Paketimi gjysmëpërçues ka evoluar nga dizajnet tradicionale të PCB-ve 1D në lidhjen hibride 3D moderne në nivelin e vaferës. Ky avancim lejon hapësirën e ndërlidhjes në intervalin mikron njëshifror, me gjerësi bande deri në 1000 GB/s, duke ruajtur efikasitet të lartë të energjisë. Në thelb të teknologjive të avancuara të paketimit gjysmëpërçues janë paketimi 2.5D (ku komponentët vendosen krah për krah në një shtresë ndërmjetëse) dhe paketimi 3D (i cili përfshin grumbullimin vertikal të çipave aktivë). Këto teknologji janë vendimtare për të ardhmen e sistemeve HPC.
Teknologjia e paketimit 2.5D përfshin materiale të ndryshme shtresash ndërmjetëse, secila me avantazhet dhe disavantazhet e veta. Shtresat ndërmjetëse të silikonit (Si), duke përfshirë vaferat e silikonit plotësisht pasive dhe urat e lokalizuara të silikonit, janë të njohura për ofrimin e aftësive më të mira të instalimeve elektrike, duke i bërë ato ideale për llogaritjet me performancë të lartë. Megjithatë, ato janë të kushtueshme për sa i përket materialeve dhe prodhimit dhe përballen me kufizime në zonën e paketimit. Për të zbutur këto çështje, përdorimi i urave të lokalizuara të silikonit po rritet, duke përdorur strategjikisht silikon ku funksionaliteti i mirë është kritik ndërsa adreson kufizimet e zonës.
Shtresat ndërmjetëse organike, duke përdorur plastikë të derdhur me ventilator, janë një alternativë më ekonomike ndaj silikonit. Ata kanë një konstante dielektrike më të ulët, e cila redukton vonesën e RC në paketë. Pavarësisht këtyre avantazheve, shtresat ndërmjetëse organike luftojnë për të arritur të njëjtin nivel të reduktimit të veçorive të ndërlidhjes si paketimi me bazë silikoni, duke kufizuar adoptimin e tyre në aplikacionet kompjuterike me performancë të lartë.
Shtresat ndërmjetëse të xhamit kanë fituar interes të konsiderueshëm, veçanërisht pas lançimit të fundit nga Intel të paketimit të automjeteve me bazë xhami. Xhami ofron disa avantazhe, të tilla si koeficienti i rregullueshëm i zgjerimit termik (CTE), stabiliteti i lartë dimensional, sipërfaqet e lëmuara dhe të sheshta dhe aftësia për të mbështetur prodhimin e paneleve, duke e bërë atë një kandidat premtues për shtresat ndërmjetëse me aftësi instalime elektrike të krahasueshme me silikon. Megjithatë, përveç sfidave teknike, pengesa kryesore e shtresave ndërmjetëse të qelqit është ekosistemi i papjekur dhe mungesa aktuale e kapaciteteve prodhuese në shkallë të gjerë. Ndërsa ekosistemi maturohet dhe aftësitë e prodhimit përmirësohen, teknologjitë me bazë qelqi në paketimin gjysmëpërçues mund të shohin rritje dhe adoptim të mëtejshëm.
Për sa i përket teknologjisë së paketimit 3D, lidhja hibride pa përplasje Cu-Cu po bëhet një teknologji inovative kryesore. Kjo teknikë e avancuar arrin ndërlidhje të përhershme duke kombinuar materiale dielektrike (si SiO2) me metale të ngulitura (Cu). Lidhja hibride Cu-Cu mund të arrijë hapësira nën 10 mikron, zakonisht në diapazonin e mikroneve njëshifrore, duke përfaqësuar një përmirësim të rëndësishëm në krahasim me teknologjinë tradicionale të mikro-bumpit, e cila ka hapësira të përplasjeve prej rreth 40-50 mikron. Përparësitë e lidhjes hibride përfshijnë rritjen e I/O, gjerësinë e brezit të zgjeruar, grumbullimin vertikal 3D të përmirësuar, efikasitetin më të mirë të energjisë dhe reduktimin e efekteve parazitare dhe rezistencës termike për shkak të mungesës së mbushjes së poshtme. Megjithatë, kjo teknologji është komplekse për t'u prodhuar dhe ka kosto më të larta.
Teknologjitë e paketimit 2.5D dhe 3D përfshijnë teknika të ndryshme paketimi. Në paketimin 2.5D, në varësi të zgjedhjes së materialeve të shtresës ndërmjetëse, ai mund të kategorizohet në shtresa ndërmjetëse me bazë silikoni, me bazë organike dhe me bazë xhami, siç tregohet në figurën e mësipërme. Në paketimin 3D, zhvillimi i teknologjisë mikro-bump synon të zvogëlojë dimensionet e hapësirës, por sot, duke adoptuar teknologjinë e lidhjes hibride (një metodë e lidhjes direkte Cu-Cu), mund të arrihen dimensionet e ndarjes njëshifrore, duke shënuar përparim të rëndësishëm në terren. .
