Täiustatud pakend on üks „More than Moore” ajastu tehnoloogilisi tipphetki.Kuna kiipide miniaturiseerimine muutub igas protsessisõlmes üha keerulisemaks ja kulukamaks, panevad insenerid mitu kiipi täiustatud pakettidesse, et nad ei peaks enam nende kokkutõmbamisega vaeva nägema.See artikkel tutvustab lühidalt 10 kõige levinumat terminit, mida täiustatud pakkimistehnoloogias kasutatakse.
2.5D paketid
2.5D pakett on traditsioonilise 2D IC pakkimistehnoloogia edasiarendus, mis võimaldab peenemat joont ja ruumi ära kasutada.2,5D pakendis on paljad stantsid virnastatud või asetatud kõrvuti räni kaudu läbiviigude (TSV) vahekihi peale.Alus ehk vahekiht tagab kiipide vahel ühenduse.
2.5D paketti kasutatakse tavaliselt tipptasemel ASIC-ide, FPGA-de, GPU-de ja mälukuubikute jaoks.2008. aastal jagas Xilinx oma suured FPGA-d neljaks väiksemaks suurema tootlikkusega kiibiks ja ühendas need räni vahekihiga.Nii sündisid 2.5D-paketid ja lõpuks hakati neid laialdaselt kasutama suure ribalaiusega mälu (HBM) protsessorite integreerimiseks.
2,5D pakendi skeem
3D pakend
3D IC-paketis on loogikavormid virnastatud kokku või koos salvestusvormiga, mis välistab vajaduse ehitada suuri System-on-Chips (SoC-sid).Matriitsid on omavahel ühendatud aktiivse vahekihiga, samas kui 2,5D IC-paketid kasutavad komponentide vahekihile virnastamiseks juhtivaid lööke või TSV-sid, 3D-IC-paketid ühendavad mitu kihti räniplaate komponentidega, kasutades TSV-sid.
TSV-tehnoloogia on nii 2,5D kui ka 3D IC-pakettide võtmetehnoloogia ning pooljuhtide tööstus on kasutanud HBM-tehnoloogiat DRAM-kiipide tootmiseks 3D IC-pakettides.
3D-paketi ristlõikevaade näitab, et ränikiipide vaheline vertikaalne ühendus saavutatakse metallist vasest TSV-de kaudu.
Chiplet
Kiibid on veel üks 3D IC-pakendite vorm, mis võimaldab CMOS-i ja mitte-CMOS-komponentide heterogeenset integreerimist.Teisisõnu, need on väiksemad SoC-d, mida nimetatakse ka kiibideks, mitte suured SoC-d paketis.
Suure SoC jagamine väiksemateks ja väiksemateks kiipideks pakub suuremat tootlust ja madalamaid kulusid kui üks paljas stants.kiibid võimaldavad disaineritel kasutada laia valikut IP-sid, ilma et nad peaksid kaaluma, millist protsessisõlme ja millist tehnoloogiat selle valmistamiseks kasutada.Nad saavad kiibi valmistamiseks kasutada mitmesuguseid materjale, sealhulgas räni, klaasi ja laminaate.
Kiibipõhised süsteemid koosnevad mitmest vahekihis olevast kiibist
Fan Out paketid
Fan Out paketis on "ühendus" kiibi pinnalt ventileeritud, et pakkuda rohkem välist sisendit/väljundit.See kasutab epoksüvormimismaterjali (EMC), mis on täielikult matriitsi sisse põimitud, välistades vajaduse selliste protsesside järele nagu vahvlite löömine, räbustimine, flip-chip paigaldamine, puhastamine, põhja pihustamine ja kõvenemine.Seetõttu pole vaja ka vahekihti, mis muudab heterogeense integreerimise palju lihtsamaks.
Fan-out tehnoloogia pakub väiksemat paketti, millel on rohkem sisendeid/väljundeid kui teised paketitüübid, ning 2016. aastal oli see tehnoloogiatäht, kui Apple suutis kasutada TSMC pakenditehnoloogiat, et integreerida oma 16 nm rakendusprotsessor ja mobiilne DRAM iPhone'i jaoks ühte paketti. 7.
