Yarımkeçirici qablaşdırma ənənəvi 1D PCB dizaynlarından vafli səviyyəsində qabaqcıl 3D hibrid birləşməyə qədər inkişaf etmişdir. Bu irəliləyiş yüksək enerji səmərəliliyini qoruyarkən, 1000 GB/s-ə qədər bant genişliyi ilə birrəqəmli mikron diapazonunda qarşılıqlı əlaqə aralığına imkan verir. Qabaqcıl yarımkeçirici qablaşdırma texnologiyalarının əsasını 2.5D qablaşdırma (komponentlər ara qatda yan-yana yerləşdirilir) və 3D qablaşdırma (aktiv çiplərin şaquli şəkildə yığılmasını nəzərdə tutur) təşkil edir. Bu texnologiyalar HPC sistemlərinin gələcəyi üçün çox vacibdir.
2.5D qablaşdırma texnologiyası hər birinin öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri olan müxtəlif aralıq təbəqə materiallarını əhatə edir. Silikon (Si) aralıq təbəqələri, o cümlədən tam passiv silikon vaflilər və lokallaşdırılmış silikon körpülər, ən yaxşı naqil imkanlarını təmin etməklə tanınır və onları yüksək performanslı hesablamalar üçün ideal edir. Bununla belə, onlar material və istehsal baxımından baha başa gəlir və qablaşdırma sahəsində məhdudiyyətlərlə üzləşirlər. Bu problemləri yumşaltmaq üçün lokallaşdırılmış silikon körpülərin istifadəsi artır və strateji olaraq silikondan istifadə edilir, burada sahə məhdudiyyətlərini həll edərkən gözəl funksionallıq vacibdir.
Fan-out qəliblənmiş plastiklərdən istifadə edən üzvi ara təbəqələr silikona daha sərfəli alternativdir. Onların daha aşağı dielektrik sabiti var, bu da paketdə RC gecikməsini azaldır. Bu üstünlüklərə baxmayaraq, üzvi vasitəçi təbəqələr silikon əsaslı qablaşdırma ilə eyni səviyyəli qarşılıqlı əlaqə xüsusiyyətlərinin azaldılmasına nail olmaq üçün mübarizə aparır və onların yüksək performanslı hesablama tətbiqlərində qəbulunu məhdudlaşdırır.
Şüşə vasitəçi təbəqələr, xüsusən də Intel-in bu yaxınlarda şüşə əsaslı sınaq avtomobil qablaşdırmasını işə salmasından sonra əhəmiyyətli maraq qazandı. Şüşə, tənzimlənən istilik genişlənmə əmsalı (CTE), yüksək ölçülü sabitlik, hamar və düz səthlər və panel istehsalını dəstəkləmək qabiliyyəti kimi bir sıra üstünlüklər təklif edir ki, bu da onu silisiumla müqayisə edilə bilən naqil imkanları olan ara təbəqələr üçün perspektivli bir namizəd edir. Bununla belə, texniki çətinliklərlə yanaşı, şüşə aralıq təbəqələrinin əsas çatışmazlığı yetişməmiş ekosistem və hazırda genişmiqyaslı istehsal gücünün olmamasıdır. Ekosistem yetkinləşdikcə və istehsal imkanları yaxşılaşdıqca, yarımkeçirici qablaşdırmada şüşə əsaslı texnologiyalar daha da böyümə və tətbiq oluna bilər.
3D qablaşdırma texnologiyası baxımından Cu-Cu qabarsız hibrid birləşmə aparıcı innovativ texnologiyaya çevrilir. Bu qabaqcıl texnika dielektrik materialları (SiO2 kimi) gömülü metallarla (Cu) birləşdirərək daimi qarşılıqlı əlaqələrə nail olur. Cu-Cu hibrid birləşməsi adətən birrəqəmli mikron diapazonunda 10 mikrondan aşağı məsafələrə nail ola bilər ki, bu da təqribən 40-50 mikron qabar boşluqlarına malik olan ənənəvi mikro qabar texnologiyasına nisbətən əhəmiyyətli təkmilləşdirməni əks etdirir. Hibrid birləşmənin üstünlüklərinə artan I/O, genişləndirilmiş bant genişliyi, təkmilləşdirilmiş 3D şaquli yığma, daha yaxşı enerji səmərəliliyi və aşağı doldurmanın olmaması səbəbindən parazitar təsirlərin və istilik müqavimətinin azalması daxildir. Bununla belə, bu texnologiya istehsalı mürəkkəbdir və daha yüksək xərclərə malikdir.
2.5D və 3D qablaşdırma texnologiyaları müxtəlif qablaşdırma texnikalarını əhatə edir. 2.5D qablaşdırmada, aralıq təbəqə materiallarının seçimindən asılı olaraq, yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, silikon əsaslı, üzvi əsaslı və şüşə əsaslı ara təbəqələrə təsnif edilə bilər. 3D qablaşdırmada mikro qablaşdırma texnologiyasının inkişafı məsafə ölçülərini azaltmaq məqsədi daşıyır, lakin bu gün hibrid birləşmə texnologiyasını (birbaşa Cu-Cu əlaqə metodu) qəbul etməklə, bu sahədə əhəmiyyətli irəliləyişləri qeyd edən tək rəqəmli boşluq ölçülərinə nail olmaq olar. .
