Uvod: Promjena paradigme od monolitnog do modularnog
Tradicionalni put integriranja više funkcija na jednu, sve-manju silikonsku matricu (Mooreov zakon) postaje pretjerano skup i tehnički izazovan za mnoge primjene. Odgovor industrije je heterogena integracija (HI): sastavljanje višestrukih specijaliziranih čipleta-optimiziranih za logiku, memoriju, analognu, RF ili fotoniku-u usko povezan paket-na razini sustava. Ovaj pristup "Više od Moorea" pruža vrhunsku izvedbu, fleksibilnost i vrijeme-za-tržište. U središtu ove revolucije nalazi se skromna, ali sofisticirana komponenta: silikonski interposer i procesi pakiranja na razini wafer-nivoa (WLP) koji sve to čine mogućim.
Poglavlje 1: Silikonski interposer: živčani sustav sustava
Interposer je pasivna silikonska podloga koja se nalazi između baze paketa i naslaganih čipleta. To nije sam čip uređaja, nego "elektronička ploča" visoke{1}}gustoće na siliciju.
- Funkcija: Njegova primarna uloga je osigurati tisuće ultra-finih električnih putova između čipleta postavljenih na njega. To se postiže mrežom mikro-izbočina na njegovoj površini i kroz-Silicon Vias (TSVs)-vertikalne bakrene žice koje u potpunosti prolaze kroz silikonsku međuslojnu pločicu, povezujući gornju i donju stranu.
- Zašto Silicij? Staklene ili organske podloge ne mogu se mjeriti s prednostima silicija:
- CTE podudaranje: njegov koeficijent toplinske ekspanzije (CTE) savršeno odgovara koeficijentu silikonskih čipleta, sprječavajući mehanička opterećenja i kvarove tijekom temperaturnih ciklusa.
- Ultra-fino ožičenje: poluvodička litografija omogućuje mikronsku-gustoću ožičenja, koja daleko premašuje bilo koji organski supstrat, omogućavajući ogromnu međupovezanost potrebnu za, recimo, povezivanje GPU-a s više hrpa memorije velike-pojasne širine (HBM).
- Toplinska vodljivost: silicij učinkovito širi toplinu iz snažnih računalnih čipleta.
Poglavlje 2: Izazov proizvodnje: od ploče do interposera
Proizvodnja besprijekornog interposera gura obradu i rukovanje pločicama do krajnjih granica:
- Pokretanje pločice: Zahtijeva silicij visokog-otpora kako bi se smanjio gubitak signala na visokim frekvencijama. Također mora imati izvrsnu kristalografsku ujednačenost za precizno TSV jetkanje.
- Formiranje TSV-a: Ovo je glavni izazov. Duboke, uske rupe urezane su kroz cijelu pločicu (ili njen veći dio) pomoću naprednog dubokog reaktivnog{1}}ionskog jetkanja (DRIE). Ove rupe su zatim obložene izolatorom, barijernim slojem i ispunjene bakrom.
- Stanjivanje pločice: nakon obrade s prednje-strane, pločica se mora istanjiti sa stražnje strane (često na 100 µm ili manje) kako bi se otkrilo dno TSV-ova za spajanje. Ovaj postupak zadnjeg brušenja zahtijeva iznimnu preciznost kako bi se izbjeglo savijanje pločice, pucanje ili izazivanje stresa koji smanjuje performanse uređaja. Naknadno poliranje (ublažavanje stresa) je kritično.
- Privremeno lijepljenje/od-odljepljivanje: krhka, tanka pločica privremeno se lijepi na kruto noseće staklo pomoću posebnog ljepila za potporu tijekom rukovanja i-obrade stražnje strane, a zatim se od-odvaja na kraju-što je delikatna operacija.
