Napredno pakiranje jedan je od tehnoloških vrhunaca ere 'Više od Moorea'.Kako čipove postaje sve teže i skuplje minijaturizirati u svakom procesnom čvoru, inženjeri stavljaju više čipova u napredna pakiranja tako da se više ne moraju boriti da ih smanje.Ovaj članak daje kratki uvod u 10 najčešćih izraza koji se koriste u naprednoj tehnologiji pakiranja.
2.5D paketi
2.5D paket je napredak tradicionalne 2D IC tehnologije pakiranja, omogućavajući finije linije i iskorištenje prostora.U 2.5D paketu, goli matrice su naslagane ili postavljene jedna do druge na vrh interposer sloja sa silikonskim via vias (TSV-ovima).Baza ili interposer sloj osigurava povezanost između čipova.
2.5D paket obično se koristi za vrhunske ASIC-ove, FPGA-ove, GPU-ove i memorijske kocke.Xilinx je 2008. godine podijelio svoje velike FPGA-ove u četiri manja čipa s većim prinosima i povezao ih sa slojem silicijevog interposera.Tako su rođeni 2.5D paketi koji su s vremenom postali naširoko korišteni za integraciju procesora visoke propusne memorije (HBM).
Dijagram 2.5D paketa
3D pakiranje
U 3D IC paketu, logičke matrice su složene zajedno ili s matricama za pohranu, eliminirajući potrebu za izgradnjom velikih sustava na čipu (SoC).Matrice su povezane jedna s drugom aktivnim međuslojem, dok 2.5D IC paketi koriste vodljive izbočine ili TSV-ove za slaganje komponenti na međusloj, 3D IC paketi povezuju više slojeva silicijskih pločica s komponentama pomoću TSV-ova.
TSV tehnologija je ključna tehnologija koja omogućuje i 2.5D i 3D IC pakete, a industrija poluvodiča koristi HBM tehnologiju za proizvodnju DRAM čipova u 3D IC paketima.
Pogled na poprečni presjek 3D paketa pokazuje da se okomito međusobno povezivanje silicijskih čipova postiže pomoću metalnih bakrenih TSV-ova.
Chiplet
Čipleti su još jedan oblik 3D IC pakiranja koji omogućuje 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.
Razbijanje velikog SoC-a na manje, manje čipove nudi veće rezultate i niže troškove od jednog golog kalupa.čipleti omogućuju dizajnerima da iskoriste prednosti širokog raspona IP-a bez razmatranja koji će procesni čvor koristiti i koju tehnologiju koristiti za njegovu proizvodnju.Za izradu čipa mogu koristiti širok raspon materijala, uključujući silicij, staklo i laminate.
Sustavi koji se temelje na čipletima sastoje se od više čipleta na međusloju
Fan Out paketi
U Fan Out paketu, "veza" je raspršena s površine čipa kako bi se osiguralo više vanjskih I/O.Koristi epoksidni materijal za kalupljenje (EMC) koji je u potpunosti ugrađen u matricu, eliminirajući potrebu za procesima kao što su bumping wafer, fluxing, flip-chip montaža, čišćenje, donje prskanje i stvrdnjavanje.Stoga nije potreban ni posrednički sloj, što heterogenu integraciju čini puno lakšom.
Fan-out tehnologija nudi manji paket s više I/O od ostalih vrsta paketa, a 2016. bila je tehnološka zvijezda kada je Apple uspio upotrijebiti TSMC-ovu tehnologiju pakiranja za integraciju svog 16nm aplikacijskog procesora i mobilnog DRAM-a u jedan paket za iPhone 7.
Fan-out pakiranje
Fan-Out Wafer Level Packaging (FOWLP)
Tehnologija FOWLP je poboljšanje pakiranja na razini vafera (WLP) koje pruža više vanjskih priključaka za silikonske čipove.Uključuje ugradnju čipa u epoksidni kalupni materijal, a zatim izradu sloja za redistribuciju visoke gustoće (RDL) na površini pločice i nanošenje kuglica za lemljenje kako bi se formirala rekonstituirana pločica.
FOWLP pruža veliki broj veza između paketa i aplikacijske ploče, a budući da je supstrat veći od matrice, korak matrice je zapravo opušteniji.
Primjer FOWLP paketa
Heterogena integracija
Integracija različitih komponenti proizvedenih zasebno u sklopove više razine može povećati funkcionalnost i poboljšati radne karakteristike, tako da proizvođači poluvodičkih komponenti mogu kombinirati funkcionalne komponente s različitim tijekovima procesa u jedan sklop.
Heterogena integracija slična je sustavu u paketu (SiP), ali umjesto kombiniranja više golih matrica na jednoj podlozi, ona kombinira više IP-ova u obliku čipleta na jednoj podlozi.Osnovna ideja heterogene integracije je kombiniranje više komponenti s različitim funkcijama u istom paketu.
Neki tehnički gradivni blokovi u heterogenoj integraciji
HBM
HBM je standardizirana tehnologija pohranjivanja stogova koja pruža kanale visoke propusnosti za podatke unutar stogova i između memorije i logičkih komponenti.HBM paketi slažu memorijske matrice i povezuju ih zajedno putem TSV-a kako bi stvorili više I/O i propusnosti.
HBM je JEDEC standard koji vertikalno integrira više slojeva DRAM komponenti unutar paketa, zajedno s aplikacijskim procesorima, GPU-ovima i SoC-ovima.HBM je prvenstveno implementiran kao 2.5D paket za vrhunske poslužitelje i mrežne čipove.Izdanje HBM2 sada se bavi ograničenjima kapaciteta i takta početnog izdanja HBM.
HBM paketi
Međusloj
Međuslojni sloj je kanal kroz koji se električni signali propuštaju iz gole matrice ili ploče s više čipova u pakiranju.To je električno sučelje između utičnica ili konektora, što omogućuje širenje signala dalje i povezivanje s drugim utičnicama na ploči.
Međuslojni sloj može biti izrađen od silicija i organskih materijala i djeluje kao most između multi-die matrice i ploče.Silikonski interposer slojevi su dokazana tehnologija s visokom finom pitch I/O gustoćom i mogućnostima formiranja TSV-a i igraju ključnu ulogu u 2.5D i 3D pakiranju IC čipova.
Tipična implementacija međusloja podijeljenog sustava
Sloj redistribucije
Sloj redistribucije sadrži bakrene veze ili poravnanja koja omogućuju električne veze između različitih dijelova paketa.To je sloj metalnog ili polimernog dielektričnog materijala koji se može složiti u paket s golom matricom, čime se smanjuje I/O razmak velikih skupova čipova.Slojevi redistribucije postali su sastavni dio 2.5D i 3D rješenja paketa, omogućujući čipovima na njima da međusobno komuniciraju pomoću posredničkih slojeva.
Integrirani paketi koji koriste slojeve redistribucije
TSV
TSV je ključna implementacijska tehnologija za 2.5D i 3D rješenja pakiranja i predstavlja pločicu punjenu bakrom koja pruža vertikalnu međuspoju kroz matricu pločice od silicija.Prolazi kroz cijelu matricu kako bi osigurao električnu vezu, tvoreći najkraći put od jedne strane matrice do druge.
Prolazni otvori ili otvori su urezani do određene dubine s prednje strane pločice, koja se zatim izolira i ispunjava taloženjem vodljivog materijala (obično bakra).Nakon što je čip proizveden, stanji se sa stražnje strane pločice kako bi se otkrili otvori i metal koji se nalazi na stražnjoj strani pločice kako bi se dovršio TSV interkonekt.
Vrijeme objave: 7. srpnja 2023