Fan-out pakend
Fan-Out vahvlitaseme pakend (FOWLP)
FOWLP-tehnoloogia on vahvlitaseme pakendamise (WLP) täiustus, mis pakub ränikiipide jaoks rohkem väliseid ühendusi.See hõlmab kiibi kinnistamist epoksüvormimismaterjali ja seejärel suure tihedusega ümberjaotuskihi (RDL) ehitamist vahvli pinnale ning jootekuulikeste paigaldamist taastatud vahvli moodustamiseks.
FOWLP pakub palju ühendusi pakendi ja rakendusplaadi vahel ning kuna substraat on stantsist suurem, on stantsi samm tegelikult lõdvem.
FOWLP paketi näide
Heterogeenne integratsioon
Eraldi toodetud erinevate komponentide integreerimine kõrgema taseme sõlmedesse võib suurendada funktsionaalsust ja parandada tööomadusi, mistõttu on pooljuhtkomponentide tootjatel võimalik kombineerida erinevate protsessivoogudega funktsionaalseid komponente üheks sõlmeks.
Heterogeenne integratsioon sarnaneb süsteemis-paketiga (SiP), kuid selle asemel, et kombineerida mitut paljast stantsi ühel substraadil, ühendab see mitu IP-d kiibi kujul ühel substraadil.Heterogeense integratsiooni põhiidee on kombineerida ühes paketis mitu erineva funktsiooniga komponenti.
Mõned tehnilised ehitusplokid heterogeenses integratsioonis
HBM
HBM on standardiseeritud pinu salvestustehnoloogia, mis pakub suure ribalaiusega kanaleid andmetele virnas ning mälu ja loogiliste komponentide vahel.HBM-paketid virnavad mälu ja ühendavad need TSV kaudu, et luua rohkem sisend- ja väljundvõimsust ning ribalaiust.
HBM on JEDEC-standard, mis integreerib vertikaalselt paketti mitu kihti DRAM-i komponente koos rakendusprotsessorite, GPU-de ja SoC-dega.HBM-i rakendatakse peamiselt 2.5D paketina tipptasemel serverite ja võrgukiipide jaoks.HBM2 väljalase käsitleb nüüd esialgse HBM-i väljalaske mahu ja taktsageduse piiranguid.
HBM paketid
Vahekiht
Vahekiht on kanal, mille kaudu suunatakse elektrilised signaalid pakendis olevast mitmest kiibist koosnevast matriitsist või plaadist.See on elektriliides pistikupesade või pistikute vahel, mis võimaldab signaale levitada kaugemal ja ühendada ka teiste plaadi pesadega.
Vahekiht võib olla valmistatud ränist ja orgaanilistest materjalidest ning see toimib sillana mitme stantsi ja plaadi vahel.Ränist interposerkihid on end tõestanud tehnoloogia, millel on kõrge peensammne I/O tihedus ja TSV moodustamise võimalus ning mis mängivad võtmerolli 2,5D ja 3D IC-kiipide pakkimisel.
Süsteemi jaotatud vahekihi tüüpiline teostus
Ümberjaotuskiht
Ümberjaotuskiht sisaldab vasest ühendusi või joondusi, mis võimaldavad elektriühendusi pakendi erinevate osade vahel.See on metallist või polümeersest dielektrilisest materjalist kiht, mille saab pakendisse virnastada palja stantsiga, vähendades nii suurte kiibikomplektide I/O vahekaugust.Ümberjaotuskihid on muutunud 2.5D ja 3D pakettlahenduste lahutamatuks osaks, võimaldades nendel asuvatel kiipidel vahekihtide abil omavahel suhelda.
Integreeritud paketid, mis kasutavad ümberjaotuskihte
TSV
TSV on 2,5D- ja 3D-pakendite lahenduste võtmetähtsusega juurutustehnoloogia ning see on vasega täidetud vahvel, mis tagab vertikaalse ühenduse läbi ränivahvli.See läbib kogu matriitsi, et luua elektriühendus, moodustades lühima tee matriitsi ühelt küljelt teisele.
Vahvli esiküljelt söövitatakse teatud sügavusele läbivad augud või läbiviigud, mis seejärel isoleeritakse ja täidetakse juhtiva materjali (tavaliselt vase) sadestamisel.Kui kiip on valmistatud, lahjendatakse seda vahvli tagaküljelt, et paljastada läbiviigud ja vahvli tagaküljele ladestunud metall, et viia lõpule TSV-ühendus.
Postitusaeg: juuli-07-2023