**İzləmək üçün Əsas Texnoloji Trendlər:**
1. **Daha böyük Aralıq Layer Sahələri:** IDTechEx əvvəllər 3x retikul ölçüsü həddini aşan silisium aralıq təbəqələrinin çətinliyi səbəbindən 2.5D silikon körpü həllərinin HPC çiplərinin qablaşdırılması üçün əsas seçim kimi tezliklə silikon ara qatlarını əvəz edəcəyini proqnozlaşdırmışdı. TSMC NVIDIA və Google və Amazon kimi digər aparıcı HPC tərtibatçıları üçün 2.5D silikon vasitəçi təbəqələrin əsas təchizatçısıdır və şirkət bu yaxınlarda 3.5x retikul ölçüsü olan birinci nəsil CoWoS_L-nin kütləvi istehsalını elan etdi. IDTechEx bu tendensiyanın davam edəcəyini gözləyir və gələcək irəliləyişlər öz hesabatında əsas oyunçuları əhatə edir.
2. **Panel Səviyyəli Qablaşdırma:** 2024-cü il Tayvan Beynəlxalq Yarımkeçiricilər Sərgisində vurğulandığı kimi, panel səviyyəli qablaşdırma mühüm diqqət mərkəzinə çevrildi. Bu qablaşdırma üsulu daha böyük aralıq təbəqələrdən istifadə etməyə imkan verir və eyni vaxtda daha çox paket istehsal etməklə xərcləri azaltmağa kömək edir. Potensialına baxmayaraq, çatışmazlıqların idarə edilməsi kimi problemlər hələ də həll edilməlidir. Onun artan şöhrəti daha böyük, daha sərfəli vasitəçi təbəqələrə artan tələbi əks etdirir.
3. **Şüşə Vasitəçi Qatları:** Şüşə, tənzimlənən CTE və daha yüksək etibarlılıq kimi əlavə üstünlükləri ilə silisiumla müqayisə edilə bilən incə naqillərə nail olmaq üçün güclü namizəd material kimi ortaya çıxır. Şüşə vasitəçi təbəqələr panel səviyyəli qablaşdırma ilə də uyğun gəlir və daha idarə olunan xərclərlə yüksək sıxlıqlı naqillər üçün potensial təklif edir və onu gələcək qablaşdırma texnologiyaları üçün perspektivli həll edir.
4. **HBM Hybrid Bonding:** 3D mis-mis (Cu-Cu) hibrid birləşmə çiplər arasında ultra incə meydançalı şaquli qarşılıqlı əlaqəyə nail olmaq üçün əsas texnologiyadır. Bu texnologiya müxtəlif yüksək səviyyəli server məhsullarında, o cümlədən yığılmış SRAM və CPU-lar üçün AMD EPYC, həmçinin CPU/GPU bloklarının I/O kalıplarında yığılması üçün MI300 seriyasında istifadə edilmişdir. Hibrid birləşmənin gələcək HBM irəliləyişlərində, xüsusən də 16-Hi və ya 20-Hi təbəqələrini aşan DRAM yığınları üçün həlledici rol oynayacağı gözlənilir.
5. **Birgə Paketli Optik Cihazlar (CPO):** Daha yüksək məlumat ötürmə qabiliyyətinə və enerji səmərəliliyinə artan tələbatla optik interconnect texnologiyası böyük diqqət qazandı. Birgə qablaşdırılmış optik cihazlar (CPO) I/O bant genişliyini artırmaq və enerji istehlakını azaltmaq üçün əsas həll yoluna çevrilir. Ənənəvi elektrik ötürülməsi ilə müqayisədə optik rabitə bir sıra üstünlüklər təklif edir, o cümlədən uzun məsafələrdə daha az siqnal zəifləməsi, kəsişmə həssaslığının azalması və ötürmə qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə artması. Bu üstünlüklər CPO-nu məlumat tələb edən, enerjiyə qənaət edən HPC sistemləri üçün ideal seçim edir.
**İzləmək üçün əsas bazarlar:**
2.5D və 3D qablaşdırma texnologiyalarının inkişafına təkan verən əsas bazar, şübhəsiz ki, yüksək performanslı hesablama (HPC) sektorudur. Bu qabaqcıl qablaşdırma üsulları Mur Qanununun məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq, bir paket daxilində daha çox tranzistor, yaddaş və qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün çox vacibdir. Çiplərin parçalanması həmçinin müxtəlif funksional bloklar arasında proses qovşaqlarından optimal istifadə etməyə imkan verir, məsələn, giriş/çıxış bloklarını emal bloklarından ayırmaq, səmərəliliyi daha da artırmaq.
Yüksək performanslı hesablama (HPC) ilə yanaşı, digər bazarların da qabaqcıl qablaşdırma texnologiyalarının tətbiqi ilə böyüməyə nail olacağı gözlənilir. 5G və 6G sektorlarında qablaşdırma antenaları və qabaqcıl çip həlləri kimi yeniliklər simsiz giriş şəbəkəsi (RAN) arxitekturasının gələcəyini formalaşdıracaq. Avtonom avtomobillər də bundan faydalanacaq, çünki bu texnologiyalar təhlükəsizlik, etibarlılıq, yığcamlıq, güc və istilik idarəetməsi və qənaətcilliyi təmin etməklə yanaşı, böyük həcmdə məlumatların emal edilməsi üçün sensor dəstlərinin və hesablama vahidlərinin inteqrasiyasını dəstəkləyir.
İstehlak elektronikası (smartfonlar, ağıllı saatlar, AR/VR cihazları, fərdi kompüterlər və iş stansiyaları daxil olmaqla) xərclərə daha çox diqqət yetirilməsinə baxmayaraq, getdikcə daha çox məlumatı daha kiçik məkanlarda emal etməyə yönəldir. Qablaşdırma üsulları HPC-də istifadə olunanlardan fərqli ola bilsə də, qabaqcıl yarımkeçirici qablaşdırma bu tendensiyada əsas rol oynayacaq.
Göndərmə vaxtı: 25 oktyabr 2024-cü il