Удасканаленая ўпакоўка - адзін з тэхналагічных момантаў эпохі "Больш, чым Мур".Паколькі мікрасхемы становяцца ўсё больш цяжкімі і дарагімі для мініяцюрызацыі ў кожным тэхналагічным вузле, інжынеры змяшчаюць некалькі чыпаў у прасунутыя пакеты, каб ім больш не трэба было змагацца, каб паменшыць іх.Гэты артыкул змяшчае кароткае ўвядзенне ў 10 найбольш распаўсюджаных тэрмінаў, якія выкарыстоўваюцца ў перадавых тэхналогіях упакоўкі.
Пакеты 2.5D
Пакет 2.5D - гэта ўдасканаленне традыцыйнай тэхналогіі ўпакоўкі 2D IC, якое дазваляе больш выразна выкарыстоўваць лінію і прастору.У пакеце 2,5D голыя штампы ўкладваюцца або размяшчаюцца побач на прамежкавым слоі з крэмніем праз адтуліны (TSV).База, або прамежкавы пласт, забяспечвае сувязь паміж чыпамі.
Пакет 2.5D звычайна выкарыстоўваецца для высокакласных ASIC, FPGA, графічных працэсараў і кубоў памяці.У 2008 годзе кампанія Xilinx падзяліла свае вялікія ПЛІС на чатыры меншыя чыпы з большай прадукцыйнасцю і злучыла іх з крэмніевым прамежкавым пластом.Такім чынам нарадзіліся пакеты 2.5D, якія з часам сталі шырока выкарыстоўвацца для інтэграцыі працэсараў памяці з высокай прапускной здольнасцю (HBM).
Схема пакета 2.5D
3D ўпакоўка
У пакеце 3D IC лагічныя плашкі складаюцца разам або з назапашвальнікам, пазбаўляючы ад неабходнасці ствараць вялікія сістэмы на чыпах (SoC).Плашка злучана адзін з адным з дапамогай актыўнага прамежкавага пласта, у той час як пакеты 2.5D IC выкарыстоўваюць токаправодныя выступы або TSV для размяшчэння кампанентаў на пласце прамежкавага элемента, пакеты 3D IC злучаюць некалькі слаёў крамянёвых пласцін з кампанентамі з дапамогай TSV.
Тэхналогія TSV з'яўляецца ключавой магчымай тэхналогіяй як у 2,5D, так і ў 3D карпусах мікрасхем, а паўправадніковая прамысловасць выкарыстоўвае тэхналогію HBM для вытворчасці мікрасхем DRAM у 3D карпусах мікрасхем.
Папярочны разрэз пакета 3D паказвае, што вертыкальнае ўзаемасувязь паміж крамянёвымі мікрасхемамі дасягаецца з дапамогай металічных медных TSV.
Чыплет
Чыплеты - гэта яшчэ адна форма ўпакоўкі 3D IC, якая дазваляе гетэрагенную інтэграцыю кампанентаў CMOS і не-CMOS.Іншымі словамі, гэта меншыя SoC, якія таксама называюць чыплетамі, а не вялікія SoC у пакеце.
Разбіўка вялікага SoC на меншыя, меншыя чыпы забяспечвае больш высокія даходы і меншыя выдаткі, чым адзін голы плашчак.чыплеты дазваляюць дызайнерам карыстацца перавагамі шырокага дыяпазону IP без неабходнасці разглядаць, які вузел працэсу выкарыстоўваць і якую тэхналогію выкарыстоўваць для яго вытворчасці.Яны могуць выкарыстоўваць шырокі спектр матэрыялаў, уключаючы крэмній, шкло і ламінат для вырабу чыпа.
Сістэмы на аснове чыплетаў складаюцца з некалькіх чыплетаў на прамежкавым узроўні
Пакеты Fan Out
У камплекце Fan Out "злучэнне" адцягваецца ад паверхні чыпа, каб забяспечыць больш вонкавага ўводу-вываду.У ім выкарыстоўваецца эпаксідны фармовачны матэрыял (EMC), які цалкам убудаваны ў штамп, што пазбаўляе ад неабходнасці такіх працэсаў, як націсканне пласцін, флюсаванне, мантаж на фліп-чып, ачыстка, напыленне знізу і отверждение.Такім чынам, прамежкавы ўзровень таксама не патрабуецца, што значна палягчае гетэрагенную інтэграцыю.
Тэхналогія Fan-out прапануе меншы пакет з большай колькасцю ўводу-вываду, чым іншыя тыпы пакетаў, і ў 2016 годзе Apple змагла выкарыстаць тэхналогію ўпакоўкі TSMC, каб інтэграваць свой 16-нм працэсар прыкладанняў і мабільную DRAM у адзін пакет для iPhone. 7.
