Ievads: Paradigmas maiņa no monolīta uz modulāru
Tradicionālais veids, kā integrēt vairāk funkciju vienā, arvien mazākā{0}}silīcija veidnē (Mūra likums), kļūst pārmērīgi dārgs un tehniski sarežģīts daudzām lietojumprogrammām. Nozares atbilde ir neviendabīgā integrācija (HI): vairāku specializētu mikroshēmu, kas ir optimizētas loģikai, atmiņai, analogajai, RF vai fotonikai-, apvienošana cieši saistītā, sistēmas-līmeņa pakotnē. Šī pieeja “Vairāk nekā Mūrs” nodrošina izcilu veiktspēju, elastību un laiku,{6}}nokļūstot tirgū. Šīs revolūcijas pamatā ir pieticīgs, taču izsmalcināts komponents: silīcija starplikas un vafeļu -līmeņa iepakošanas (WLP) procesi, kas to visu padara iespējamu.
1. nodaļa: Silīcija starpnieks: sistēmas nervu sistēma
Interposer ir pasīvs silīcija substrāts, kas atrodas starp iepakojuma pamatni un sakrautajām mikroshēmām. Tā nav pati ierīces mikroshēma, bet gan augsta-blīvuma "elektroniskās shēmas plate" uz silīcija.
- Funkcija: tās galvenais uzdevums ir nodrošināt tūkstošiem īpaši-smalku elektrisko ceļu starp mikroshēmām. Tas tiek panākts, izmantojot mikro-izciļņu tīklu uz tās virsmas un caur-Silicon Vias (TSV)-vertikālajiem vara vadiem, kas pilnībā iet cauri silīcija starpposma plāksnītei, savienojot augšējo un apakšējo malu.
- Kāpēc silīcijs? Stikls vai organiskās pamatnes nevar līdzināties silīcija priekšrocībām:
- CTE Match: tā termiskās izplešanās koeficients (CTE) lieliski atbilst silīcija mikroshēmu koeficientam, novēršot mehānisko spriegumu un bojājumus temperatūras ciklu laikā.
- Ultra-Smalki vadi: pusvadītāju litogrāfija nodrošina mikronu-mēroga vadu blīvumu, kas ievērojami pārsniedz jebkuru organisko substrātu, nodrošinot milzīgu savstarpējo savienojamību, kas nepieciešama, piemēram, GPU savienošanai ar vairākām liela-joslas platuma atmiņas (HBM) kaudzēm.
- Siltuma vadītspēja: Silīcijs efektīvi izplata siltumu no jaudīgajiem skaitļošanas mikroshēmām.
2. nodaļa: Ražošanas izaicinājums: no vafeles līdz starpposmam
Nevainojama starpposma izgatavošana nospiež vafeļu apstrādi un apstrādi līdz galam:
- Starting Wafer: nepieciešams augstas{0}}pretestības silīcijs, lai samazinātu signāla zudumus augstās frekvencēs. Tam jābūt arī izcilai kristalogrāfiskai viendabīgumam, lai nodrošinātu precīzu TSV kodināšanu.
- TSV veidošanās: tas ir galvenais izaicinājums. Dziļi, šauri caurumi tiek iegravēti cauri visai plāksnei (vai lielākajai daļai), izmantojot uzlabotu dziļo reaktīvo-jonu kodināšanu (DRIE). Pēc tam šie caurumi tiek izklāti ar izolatoru, barjeras slāni un piepildīti ar varu.
- Vafeļu atšķaidīšana: pēc priekšējās-puses apstrādes vafele ir jāatšķaida no aizmugures (bieži vien līdz 100 µm vai mazāk), lai savienošanai būtu redzama TSV apakšdaļa. Šim atpakaļ-slīpēšanas procesam ir nepieciešama ārkārtīga precizitāte, lai izvairītos no plāksnīšu deformācijas, plaisāšanas vai spriedzes, kas pasliktina ierīces veiktspēju. Sekojoša pulēšana (spriedzes mazināšana) ir ļoti svarīga.
- Pagaidu līmēšana/atvienošana: trauslā, plānā vafele uz laiku tiek pielīmēta pie stingra nesēja stikla, izmantojot īpašu līmi, lai atbalstītu apstrādi un aizmugures-sānu apstrādi, un pēc tam tiek noņemta -savienojuma beigās-delikāta darbība.
3. nodaļa: Ekosistēma: vafeļu{1}}iepakojums un montāža
Interposer ir platforma, bet Wafer{0}}Level Packaging (WLP) ir paņēmienu kopums, kas veido galīgo sistēmu.