**Tendencat kryesore teknologjike për t'u parë:**
1. **Zonat më të mëdha të shtresave ndërmjetëse: ** IDTechEx parashikoi më parë se për shkak të vështirësisë së shtresave ndërmjetëse të silikonit që tejkalojnë kufirin 3x të madhësisë së rrjetës, zgjidhjet e urës së silikonit 2.5D së shpejti do të zëvendësojnë shtresat ndërmjetëse të silikonit si zgjedhja kryesore për paketimin e çipave HPC. TSMC është një furnizues kryesor i shtresave ndërmjetëse të silikonit 2.5D për NVIDIA dhe zhvilluesit e tjerë kryesorë të HPC si Google dhe Amazon, dhe kompania kohët e fundit njoftoi prodhimin masiv të gjeneratës së saj të parë CoWoS_L me një madhësi rrjetë 3.5x. IDTechEx pret që ky trend të vazhdojë, me përparime të mëtejshme të diskutuara në raportin e saj që mbulon lojtarët kryesorë.
2. **Paketimi në nivel paneli: ** Paketimi në nivel paneli është bërë një fokus i rëndësishëm, siç u theksua në Ekspozitën Ndërkombëtare të Gjysmëpërçuesve në Tajvan 2024. Kjo metodë paketimi lejon përdorimin e shtresave më të mëdha ndërmjetëse dhe ndihmon në uljen e kostove duke prodhuar më shumë paketa njëkohësisht. Pavarësisht potencialit të tij, sfida të tilla si menaxhimi i deformimeve duhet ende të adresohen. Rëndësia e tij në rritje pasqyron kërkesën në rritje për shtresa ndërmjetëse më të mëdha dhe me kosto më efektive.
3. ** Shtresat ndërmjetëse të qelqit:** Xhami po shfaqet si një material kandidat i fortë për arritjen e instalimeve elektrike të imta, i krahasueshëm me silikonin, me avantazhe shtesë si CTE i rregullueshëm dhe besueshmëri më e lartë. Shtresat ndërmjetëse të xhamit janë gjithashtu të pajtueshme me paketimin në nivel paneli, duke ofruar potencialin për instalime elektrike me densitet të lartë me kosto më të menaxhueshme, duke e bërë atë një zgjidhje premtuese për teknologjitë e paketimit të ardhshëm.
4. **Lidhja hibride HBM:** Lidhja hibride 3D bakër-bakër (Cu-Cu) është një teknologji kyçe për arritjen e ndërlidhjeve vertikale me hap shumë të imët ndërmjet çipave. Kjo teknologji është përdorur në produkte të ndryshme të serverëve të nivelit të lartë, duke përfshirë AMD EPYC për SRAM dhe CPU të grumbulluara, si dhe serinë MI300 për grumbullimin e blloqeve të CPU/GPU në makineritë I/O. Lidhja hibride pritet të luajë një rol vendimtar në avancimet e ardhshme të HBM, veçanërisht për pirgjet DRAM që tejkalojnë shtresat 16-Hi ose 20-Hi.
5. **Pajisjet optike të bashkëpaketuara (CPO):** Me kërkesën në rritje për xhiro më të lartë të të dhënave dhe efikasitet të energjisë, teknologjia e ndërlidhjes optike ka fituar vëmendje të konsiderueshme. Pajisjet optike të bashkëpaketuara (CPO) po bëhen një zgjidhje kyçe për rritjen e gjerësisë së brezit I/O dhe reduktimin e konsumit të energjisë. Krahasuar me transmetimin tradicional elektrik, komunikimi optik ofron disa përparësi, duke përfshirë zbutjen më të ulët të sinjalit në distanca të gjata, ndjeshmërinë e reduktuar të ndërlidhjes dhe rritjen e ndjeshme të gjerësisë së brezit. Këto avantazhe e bëjnë CPO një zgjedhje ideale për sistemet HPC me të dhëna intensive dhe me efikasitet energjetik.
**Tregjet kryesore për t'u parë:**
Tregu primar që drejton zhvillimin e teknologjive të paketimit 2.5D dhe 3D është padyshim sektori i informatikës me performancë të lartë (HPC). Këto metoda të avancuara paketimi janë vendimtare për kapërcimin e kufizimeve të Ligjit të Moore, duke mundësuar më shumë transistorë, memorie dhe ndërlidhje brenda një pakete të vetme. Zbërthimi i çipave gjithashtu lejon përdorimin optimal të nyjeve të procesit midis blloqeve të ndryshme funksionale, si p.sh. ndarja e blloqeve I/O nga blloqet e përpunimit, duke rritur më tej efikasitetin.
Përveç llogaritjeve me performancë të lartë (HPC), tregje të tjera pritet të arrijnë gjithashtu rritje përmes adoptimit të teknologjive të avancuara të paketimit. Në sektorët 5G dhe 6G, inovacione të tilla si antenat e paketimit dhe zgjidhjet më të fundit të çipave do të formësojnë të ardhmen e arkitekturave të rrjetit të aksesit me valë (RAN). Automjetet autonome do të përfitojnë gjithashtu, pasi këto teknologji mbështesin integrimin e grupeve të sensorëve dhe njësive kompjuterike për të përpunuar sasi të mëdha të dhënash duke garantuar sigurinë, besueshmërinë, kompaktësinë, menaxhimin e fuqisë dhe termike, dhe kosto-efektivitetin.
Pajisjet elektronike të konsumit (përfshirë telefonat inteligjentë, orët inteligjente, pajisjet AR/VR, PC-të dhe stacionet e punës) po përqendrohen gjithnjë e më shumë në përpunimin e më shumë të dhënave në hapësira më të vogla, pavarësisht nga një theks më i madh në kosto. Paketimi i avancuar gjysmëpërçues do të luajë një rol kyç në këtë prirje, megjithëse metodat e paketimit mund të ndryshojnë nga ato të përdorura në HPC.
Koha e postimit: Tetor-25-2024