Раскладная ўпакоўка
Упакоўка вафельнага ўзроўню (FOWLP)
Тэхналогія FOWLP - гэта ўдасканаленне ўпакоўкі на ўзроўні пласцін (WLP), якая забяспечвае больш знешніх злучэнняў для крамянёвых чыпаў.Гэта ўключае ў сябе ўбудаванне чыпа ў эпаксідны фармовачны матэрыял, а затым стварэнне пласта пераразмеркавання высокай шчыльнасці (RDL) на паверхні пласціны і нанясенне шарыкаў прыпоя для фарміравання адноўленай пласціны.
FOWLP забяспечвае вялікую колькасць злучэнняў паміж упакоўкай і дошкай прымянення, і паколькі падкладка большая, чым плашчак, крок штампа на самай справе больш спакойны.
Прыклад пакета FOWLP
Гетэрагенная інтэграцыя
Інтэграцыя розных кампанентаў, вырабленых асобна, у зборкі больш высокага ўзроўню можа павысіць функцыянальнасць і палепшыць працоўныя характарыстыкі, таму вытворцы паўправадніковых кампанентаў могуць аб'ядноўваць функцыянальныя кампаненты з рознымі тэхналагічнымі працэсамі ў адну зборку.
Гетэрагенная інтэграцыя падобная да сістэмы ў пакеце (SiP), але замест аб'яднання некалькіх голых плашчакоў на адной падкладцы яна аб'ядноўвае некалькі IP-адрасоў у выглядзе чыплетаў на адной падкладцы.Асноўная ідэя гетэрагеннай інтэграцыі заключаецца ў спалучэнні некалькіх кампанентаў з рознымі функцыямі ў адным пакеце.
Некаторыя тэхнічныя будаўнічыя блокі ў гетэрагеннай інтэграцыі
НВМ
HBM - гэта стандартызаваная тэхналогія стэкавага захоўвання, якая забяспечвае каналы высокай прапускной здольнасці для дадзеных у стэку і паміж памяццю і лагічнымі кампанентамі.Пакеты HBM складаюць плашкі памяці і злучаюць іх разам праз TSV, каб стварыць большы ўвод-вывад і прапускную здольнасць.
HBM - гэта стандарт JEDEC, які вертыкальна інтэгруе некалькі слаёў кампанентаў DRAM у пакет разам з працэсарамі прыкладанняў, графічнымі працэсарамі і SoC.HBM у асноўным рэалізаваны ў выглядзе пакета 2.5D для высокакласных сервераў і сеткавых чыпаў.У выпуску HBM2 цяпер разглядаюцца абмежаванні ёмістасці і тактавай частаты першапачатковага выпуску HBM.
Пакеты HBM
Прамежкавы пласт
Прамежкавы пласт - гэта канал, праз які перадаюцца электрычныя сігналы ад шматчыпавага голага плашчака або платы ў пакаванні.Гэта электрычны інтэрфейс паміж раздымамі або раздымамі, які дазваляе сігналам распаўсюджвацца далей, а таксама падключацца да іншых раздымаў на плаце.
Прамежкавы пласт можа быць выраблены з крэмнію і арганічных матэрыялаў і дзейнічае як мост паміж штампам з некалькімі плашкамі і платай.Сіліконавыя прамежкавыя слаі з'яўляюцца праверанай тэхналогіяй з высокай шчыльнасцю ўводу-вываду з тонкім крокам і магчымасцямі фарміравання TSV і гуляюць ключавую ролю ў 2,5D і 3D упакоўцы мікрасхем.
Тыповая рэалізацыя сістэмнага прамежкавага ўзроўню
Пераразмеркавальны пласт
Пласт пераразмеркавання змяшчае медныя злучэнні або выраўноўванні, якія забяспечваюць электрычныя злучэнні паміж рознымі часткамі ўпакоўкі.Гэта пласт металічнага або палімернага дыэлектрычнага матэрыялу, які можна ўкладваць у пакет з голай плашкай, памяншаючы такім чынам інтэрвал уводу-вываду вялікіх чыпсэтаў.Узроўні пераразмеркавання сталі неад'емнай часткай пакетных рашэнняў 2.5D і 3D, што дазваляе чыпам на іх звязвацца адзін з адным з дапамогай прамежкавых узроўняў.
Інтэграваныя пакеты з выкарыстаннем слаёў пераразмеркавання
TSV
TSV з'яўляецца ключавой тэхналогіяй укаранення рашэнняў для ўпакоўкі 2,5D і 3D і ўяўляе сабой запоўненую меддзю пласціну, якая забяспечвае вертыкальнае злучэнне праз крэмніевую пласціну.Ён праходзіць праз усю плашку, каб забяспечыць электрычнае злучэнне, утвараючы самы кароткі шлях ад аднаго боку плашкі да іншага.
Скразныя адтуліны або адтуліны выгравіраваны на пэўную глыбіню з пярэдняга боку пласціны, якая затым ізалюецца і запаўняецца шляхам нанясення токаправоднага матэрыялу (звычайна медзі).Пасля таго, як чып выраблены, яго вытанчаюць з тыльнага боку пласціны, каб агаліць скразныя адтуліны і метал, нанесены на тыльны бок пласціны, каб завяршыць злучэнне TSV.
Час публікацыі: 7 ліпеня 2023 г