Poglavlje 3: Ekosustav: Pakiranje i sklapanje na razini-wafera
Interposer je platforma, ali Wafer-Level Packaging (WLP) skup je tehnika koje grade konačni sustav:
- Fan{0}}Out Wafer-Level Packaging (FO-WLP): čipleti se stavljaju na privremeni nosač, a oko njih se nanosi epoksidna smjesa kalupa kako bi se formirala "rekonstituirana pločica". Slojevi za redistribuciju (RDL-ovi) metalnog tankog-sloja zatim se izrađuju na vrhu kako bi se veze raširile na veći korak, eliminirajući potrebu za tradicionalnom podlogom ili interposerom za manje guste aplikacije. To je troškovno-učinkovito rješenje za mobilne procesore i RF module.
- 2.5D integracija: klasični-pristup temeljen na interposeru. Višestruki čipleti postavljeni su-jedan pored-na pasivnom silikonskom interposeru koji sadrži TSV-ove. To je standard za integraciju CPU/GPU s HBM memorijom.
- 3D IC integracija: podiže slaganje na sljedeću razinu lijepljenjem čipleta izravno jednog na drugi koristeći mikro-izbočine ili hibridno spajanje (izravno spajanje-na-bakar). Time se postiže najveća gustoća međusobnog povezivanja i najkraći mogući putovi, ključni za buduće AI akceleratore. Zahtijeva još naprednije usluge stanjivanja i lijepljenja pločica.
Poglavlje 4: Strateški imperativ za ljevaonice i OSAT-ove
Za ljevaonice poluvodiča i vanjske tvrtke za sklapanje i testiranje poluvodiča (OSAT), ovladavanje interposerom i WLP tehnologijom je konkurentska nužnost. Zahtijeva vertikalno integrirano razumijevanje materijala, procesa i toplinskog-mehaničkog naprezanja. Njihov uspjeh ovisi o pouzdanom opskrbnom lancu za specijalizirane početne materijale:
- Ultra{0}}tanke pločice s uskom varijacijom debljine (TTV) za stanjivanje.
- Silicijske pločice visokog-otpora za interposere s-niskim gubicima.
- Vafer-vrhunske kvalitete s besprijekornim površinama za RDL litografiju s finim-razmakom.
- Usluge preciznog rezanja za izolaciju ovih složenih, tankih paketa bez oštećenja.
Partner za revoluciju pakiranja
Tvrtke koje pokreću HI revoluciju ne mogu si priuštiti nedosljednosti u svojim temeljnim materijalima. Sibranch Microelectronics služi kao ključni pokretač u ovom ekosustavu. Naše mogućnosti izravno rješavaju bolne točke naprednog pakiranja:
Isporučujemo ultra-ravne silicijske pločice visokog{0}}otpora idealne za izradu interposera.
Naše usluge brušenja-i rezanja na kockice upravo su koraci-dodane vrijednosti potrebni za transformaciju standardne pločice u tanku,-spremnu-za-obradu interposer supstrata ili za razdvajanje osjetljivih pakiranja.
Naša stručnost u rukovanju ultra-tankim pločicama i razumijevanje povezanih izazova pruža neprocjenjivu podršku inženjerima za pakiranje.
Nudeći i specijalizirane supstrate i usluge precizne obrade, djelujemo kao pružatelj rješenja na jednoj-točki, smanjujući složenost opskrbnog lanca i rizik za naše partnere u naprednom području pakiranja.
Zaključak: Novi centar gravitacije
U eri heterogene integracije, paket je sustav, a silicij unutar njega-kao aktivni čiplet i pasivni interposer-vitalniji je nego ikada. Složenost TSV-ova, stanjivanja pločica i 3D slaganja uzdigla je znanost o materijalima i preciznu proizvodnju u središte pozornosti. Uspjeh u ovoj novoj paradigmi zahtijeva duboku suradnju u cijelom opskrbnom lancu, počevši od supstratnog partnera koji razumije da pločica više nije samo platno za tranzistore, već integralna,-trodimenzionalna komponenta konačnog sustava-u-pakiranju.