- Fan-Out Wafer-Level Packaging (FO-WLP): mikroshēmas tiek novietotas uz pagaidu turētāja, un tiek uzklāts epoksīda veidņu savienojums, lai ap tiem izveidotu "atjaunotu vafeli". Pēc tam virspusē tiek izgatavoti plānas -plēves metāla pārdales slāņi (RDL), lai savienotu savienojumus ar lielāku soli, tādējādi novēršot vajadzību pēc tradicionālā substrāta vai starplikas mazāk blīviem lietojumiem. Tas ir rentabls-risinājums mobilajiem procesoriem un RF moduļiem.
- 2.5D integrācija: klasiskā, uz interposer{1}} balstīta pieeja. Vairākas mikroshēmas ir novietotas blakus--uz pasīvā silīcija starpposma, kas satur TSV. Tas ir standarts CPU/GPU integrēšanai ar HBM atmiņu.
- 3D IC integrācija: paceļ sakraušanu uz nākamo līmeni, savienojot mikroshēmas tieši vienu virs otras, izmantojot mikro-izciļņus vai hibrīda savienojumu (tiešā vara-uz-vara savienošana). Tādējādi tiek sasniegts augstākais starpsavienojumu blīvums un īsākie iespējamie ceļi, kas ir būtiski nākotnes AI paātrinātājiem. Tam nepieciešami vēl progresīvāki vafeļu retināšanas un līmēšanas pakalpojumi.
4. nodaļa. Stratēģiskais imperatīvs lietuvēm un OSAT
Pusvadītāju lietuvēs un ārpakalpojumu pusvadītāju montāžas un testēšanas (OSAT) uzņēmumiem starpposma un WLP tehnoloģijas apguve ir konkurences nepieciešamība. Tam nepieciešama vertikāli integrēta izpratne par materiāliem, procesiem un termisko-mehānisko spriegumu. Viņu panākumi ir atkarīgi no uzticamas specializēto izejmateriālu piegādes ķēdes:
- Īpaši-plānas vafeles ar stingru biezuma variāciju (TTV) retināšanai.
- Augstas-pretestības silīcija vafeles zemu-zaudējumu starpposma ierīcēm.
- Sagatavojiet-kvalitatīvas vafeles ar nevainojamām virsmām smalkai-piķa RDL litogrāfijai.
- Precīzi griešanas kubiņos pakalpojumi, lai izdalītu šos sarežģītos, plānos iepakojumus bez bojājumiem.
Iepakojuma revolūcijas partneris
Uzņēmumi, kas virza HI revolūciju, nevar atļauties neatbilstības savos pamatmateriālos. Sibranch Microelectronics šajā ekosistēmā kalpo kā būtisks veicinātājs. Mūsu iespējas tieši risina uzlabotā iepakojuma problēmas:
Mēs piegādājam augstas{0}}pretestības, īpaši-plakanas silīcija vafeles, kas ir ideāli piemērotas starpliku izgatavošanai.
Mūsu aizmugures-slīpēšanas un kubiņos sagriešanas pakalpojumi ir tieši pievienotās vērtības-darbības, kas nepieciešamas, lai standarta vafeles pārveidotu par plānu, gatavu-apstrādāt-substrātu vai izdalīt smalkus iepakojumus.
Mūsu zināšanas par īpaši{0}}plāno plātņu apstrādi un saistīto izaicinājumu izpratni sniedz nenovērtējamu atbalstu iepakošanas inženieriem.
Piedāvājot gan specializētus substrātus, gan precīzas apstrādes pakalpojumus, mēs darbojamies kā viena{0}}punkta risinājumu nodrošinātājs, samazinot piegādes ķēdes sarežģītību un riskus mūsu partneriem uzlabotā iepakojuma jomā.
Secinājums: Jaunais gravitācijas centrs
Heterogēnās integrācijas laikmetā pakotne ir sistēma, un tajā esošais silīcijs-gan kā aktīvā mikroshēma, gan kā pasīvā starpposma ierīce-ir svarīgāks nekā jebkad agrāk. TSV sarežģītība, vafeļu retināšana un 3D sakraušana ir izvirzījusi materiālu zinātni un precīzo ražošanu par galveno vietu. Lai gūtu panākumus šajā jaunajā paradigmā, ir nepieciešama dziļa sadarbība visā piegādes ķēdē, sākot ar substrāta partneri, kurš saprot, ka vafele vairs nav tikai tranzistoru audekls, bet gan neatņemama trīs{5}}dimensiju sastāvdaļa galīgajā sistēmā{{6}{7}}pašā iepakojumā.