Ярымүткәргечле упаковка традицион 1D PCB дизайннарыннан пластина дәрәҗәсендәге алдынгы 3D гибрид бәйләнешкә кадәр үсеш алды. Бу алгарыш бер санлы микрон диапазонында үзара тоташу аралыгын тәэмин итә, 1000 ГБ/с кадәр полоса киңлеге белән, шул ук вакытта югары энергия нәтиҗәлелеген саклый. Алдынгы ярымүткәргечле упаковка технологияләренең нигезендә 2,5D упаковка (компонентлар арадаш катламда янәшә урнаштырыла) һәм 3D упаковка (актив чипларны вертикаль рәвештә өюне үз эченә ала) ята. Бу технологияләр HPC системаларының киләчәге өчен бик мөһим.
2.5D упаковкалау технологиясе төрле арадаш катлам материалларын куллана, һәрберсенең үз өстенлекләре һәм кимчелекләре бар. Кремний (Si) арадаш катламнары, шул исәптән тулысынча пассив кремний пластиналары һәм локализацияләнгән кремний күперләре, иң яхшы электр үткәрү мөмкинлекләрен тәэмин итүләре белән билгеле, бу аларны югары җитештерүчәнлекле исәпләүләр өчен идеаль итә. Ләкин алар материаллар һәм җитештерү ягыннан кыйммәт һәм упаковка өлкәсендә чикләүләр белән очраша. Бу проблемаларны киметү өчен, локализацияләнгән кремний күперләрен куллану арта бара, стратегик яктан кремний кулланыла, анда нечкә функциональлек мөһим, шул ук вакытта мәйдан чикләүләрен дә хәл итү.
Органик арадаш катламнар, җилләткеч белән формалаштырылган пластиклар кулланып, кремнийга караганда отышлырак альтернатива булып тора. Аларның диэлектрик даимилеге түбәнрәк, бу исә төргәктә RC тоткарлануын киметә. Бу өстенлекләргә карамастан, органик арадаш катламнар кремний нигезендәге төргәк кебек үк тоташу үзенчәлекләрен киметү дәрәҗәсенә ирешүдә кыенлыклар кичерә, бу аларның югары җитештерүчәнлекле исәпләү кушымталарында кулланылышын чикли.
Пыяла арадаш катламнары зур кызыксыну уятты, бигрәк тә Intel компаниясенең күптән түгел пыяла нигезендәге сынау машиналары өчен төрү продуктларын чыгаргач. Пыяла берничә өстенлек бирә, мәсәлән, җылылык киңәюенең көйләнерлек коэффициенты (CTE), югары үлчәмле тотрыклылык, шома һәм тигез өслекләр, һәм панель җитештерүне хуплау мөмкинлеге, бу аны кремний белән чагыштырырлык үткәргечләр белән арадаш катламнар өчен өметле кандидат итә. Ләкин, техник кыенлыклардан тыш, пыяла арадаш катламнарының төп кимчелеге - экосистеманың өлгермәве һәм хәзерге вакытта зур күләмле җитештерү куәтләренең булмавы. Экосистема өлгергән саен һәм җитештерү мөмкинлекләре яхшырган саен, ярымүткәргеч төрүдә пыяла нигезендәге технологияләр алга таба үсәргә һәм кулланылышка керергә мөмкин.
3D төргәкләү технологиясенә килгәндә, Cu-Cu бөгелмәс гибрид бәйләнеше алдынгы инновацион технологиягә әйләнә. Бу алдынгы техника диэлектрик материалларны (мәсәлән, SiO2) эченә урнаштырылган металлар (Cu) белән берләштерү юлы белән даими бәйләнешләргә ирешә. Cu-Cu гибрид бәйләнеше 10 микроннан да кимрәк араларга ирешә ала, гадәттә бер санлы микрон диапазонында, бу традицион микро-бөгелмә технологиясенә караганда сизелерлек яхшыруны күрсәтә, аның бөгелмә аралары якынча 40-50 микрон. Гибрид бәйләнешнең өстенлекләренә керү/чыгуның артуы, полоса киңлегенең артуы, 3D вертикаль катламлаштыруның яхшыруы, энергия нәтиҗәлелегенең артуы, шулай ук төп тутыру булмау сәбәпле паразит эффектларының һәм җылылыкка каршы торуның кимүе керә. Ләкин бу технологияне җитештерү катлаулы һәм аның чыгымнары югарырак.
2.5D һәм 3D упаковка технологияләре төрле упаковка техникаларын үз эченә ала. 2.5D упаковкада, арадаш катлам материалларын сайлауга карап, аны югарыдагы рәсемдә күрсәтелгәнчә, кремний нигезендәге, органик нигезендәге һәм пыяла нигезендәге арадаш катламнарга бүлеп була. 3D упаковкада микро-бөгеш технологиясен эшләү аралык үлчәмнәрен киметүгә юнәлтелгән, ләкин бүгенге көндә гибрид бәйләнеш технологиясен (туры Cu-Cu тоташтыру ысулы) кулланып, бер санлы аралык үлчәмнәренә ирешергә мөмкин, бу өлкәдә зур алгарыш билгесе.
**Күзәтергә кирәк булган төп технологик тенденцияләр:**
1. **Зуррак арадашчы катлам мәйданнары:** IDTechEx элегрәк кремний арадашчы катламнарының 3 тапкыр зуррак челтәр зурлыгы чикләреннән артып китүе аркасында, 2,5D кремний күпере чишелешләре тиздән кремний арадашчы катламнарын HPC чипларын төрү өчен төп сайлау буларак алыштырачак дип фаразлаган иде. TSMC - NVIDIA һәм Google һәм Amazon кебек башка әйдәп баручы HPC эшкәртүчеләре өчен 2,5D кремний арадашчы катламнарының төп тәэмин итүчесе, һәм компания күптән түгел үзенең 3,5 тапкыр зуррак челтәр зурлыгы белән беренче буын CoWoS_L сериясен күпләп җитештерү турында игълан итте. IDTechEx бу тенденциянең дәвам итүен көтә, төп уенчыларны үз эченә алган отчетында алга таба үсеш турында фикер алышалар.
