Gevorderde verpakking is een van die tegnologiese hoogtepunte van die 'More than Moore'-era.Aangesien skyfies al hoe moeiliker en duurder word om by elke prosesnodus te miniaturiseer, plaas ingenieurs veelvuldige skyfies in gevorderde pakkette sodat hulle nie meer hoef te sukkel om dit te krimp nie.Hierdie artikel bied 'n kort inleiding tot 10 van die mees algemene terme wat in gevorderde verpakkingstegnologie gebruik word.
2.5D-pakkette
Die 2.5D-pakket is 'n vooruitgang van tradisionele 2D IC-verpakkingstegnologie, wat voorsiening maak vir fyner lyn- en spasiebenutting.In 'n 2.5D-pakket word kaal stempels gestapel of langs mekaar bo-op 'n tussenlaag met silikon via vias (TSV's) geplaas.Die basis, of tussenlaag, verskaf verbinding tussen die skyfies.
Die 2.5D-pakket word tipies gebruik vir hoë-end ASIC's, FPGA's, GPU's en geheueblokkies.In 2008 het Xilinx sy groot FPGA's in vier kleiner skyfies met hoër opbrengste verdeel en dit aan die silikon-tussenvoeglaag verbind.2.5D-pakkette is dus gebore en het uiteindelik wyd gebruik geword vir hoë bandwydte geheue (HBM) verwerker integrasie.
Diagram van 'n 2.5D-pakket
3D verpakking
In 'n 3D IC-pakket word logiese dobbelsteen saam gestapel of met stoormatrys, wat die behoefte om groot System-on-Chips (SoC's) te bou, uitskakel.Die dobbelsteen word met mekaar verbind deur 'n aktiewe tussenplaaslaag, terwyl 2.5D IC-pakkette geleidende bulte of TSV's gebruik om komponente op die tussenplaaslaag te stapel, 3D IC-pakkette verbind verskeie lae silikonwafers aan komponente deur TSV's te gebruik.
TSV-tegnologie is die sleutelaktiverende tegnologie in beide 2.5D- en 3D-IC-pakkette, en die halfgeleierbedryf gebruik HBM-tegnologie om DRAM-skyfies in 3D-IC-pakkette te vervaardig.
’n Deursnitaansig van die 3D-pakket toon dat die vertikale interkonneksie tussen silikonskyfies deur metaalkoper TSV's verkry word.
Chiplet
Chiplets is 'n ander vorm van 3D IC-verpakking wat die heterogene integrasie van CMOS- en nie-CMOS-komponente moontlik maak.Met ander woorde, hulle is kleiner SoC's, ook genoem chiplets, eerder as groot SoC's in 'n pakket.
Die afbreek van 'n groot SoC in kleiner, kleiner skyfies bied hoër opbrengste en laer koste as 'n enkele kaal matrys.chiplets laat ontwerpers toe om voordeel te trek uit 'n wye reeks IP sonder om te oorweeg watter prosesnodus om te gebruik en watter tegnologie om te gebruik om dit te vervaardig.Hulle kan 'n wye verskeidenheid materiale gebruik, insluitend silikon, glas en laminate om die skyfie te vervaardig.
Chiplet-gebaseerde stelsels bestaan uit veelvuldige Chiplets op 'n tussenliggende laag
Fan Out Pakkette
In 'n Fan Out-pakket word die "verbinding" van die oppervlak van die skyfie afgewaai om meer eksterne I/O te verskaf.Dit gebruik 'n epoksie gietmateriaal (EMC) wat volledig in die matrys ingebed is, wat die behoefte aan prosesse soos wafel stamp, vloei, flip-chip montering, skoonmaak, onderbespuiting en uitharding uitskakel.Daarom word ook geen tussenlaag vereis nie, wat heterogene integrasie baie makliker maak.
Fan-out-tegnologie bied 'n kleiner pakket met meer I/O as ander pakkettipes, en in 2016 was dit die tegnologiester toe Apple TSMC se verpakkingstegnologie kon gebruik om sy 16nm toepassingsverwerker en mobiele DRAM in 'n enkele pakket vir iPhone te integreer 7.
