Paketimi i avancuar është një nga pikat kryesore teknologjike të epokës 'Më shumë se Moore'.Ndërsa çipat bëhen gjithnjë e më të vështirë dhe më të shtrenjtë për t'u miniaturë në çdo nyje procesi, inxhinierët po vendosin çipa të shumtë në paketa të avancuara, në mënyrë që të mos kenë më vështirësi për t'i tkurrur ato.Ky artikull ofron një hyrje të shkurtër për 10 nga termat më të zakonshëm të përdorur në teknologjinë e avancuar të paketimit.
Paketat 2.5D
Paketa 2.5D është një avancim i teknologjisë tradicionale të paketimit 2D IC, duke lejuar përdorimin më të mirë të linjës dhe hapësirës.Në një paketë 2.5D, kapakët e zhveshur grumbullohen ose vendosen krah për krah në majë të një shtrese ndërhyrëse me silikon nëpërmjet vias (TSV).Baza, ose shtresa interpozuese, siguron lidhjen midis çipave.
Paketa 2.5D përdoret zakonisht për ASIC të nivelit të lartë, FPGA, GPU dhe kube memorie.Në vitin 2008, Xilinx i ndau FPGA-të e tij të mëdha në katër çipa më të vegjël me rendiment më të lartë dhe i lidhi ato me shtresën e ndërsjellësit të silikonit.Kështu lindën paketat 2.5D dhe përfundimisht u përdorën gjerësisht për integrimin e procesorit me memorie me gjerësi të gjerë brezi të lartë (HBM).
Diagrami i një pakete 2.5D
paketim 3D
Në një paketë IC 3D, llambat logjike grumbullohen së bashku ose me diagramin e ruajtjes, duke eliminuar nevojën për të ndërtuar sisteme të mëdha mbi çipa (SoC).Mjetet janë të lidhura me njëra-tjetrën nga një shtresë ndërhyrëse aktive, ndërsa paketat IC 2.5D përdorin gungë përçuese ose TSV për të grumbulluar komponentët në shtresën e interposerit, paketat 3D IC lidhin shtresa të shumta vaferash silikoni me komponentët që përdorin TSV.
Teknologjia TSV është teknologjia kryesore që mundëson në paketat IC 2.5D dhe 3D, dhe industria e gjysmëpërçuesve ka përdorur teknologjinë HBM për të prodhuar çipa DRAM në paketat IC 3D.
Një pamje tërthore e paketës 3D tregon se ndërlidhja vertikale midis çipave të silikonit arrihet nëpërmjet TSV-ve metalike prej bakri.
Çiplet
Çipet janë një formë tjetër e paketimit 3D IC që mundëson integrimin heterogjen të komponentëve CMOS dhe jo-CMOS.Me fjalë të tjera, ato janë SoC më të vogla, të quajtura gjithashtu chiplet, sesa SoC të mëdha në një paketë.
Zbërthimi i një SoC të madh në çipa më të vegjël dhe më të vegjël ofron rendimente më të larta dhe kosto më të ulëta sesa një kërpudha e vetme e zhveshur.Çipat i lejojnë projektuesit të përfitojnë nga një gamë e gjerë IP pa pasur nevojë të marrin në konsideratë se cilën nyje procesi të përdorin dhe cilën teknologji të përdorin për ta prodhuar atë.Ata mund të përdorin një gamë të gjerë materialesh, duke përfshirë silikon, xhami dhe laminat për të prodhuar çipin.
Sistemet e bazuara në çiplet përbëhen nga çiplete të shumtë në një shtresë ndërmjetëse
Paketat Fan Out
Në një paketë Fan Out, "lidhja" largohet nga sipërfaqja e çipit për të siguruar më shumë hyrje/dalje të jashtme.Ai përdor një material formimi epoksi (EMC) i cili është plotësisht i ngulitur në mbulesë, duke eliminuar nevojën për procese të tilla si përplasja e vaferës, rrjedhja, montimi në çip, pastrimi, spërkatja e poshtme dhe forcimi.Prandaj, nuk kërkohet as një shtresë ndërmjetëse, duke e bërë integrimin heterogjen shumë më të lehtë.
Teknologjia Fan-out ofron një paketë më të vogël me më shumë I/O sesa llojet e tjera të paketave, dhe në vitin 2016 ishte ylli i teknologjisë kur Apple ishte në gjendje të përdorte teknologjinë e paketimit të TSMC për të integruar procesorin e aplikacionit 16 nm dhe DRAM-in celular në një paketë të vetme për iPhone 7.
Paketim me ventilator
Paketimi me vaferë në nivel me ventilator (FOWLP)
Teknologjia FOWLP është një përmirësim në paketimin në nivel wafer (WLP) që siguron më shumë lidhje të jashtme për çipat e silikonit.Ai përfshin futjen e çipit në një material formimi epoksi dhe më pas ndërtimin e një shtrese rishpërndarjeje me densitet të lartë (RDL) në sipërfaqen e vaferës dhe aplikimin e topave të saldimit për të formuar një vaferë të rindërtuar.