2. **Панель дәрәҗәсендәге упаковка:** 2024 елгы Тайвань халыкара ярымүткәргечләр күргәзмәсендә ассызыкланганча, панель дәрәҗәсендәге упаковка мөһим юнәлешкә әйләнде. Бу упаковка ысулы зуррак арадаш катламнарны кулланырга мөмкинлек бирә һәм бер үк вакытта күбрәк упаковкалар җитештерү юлы белән чыгымнарны киметергә ярдәм итә. Потенциаль булуына карамастан, варфларны идарә итү кебек проблемаларны хәл итәргә кирәк. Аның әһәмияте арту зуррак, экономиялерәк арадаш катламнарга ихтыяҗның артуын чагылдыра.
3. **Пыяла арадаш катламнары:** Пыяла кремний белән чагыштырырлык нечкә үткәргечләргә ирешү өчен көчле кандидат материал буларак барлыкка килә, аның өстәмә өстенлекләре, мәсәлән, көйләнергә мөмкин булган CTE һәм югарырак ышанычлылык. Пыяла арадаш катламнары шулай ук панель дәрәҗәсендәге упаковка белән туры килә, бу югары тыгызлыктагы үткәргечләрне арзанрак чыгымнар белән үткәрү мөмкинлеген бирә, бу аны киләчәк упаковка технологияләре өчен өметле чишелеш итә.
4. **HBM гибрид бәйләнеше:** 3D бакыр-бакыр (Cu-Cu) гибрид бәйләнеше чиплар арасында ультра нечкә адымлы вертикаль бәйләнешләргә ирешү өчен төп технология булып тора. Бу технология төрле югары сыйфатлы сервер продуктларында, шул исәптән катламлы SRAM һәм CPU өчен AMD EPYC, шулай ук I/O штампларында CPU/GPU блокларын катламлау өчен MI300 сериясендә кулланылган. Гибрид бәйләнеш киләчәктә HBM алгарышларында, бигрәк тә 16-Hi яки 20-Hi катламнарыннан артык DRAM стеклары өчен мөһим роль уйнаячак дип көтелә.
5. **Бергәләп пакетланган оптик җайланмалар (БОҖ):** Югарырак мәгълүмат үткәрүчәнлегенә һәм энергия нәтиҗәлелегенә ихтыяҗ арту белән, оптик тоташтыру технологиясе зур игътибар җәлеп итте. Бергәләп пакетланган оптик җайланмалар (БОҖ) керү/чыгару полосасын яхшырту һәм энергия куллануны киметү өчен төп чишелешкә әйләнә. Традицион электр тапшырулары белән чагыштырганда, оптик элемтә берничә өстенлек бирә, шул исәптән ерак араларда сигналның кимүе, үзара сөйләшүләргә сизгерлекнең кимүе һәм полоса киңлегенең сизелерлек артуы. Бу өстенлекләр БОҖны мәгълүматны күп куллана торган, энергияне нәтиҗәле куллана торган БОҖ системалары өчен идеаль сайлау итә.
**Күзәтергә кирәк булган төп базарлар:**
2.5D һәм 3D төрү технологияләрен үстерүнең төп базары, һичшиксез, югары җитештерүчәнлекле исәпләү (HPC) секторы. Бу алдынгы төрү ысуллары Мур законы чикләүләрен җиңү өчен бик мөһим, бер пакет эчендә күбрәк транзисторлар, хәтер һәм тоташулар булдырырга мөмкинлек бирә. Чипларның декомпозициясе шулай ук төрле функциональ блоклар арасында процесс төеннәрен оптималь куллануга мөмкинлек бирә, мәсәлән, керү/чыгу блокларын эшкәртү блокларыннан аеру, нәтиҗәлелекне тагын да арттыра.
Югары җитештерүчән исәпләүләрдән (ЮЭК) тыш, башка базарларның да алдынгы төрү технологияләрен куллану аша үсешкә ирешүе көтелә. 5G һәм 6G секторларында төрү антенналары һәм алдынгы чип чишелешләре кебек инновацияләр сымсыз керү челтәре (RAN) архитектураларының киләчәген формалаштырачак. Автоном транспорт чаралары да файда күрәчәк, чөнки бу технологияләр зур күләмдәге мәгълүматларны эшкәртү өчен сенсор комплектларын һәм исәпләү җайланмаларын интеграцияләүне хуплый, шул ук вакытта куркынычсызлыкны, ышанычлылыкны, компактлыкны, энергия һәм җылылык белән идарә итүне һәм чыгымнарның нәтиҗәлелеген тәэмин итә.
Кулланучылар электроникасы (шул исәптән смартфоннар, акыллы сәгатьләр, AR/VR җайланмалары, компьютерлар һәм эш станцияләре), бәягә зуррак басым ясалса да, кечерәк киңлекләрдә күбрәк мәгълүмат эшкәртүгә юнәлтелгән. Алдынгы ярымүткәргеч төргәкләү бу тенденциядә төп роль уйнаячак, гәрчә төргәкләү ысуллары HPCда кулланылганнардан аерылып торырга мөмкин булса да.
Бастырылган вакыты: 2024 елның 7 октябре