Uitwaaier-verpakking
Fan-Out Wafer Level Packaging (FOWLP)
FOWLP-tegnologie is 'n verbetering op wafer-level packaging (WLP) wat meer eksterne verbindings vir silikonskyfies verskaf.Dit behels die inbedding van die skyfie in 'n epoksievormmateriaal en dan die bou van 'n hoëdigtheid herverdelingslaag (RDL) op die wafeloppervlak en die toepassing van soldeerballetjies om 'n hersaamgestelde wafel te vorm.
FOWLP verskaf 'n groot aantal verbindings tussen die pakket en die toedieningsbord, en omdat die substraat groter as die matrys is, is die matrijssteek eintlik meer ontspanne.
Voorbeeld van 'n FOWLP-pakket
Heterogene integrasie
Die integrasie van verskillende komponente wat afsonderlik in hoër-vlak samestellings vervaardig word, kan funksionaliteit verbeter en bedryfskenmerke verbeter, sodat halfgeleierkomponentvervaardigers in staat is om funksionele komponente met verskillende prosesvloeie in 'n enkele samestelling te kombineer.
Heterogene integrasie is soortgelyk aan stelsel-in-pakket (SiP), maar in plaas daarvan om veelvuldige kaal stempels op 'n enkele substraat te kombineer, kombineer dit verskeie IP's in die vorm van Chiplets op 'n enkele substraat.Die basiese idee van heterogene integrasie is om veelvuldige komponente met verskillende funksies in dieselfde pakket te kombineer.
Enkele tegniese boustene in heterogene integrasie
HBM
HBM is 'n gestandaardiseerde stapelbergingstegnologie wat hoë bandwydtekanale bied vir data binne 'n stapel en tussen geheue en logiese komponente.HBM-pakkette stapel geheue dobbelsteen en verbind hulle met mekaar via TSV om meer I/O en bandwydte te skep.
HBM is 'n JEDEC-standaard wat verskeie lae DRAM-komponente vertikaal integreer binne 'n pakket, saam met toepassingsverwerkers, GPU's en SoC's.HBM word hoofsaaklik geïmplementeer as 'n 2.5D-pakket vir hoë-end bedieners en netwerkskyfies.Die HBM2-vrystelling spreek nou die kapasiteit en kloktempo-beperkings van die aanvanklike HBM-vrystelling aan.
HBM pakkette
Intermediêre laag
Die tussenvoeglaag is die kanaal waardeur die elektriese seine vanaf die multi-chip kaal matrys of bord in die pakket gestuur word.Dit is die elektriese koppelvlak tussen die voetstukke of verbindings, wat toelaat dat die seine verder weggepropageer kan word en ook aan ander voetstukke op die bord gekoppel kan word.
Die tussenlaag kan van silikon en organiese materiale gemaak word en dien as 'n brug tussen die multi-matrys en die bord.Silikon tussenvoeglae is 'n bewese tegnologie met 'n hoë fyn toonhoogte I/O digtheid en TSV vorming vermoëns en speel 'n sleutelrol in 2.5D en 3D IC chip verpakking.
Tipiese implementering van 'n stelsel gepartisioneerde tussenlaag
Herverdelingslaag
Die herverdelingslaag bevat die koperverbindings of belynings wat die elektriese verbindings tussen die verskillende dele van die pakket moontlik maak.Dit is 'n laag metaal- of polimeriese diëlektriese materiaal wat met kaal matrys in die pakket gestapel kan word, en sodoende die I/O-spasiëring van groot skyfiestelle verminder.Herverspreidingslae het 'n integrale deel van 2.5D- en 3D-pakketoplossings geword, wat die skyfies daarop in staat stel om met mekaar te kommunikeer deur middel van tussenliggende lae.
Geïntegreerde pakkette wat herverspreidingslae gebruik
TSV
TSV is 'n sleutel-implementeringstegnologie vir 2.5D- en 3D-verpakkingsoplossings en is 'n kopergevulde wafer wat 'n vertikale verbinding deur die silikonwafer-matrys verskaf.Dit loop deur die hele matrys om 'n elektriese verbinding te verskaf, wat die kortste pad van die een kant van die matrys na die ander vorm.
Deurgate of vias word tot 'n sekere diepte vanaf die voorkant van die wafer geëts, wat dan geïsoleer en gevul word deur 'n geleidende materiaal (gewoonlik koper) neer te lê.Sodra die skyfie vervaardig is, word dit van die agterkant van die wafer verdun om die vias en die metaal wat op die agterkant van die wafer neergelê is bloot te stel om die TSV-interkonneksie te voltooi.
Postyd: Jul-07-2023