beplay体育app手机客户端异构设计和先进的包装使PPACt™的进步,即使经典摩尔定律的缩放放缓

作为我同事迈克·查德兹克的后续作品最近的博客,我将预览我们的第二个主题大师班下周的活动:异质设计和先进包装。beplay体育app手机客户端

几十年来,PPAC是通过二维收缩和单片半导体集成实现的,它在芯片性能、功率和面积/成本方面都实现了同步改进,就像发条一样。但随着经典的摩尔定律2D缩放速度变慢,成本也越来越高,芯片制造商正越来越多地转向异质设计和芯片和器件的封装集成,以加速PPAC上市时间(PPACt™)。让我们检查一下实现这种转变的设计趋势,并看看包装路线图的走向。

异质设计的兴起

历史上,半导体封装的主要功能是保护模具,并将其连接到印刷电路板(PCB)。它通常被认为是工业中低价值的商品。此外,pcb在芯片和模块之间路由电源和信号方面起着关键作用。但随着计算技术从个人电脑发展到移动设备,现在又进入了人工智能时代,设计师们正在重新思考如何将芯片和系统最好地结合起来。beplay体育app手机客户端异质设计和先进的封装现在是世界领先的半导体和系统公司的竞争必需品。

推动这种演变的是一个悖论,即数据呈指数增长,而经典的摩尔定律的缩放正在放缓。我们不能再指望晶体管密度和速度的指数增长,也不能指望面积/成本的降低。因此,设计师们发现,要把高性能计算、机器学习和推理所需的所有晶体管都放在一个模具上,难度越来越大。作为一种替代方法,系统设计人员看到了在PCB上使用多模高级封装而不是单独封装的封装封装的潜力,使高性能逻辑和内存被放置在更近的位置,以减少延迟和功耗。简而言之:今天,包装不仅仅是为了保护——它是为了PPACt。

在PPACt中启用“PPA”…

与PCB上的传统芯片方法相比,先进的封装能够大幅增加I/O密度,降低延迟和功耗。使用今天的过硅过孔(tsv)而不是碰撞到pcb连接,设计人员已经可以将I/O密度提高约100倍,并根据架构和工作负载将每位传输能量降低约15倍。先进封装的下一场革命是混合键合,芯片和晶圆可以直接连接在铜中,而不需要中间插入物。与tsv相比,混合键合将使I/O密度再增加10倍,每比特的能量再提高2倍。

...和PPACt中的Ct

异质设计还可以降低成本和缩短上市时间。单一的方法可能导致非常大的模具,这是昂贵的设计,调试和磁带。异构方法允许工程师将设计分解成更小的芯片,这些芯片可以连接到一个单一的高性能封装中。较小的模具通常有较高的收益和较低的成本。此外,前缘节点晶圆通常比基于先前节点的晶圆更昂贵,因此工程师可以将性能关键的晶圆与其他芯片混合,从而降低混合成本。此外,经过验证的IP芯片可以更快地整合。这种混合和匹配的灵活性可以加快进入市场的时间。

图1:异构设计和先进beplay体育app手机客户端包装以多种方式实现PPACt扩展。

先进封装增加了对前端晶圆厂设备的需求

使用最短和最密集的互连线将多个芯片电连接的最好方法是使用用于在单片芯片中创建互连线的相同的前端晶圆厂设备。tsv增加了精密蚀刻、ECD金属化和CMP的使用。如果没有特殊的CMP处理、预处理和退火,混合粘接是不能工作的。

先进包装试验场

我们将这些技术集中在新加坡的先进包装开发中心,这是一个最先进的无尘室,是世界上最先进的晶圆级包装实验室之一。在这里,我们实现了异质集成的基础构建模块,包括高级凹凸和微凹凸、细线重分配层(RDL)、TSV和混合键合(见图2)。该中心为我们提供了一种独特的能力,可以协同优化工艺技术,并通过测试车辆充分验证其鲁棒性。

图2:Appliedbeplay手机官网app Materials实现了异构集成的基本构建块。每一种连续的技术都提供更高的输入-输出密度,以及更低的每比特数据传输的功耗。

行业合作伙伴

去年申请宣布一份与BE半导体工业公司(Besi)的联合开发协议,开发业界首个完整且经过验证的基于模具的混合键合设备解决方案。大部分的工作是在高级包装开发中心进行的,下周大师班我将推出另一项与混合纽带有关的合作。

新的更大的基片正在路上

今天最先进的封装使用硅片作为基片。随着设计师追求越来越大和复杂的封装,300mm晶圆片成为一个限制。业界现在正在关注新的矩形基片,其尺寸可达600mm x 600mm。beplay手机官网app应用材料公司最近进行了一次收购,补充了其在PVD方面的专业知识,以帮助在更大的基片上实现精确金属化。下周,我还将分享显示市场的技术如何帮助我们的客户处理这些更大的格式。

综上所述,Applied相信异质设计和先进封装对于满足世界beplay体育app手机客户端领先半导体和系统公司的PPACt目标将变得越来越关键。通过我们行业领先的产品组合的独特广度和深度,以及行业合作伙伴和世界上最先进的包装实验室,我们的客户和合作伙伴可以与我们一起创新,我们正在帮助加速这一趋势。

请到大师班.为了获得额外的学分,找出谁做出了这个预测:“用小功能构建大系统可能被证明更经济,这些小功能分别打包并相互连接。”

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