FOWLP siguron një numër të madh lidhjesh midis paketës dhe tabelës së aplikimit, dhe për shkak se nënshtresa është më e madhe se mbulesa, hapi i mbulesës është në të vërtetë më i qetë.
Shembull i një pakete FOWLP
Integrim heterogjen
Integrimi i komponentëve të ndryshëm të prodhuar veçmas në asambletë e nivelit më të lartë mund të përmirësojë funksionalitetin dhe të përmirësojë karakteristikat e funksionimit, kështu që prodhuesit e komponentëve gjysmëpërçues janë në gjendje të kombinojnë komponentët funksionalë me rrjedha të ndryshme procesi në një asamble të vetme.
Integrimi heterogjen është i ngjashëm me sistem-në-paketë (SiP), por në vend që të kombinojë shumë makineri të zhveshura në një substrat të vetëm, ai kombinon IP të shumta në formën e Chiplets në një substrat të vetëm.Ideja themelore e integrimit heterogjen është të kombinohen komponentë të shumtë me funksione të ndryshme në të njëjtën paketë.
Disa blloqe ndërtimi teknikë në integrimin heterogjen
HBM
HBM është një teknologji e standardizuar e ruajtjes së stivës që ofron kanale me gjerësi bande të lartë për të dhënat brenda një rafte dhe midis memories dhe komponentëve logjikë.Paketat HBM grumbullojnë memorien dhe i lidhin ato së bashku nëpërmjet TSV për të krijuar më shumë I/O dhe gjerësi bande.
HBM është një standard JEDEC që integron vertikalisht shtresa të shumta të komponentëve DRAM brenda një pakete, së bashku me procesorët e aplikacioneve, GPU-të dhe SoC-të.HBM zbatohet kryesisht si një paketë 2.5D për serverët e nivelit të lartë dhe çipat e rrjetit.Publikimi i HBM2 tani trajton kufizimet e kapacitetit dhe shpejtësisë së orës së lëshimit fillestar të HBM.
Paketat HBM
Shtresa e ndërmjetme
Shtresa e ndërlidhjes është kanali përmes të cilit kalohen sinjalet elektrike nga pllaka ose pllaka e zhveshur me shumë çipa në paketë.Është ndërfaqja elektrike midis prizave ose lidhësve, duke lejuar që sinjalet të përhapen më larg dhe gjithashtu të lidhen me priza të tjera në tabelë.
Shtresa interpozuese mund të jetë prej silikoni dhe materiale organike dhe vepron si një urë lidhëse midis mbulesës së shumëfishtë dhe tabelës.Shtresat e ndërlidhjes së silikonit janë një teknologji e provuar me densitet të lartë I/O me hap të imët dhe aftësi të formimit TSV dhe luajnë një rol kyç në paketimin e çipave IC 2.5D dhe 3D.
Implementimi tipik i një shtrese të ndërmjetme të ndarë nga sistemi
Shtresa e rishpërndarjes
Shtresa e rishpërndarjes përmban lidhjet ose shtrirjet e bakrit që mundësojnë lidhjet elektrike midis pjesëve të ndryshme të paketimit.Është një shtresë e materialit dielektrik metalik ose polimerik që mund të grumbullohet në paketim me diabet të zhveshur, duke zvogëluar kështu hapësirën hyrëse/dalëse të çipave të mëdhenj.Shtresat e rishpërndarjes janë bërë pjesë integrale e zgjidhjeve të paketave 2.5D dhe 3D, duke lejuar që çipat në to të komunikojnë me njëri-tjetrin duke përdorur shtresa ndërmjetëse.
Paketat e integruara duke përdorur shtresat e rishpërndarjes
TSV
TSV është një teknologji kyçe e zbatimit për zgjidhjet e paketimit 2.5D dhe 3D dhe është një vaferë e mbushur me bakër që siguron një ndërlidhje vertikale përmes mbulesës së meshës silikoni.Ai kalon nëpër të gjithë bidonin për të siguruar një lidhje elektrike, duke formuar shtegun më të shkurtër nga njëra anë e bidonit në tjetrën.
Nga ana e përparme e vaferës gdhendet vrimat ose vizat në një thellësi të caktuar, e cila më pas izolohet dhe mbushet duke depozituar një material përcjellës (zakonisht bakër).Pasi të jetë fabrikuar çipi, ai hollohet nga ana e pasme e vaferit për të ekspozuar vizat dhe metali i depozituar në anën e pasme të vaferit për të përfunduar ndërlidhjen TSV.
Koha e postimit: korrik-07-2023