Yarımkeçirici qablaşdırma ənənəvi 1D PCB dizaynlarından lövhə səviyyəsində qabaqcıl 3D hibrid birləşməyə qədər inkişaf etmişdir. Bu irəliləyiş yüksək enerji səmərəliliyini qoruyarkən, 1000 GB/s-yə qədər bant genişliyi ilə tək rəqəmli mikron diapazonunda qarşılıqlı əlaqə məsafəsi yaratmağa imkan verir. Qabaqcıl yarımkeçirici qablaşdırma texnologiyalarının əsasını 2.5D qablaşdırma (komponentlərin ara təbəqədə yan-yana yerləşdirilməsi) və 3D qablaşdırma (aktiv çiplərin şaquli şəkildə yığılmasını əhatə edir) təşkil edir. Bu texnologiyalar HPC sistemlərinin gələcəyi üçün çox vacibdir.
2.5D qablaşdırma texnologiyası, hər birinin öz üstünlükləri və çatışmazlıqları olan müxtəlif ara təbəqə materiallarını əhatə edir. Tamamilə passiv silikon lövhələr və lokal silikon körpülər də daxil olmaqla, silikon (Si) ara təbəqələri ən yaxşı naqil imkanlarını təmin etməsi ilə tanınır və bu da onları yüksək performanslı hesablamalar üçün ideal edir. Bununla belə, onlar material və istehsal baxımından baha başa gəlir və qablaşdırma sahəsində məhdudiyyətlərlə üzləşirlər. Bu problemləri azaltmaq üçün lokal silikon körpülərin istifadəsi artır və sahə məhdudiyyətlərini aradan qaldırarkən incə funksionallığın vacib olduğu silikondan strateji olaraq istifadə olunur.
Üzvi ara təbəqələr, ventilyatorlu qəliblənmiş plastiklərdən istifadə edərək, silikona daha səmərəli alternativdir. Onların dielektrik sabitliyi daha aşağıdır və bu da qablaşdırmada RC gecikməsini azaldır. Bu üstünlüklərə baxmayaraq, üzvi ara təbəqələr silikon əsaslı qablaşdırma ilə eyni səviyyədə qarşılıqlı əlaqə xüsusiyyətinin azaldılmasına nail olmaq üçün mübarizə aparır və bu da onların yüksək performanslı hesablama tətbiqlərində tətbiqini məhdudlaşdırır.
Şüşə ara təbəqələri, xüsusən də Intel-in şüşə əsaslı sınaq avtomobil qablaşdırmasını bu yaxınlarda təqdim etməsindən sonra böyük maraq doğurub. Şüşə bir sıra üstünlüklərə malikdir, məsələn, tənzimlənən istilik genişlənmə əmsalı (CTE), yüksək ölçülü sabitlik, hamar və düz səthlər və panel istehsalını dəstəkləmək qabiliyyəti, bu da onu silikonla müqayisə edilə bilən naqil imkanlarına malik ara təbəqələr üçün perspektivli bir namizəd halına gətirir. Lakin, texniki çətinliklərdən başqa, şüşə ara təbəqələrinin əsas çatışmazlığı inkişaf etməmiş ekosistem və hazırda genişmiqyaslı istehsal gücünün olmamasıdır. Ekosistem yetkinləşdikcə və istehsal imkanları yaxşılaşdıqca, yarımkeçirici qablaşdırmada şüşə əsaslı texnologiyalar daha da böyümə və tətbiq olunma ilə qarşılaşa bilər.
3D qablaşdırma texnologiyası baxımından, Cu-Cu qabarcıqsız hibrid rabitə aparıcı innovativ texnologiyaya çevrilir. Bu qabaqcıl texnika dielektrik materialları (SiO2 kimi) gömülü metallarla (Cu) birləşdirərək daimi qarşılıqlı əlaqələrə nail olur. Cu-Cu hibrid rabitəsi, adətən tək rəqəmli mikron diapazonunda, 10 mikrondan aşağı məsafələrə nail ola bilər ki, bu da qabarcıq məsafələri təxminən 40-50 mikron olan ənənəvi mikro qabarcıq texnologiyasına nisbətən əhəmiyyətli bir irəliləyişi təmsil edir. Hibrid rabitənin üstünlüklərinə artan giriş/çıxış, gücləndirilmiş bant genişliyi, təkmilləşdirilmiş 3D şaquli yığma, daha yaxşı enerji səmərəliliyi və dib doldurulmasının olmaması səbəbindən azalmış parazit təsirləri və istilik müqaviməti daxildir. Lakin, bu texnologiyanın istehsalı mürəkkəbdir və daha yüksək xərclərə malikdir.
2.5D və 3D qablaşdırma texnologiyaları müxtəlif qablaşdırma texnikalarını əhatə edir. 2.5D qablaşdırmada, ara təbəqə materiallarının seçimindən asılı olaraq, yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, silikon əsaslı, üzvi əsaslı və şüşə əsaslı ara təbəqələrə təsnif edilə bilər. 3D qablaşdırmada mikro-bump texnologiyasının inkişafı boşluq ölçülərini azaltmağı hədəfləyir, lakin bu gün hibrid bağlama texnologiyasını (birbaşa Cu-Cu bağlantısı metodu) tətbiq etməklə tək rəqəmli boşluq ölçülərinə nail olmaq mümkündür ki, bu da sahədə əhəmiyyətli irəliləyişlərə işarə edir.
