usluge precizne obrade, djelujemo kao -provajder rješenja na jednoj tački, smanjujući složenost lanca snabdijevanja i rizik za naše partnere u oblasti naprednog pakovanja.
Zaključak: Novi centar gravitacije
U eri heterogene integracije, paket je sistem, a silicijum u njemu-kao aktivni čiplet i pasivni interposer-je vitalniji nego ikad. Složenost TSV-a, stanjivanja pločica i 3D slaganja podigla je nauku o materijalima i preciznu proizvodnju u središnji dio. Uspjeh u ovoj novoj paradigmi zahtijeva duboku saradnju u cijelom lancu snabdijevanja, počevši od supstratnog partnera koji razumije da pločica više nije samo platno za tranzistore, već integralna, trodimenzionalna komponenta-dimenzionalna komponenta konačnog sistema-u-samom paketu.