**İzlənməli Əsas Texnoloji Trendlər:**
1. **Daha Böyük Vasitəçi Təbəqə Sahələri:** IDTechEx əvvəllər proqnozlaşdırmışdı ki, silikon ara təbəqələrinin 3x tor ölçüsü limitini aşmasının çətinliyi səbəbindən 2.5D silikon körpü məhlulları tezliklə HPC çiplərinin qablaşdırılması üçün əsas seçim kimi silikon ara təbəqələrini əvəz edəcək. TSMC, NVIDIA və Google və Amazon kimi digər aparıcı HPC inkişaf etdiriciləri üçün 2.5D silikon ara təbəqələrinin əsas təchizatçısıdır və şirkət bu yaxınlarda 3.5x tor ölçüsünə malik ilk nəsil CoWoS_L-in kütləvi istehsalını elan etdi. IDTechEx bu trendin davam edəcəyini və əsas oyunçuları əhatə edən hesabatında daha da irəliləyişlərin müzakirə olunacağını gözləyir.
2. **Panel Səviyyəli Qablaşdırma:** 2024-cü il Tayvan Beynəlxalq Yarımkeçiricilər Sərgisində vurğulandığı kimi, panel səviyyəli qablaşdırma mühüm diqqət mərkəzinə çevrilib. Bu qablaşdırma metodu daha böyük aralıq təbəqələrin istifadəsinə imkan verir və eyni zamanda daha çox paket istehsal etməklə xərcləri azaltmağa kömək edir. Potensialına baxmayaraq, əyilmənin idarə olunması kimi çətinliklər hələ də həll edilməlidir. Onun artan nüfuzu daha böyük, daha səmərəli aralıq təbəqələrə artan tələbatı əks etdirir.
3. **Şüşə Vasitəçi Təbəqələri:** Şüşə, tənzimlənən CTE və daha yüksək etibarlılıq kimi əlavə üstünlüklərə malik, silikonla müqayisə edilə bilən incə naqillər əldə etmək üçün güclü bir namizəd material kimi ortaya çıxır. Şüşə ara təbəqələri həmçinin panel səviyyəli qablaşdırma ilə uyğun gəlir və daha idarəolunan xərclərlə yüksək sıxlıqlı naqillər üçün potensial təklif edir və bu da onu gələcək qablaşdırma texnologiyaları üçün perspektivli bir həll halına gətirir.
4. **HBM Hibrid Bağlanması:** 3D mis-mis (Cu-Cu) hibrid bağlanması çiplər arasında ultra incə addımlı şaquli qarşılıqlı əlaqələrə nail olmaq üçün əsas texnologiyadır. Bu texnologiya, yığılmış SRAM və CPU-lar üçün AMD EPYC, eləcə də CPU/GPU bloklarını giriş/çıxış matrislərinə yığmaq üçün MI300 seriyası da daxil olmaqla müxtəlif yüksək səviyyəli server məhsullarında istifadə edilmişdir. Hibrid bağlanmanın gələcək HBM irəliləyişlərində, xüsusən də 16-Hi və ya 20-Hi təbəqələrini aşan DRAM yığınları üçün mühüm rol oynayacağı gözlənilir.
5. **Birgə Paketlənmiş Optik Cihazlar (BQC):** Daha yüksək məlumat ötürmə qabiliyyətinə və enerji səmərəliliyinə artan tələbatla optik qarşılıqlı əlaqə texnologiyası xeyli diqqət çəkib. Birgə paketlənmiş optik cihazlar (BQC) giriş/çıxış bant genişliyini artırmaq və enerji istehlakını azaltmaq üçün əsas həll yoluna çevrilir. Ənənəvi elektrik ötürülməsi ilə müqayisədə optik rabitə uzun məsafələrdə siqnalın daha aşağı zəifləməsi, çarpaz danışıq həssaslığının azalması və bant genişliyinin əhəmiyyətli dərəcədə artması da daxil olmaqla bir sıra üstünlüklər təklif edir. Bu üstünlüklər BQC-ni məlumat intensivliyi yüksək olan, enerjiyə qənaət edən HPC sistemləri üçün ideal seçim halına gətirir.
**İzlənməli Əsas Bazarlar:**
2.5D və 3D qablaşdırma texnologiyalarının inkişafını sürətləndirən əsas bazar, şübhəsiz ki, yüksək performanslı hesablama (HPC) sektorudur. Bu qabaqcıl qablaşdırma metodları Mur Qanununun məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq, tək bir paket daxilində daha çox tranzistor, yaddaş və qarşılıqlı əlaqəni təmin etmək üçün çox vacibdir. Çiplərin parçalanması həmçinin müxtəlif funksional bloklar arasında proses qovşaqlarının optimal istifadəsinə, məsələn, giriş/çıxış bloklarını emal bloklarından ayırmağa və səmərəliliyi daha da artırmağa imkan verir.
Yüksək performanslı hesablama (YPK) 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 innovasiyalar simsiz giriş şəbəkəsi (RAN) arxitekturasının gələcəyini formalaşdıracaq. Muxtar nəqliyyat vasitələri də faydalanacaq, çünki bu texnologiyalar təhlükəsizlik, etibarlılıq, kompaktlıq, enerji və istilik idarəetməsi və səmərəliliyi təmin edərkən böyük miqdarda məlumatları emal etmək üçün sensor dəstlərinin və hesablama qurğularının inteqrasiyasını dəstəkləyir.
İstehlakçı elektronikası (o cümlədən smartfonlar, ağıllı saatlar, AR/VR cihazları, kompüterlər və iş stansiyaları), qiymətə daha çox diqqət yetirilməsinə baxmayaraq, getdikcə daha kiçik məkanlarda daha çox məlumatın emalına yönəlir. Qabaqcıl yarımkeçirici qablaşdırma bu tendensiyada əsas rol oynayacaq, baxmayaraq ki, qablaşdırma üsulları HPC-də istifadə olunanlardan fərqlənə bilər.
Yazı vaxtı: 07 Oktyabr 2024