Haberler

HOREXS, ÇİN'deki ünlü IC substrat pcb üreticisinden biridir, pcb'nin neredeyse tamamı IC paketi / testi, IC montajı için kullanıyor.

Paketleme şirketleri, yeni nesil gelişmiş IC paketlerini hazırlayarak yeni ve yenilikçi sistem düzeyinde yonga tasarımlarına giden yolu açıyor.

Bu paketler, 2.5D / 3D teknolojilerinin yeni sürümlerini, çıtaları, fan-out ve hatta gofret ölçekli ambalajları içerir.Belirli bir paket türü birkaç varyasyon içerebilir.Örneğin, satıcılar gofretler ve paneller kullanarak yeni yayma paketleri geliştiriyor.Birincisi, fan-out'u silikon köprülerle birleştirmektir.

Çok sayıda moda kelime ve çok fazla seçeneğin olduğu kafa karıştırıcı bir manzara.Bununla birlikte, bazı yeni teknolojiler hızlanırken, diğerleri hala laboratuvarda.Bazıları teknik ve maliyet nedenlerinden dolayı asla laboratuvardan çıkamayacak.

Gelişmiş paketleme yeni değil.Sektör yıllardır karmaşık kalıpları bir paket içinde bir araya getiriyor.Yalnızca bir örnekte, bir satıcı, sistemlerde bellek bant genişliğini artıran gelişmiş bir pakette bir ASIC ve bir DRAM yığınını entegre edecektir.Genel olarak, yine de, bu ve diğer gelişmiş paketler, maliyet nedeniyle esas olarak üst düzey, niş odaklı uygulamalar için kullanılır.

Ancak son zamanlarda endüstri, çip tasarımları için daha yaygın bir seçenek olarak gelişmiş paketlemeye bakıyor.Geleneksel olarak, bir tasarımı ilerletmek için endüstri bir ASIC veya çip üzerinde sistem (SoC) geliştirir.Bunun için her düğümde farklı işlevleri küçültür ve bunları yekpare bir kalıba yerleştirirsiniz.Ancak bu yaklaşım, her düğümde daha karmaşık ve pahalı hale geliyor.Bazıları bu yolu izlemeye devam ederken, birçoğu gelişmiş paketleme gibi alternatifler arıyor.

Farklı olan, satıcıların yeni ve daha yetenekli paketler geliştirmesidir.Bazı durumlarda, bu gelişmiş paketler, daha düşük maliyetli geleneksel bir SoC'yi bile taklit eder.Bazıları bunlara "sanal SoC'ler" diyor.

ASE'de satış ve iş geliştirme kıdemli müdürü Eelco Bergman, "Uzun yıllardır, endüstrinin artan işlevsellik ve performans için birincil yolu, SoC entegrasyonuna dayalı düğüm ölçeklendirme olmuştur" dedi.“Şimdi, endüstri 16nm / 14nm'nin ötesine geçerken, ister verim ve maliyet, işlevsel optimizasyon veya IP yeniden kullanım nedenleri olsun, kalıp ayrıştırmaya daha fazla ilgi görmeye başlıyoruz.IC bölümleme, heterojen entegrasyon ihtiyacını besler.Ancak, SoC seviyesinde gerçekleşen bu entegrasyondan ziyade, artık paketleme teknolojisi ve farklı silikon parçalarından sanal SoC'ler oluşturma yeteneği tarafından yönlendiriliyor. "

Bu arada, son IEEE Elektronik Bileşenler ve Teknoloji Konferansı'nda (ECTC) ve diğer etkinlikler, paketleme evleri, Ar-Ge kuruluşları ve üniversiteler, gelişmiş paketlemede sıradaki şeyin gizli bir zirvesini sağlayan bir yığın kağıt sundular.İçerirler:

ASE'nin bir parçası olan SPIL, silikon köprüler kullanan bir fan-out teknolojisini tanımladı.Fan-out, kalıpları bir pakete entegre etmek için kullanılır ve köprüler, bir kalıptan diğerine bağlantıları sağlar.

TSMC, 3D entegrasyon teknolojisi hakkında daha fazla ayrıntı açıkladı.Bir sürüm, bellek içi bilgi işlem uygulamaları için katmanlı bir 3B mimaride bellek ve mantığı birleştirir.

GlobalFoundries, yeni yapıştırma tekniklerini kullanarak 3B ambalaj üzerine bir makale sundu.Diğer dökümhaneler de üzerinde çalışıyor.

MIT ve TSMC, gofret ölçekli ambalajlara ilişkin bildiriler sundu.

Genellikle bunlar daha geleneksel paket türleridir.Bunların çoğu sözde chiplets'i etkinleştirir.Chiplets aslında bir ambalaj türü değildir.Bunun yerine, çok parçalı bir mimarinin parçasıdırlar.Chiplets ile, bir yonga üreticisi bir kütüphanede modüler kalıplar veya chiplets menülerine sahip olabilir.Müşteriler, chiplets'ları karıştırıp eşleştirebilir ve bir kalıptan ölmeye ara bağlantı şeması kullanarak bunları bağlayabilir.Chiplets, mevcut bir paket tipinde veya yeni bir mimaride bulunabilir.

Fan-out yapmak

IC paketleme, yarı iletken sürecin önemli bir parçasıdır.Temel olarak, bir yonga üreticisi bir fabrikada bir gofreti işledikten sonra, gofret üzerindeki kalıplar doğranır ve bir pakete entegre edilir.Bir paket, çipi sarmalar ve hasar görmesini önler.Ayrıca cihazdan panoya elektrik bağlantıları sağlar.

Piyasada çok sayıda paket türü vardır ve her biri belirli bir uygulama için tasarlanmıştır.Ambalaj pazarını segmentlere ayırmanın bir yolu, tel bağ, flip-chip, wafer seviyesinde paketleme (WLP) ve silikon geçişler (TSV'ler) içeren ara bağlantı tipidir.Ara bağlantılar, bir kalıbı diğerine bağlamak için kullanılır.TSV'ler en yüksek I / O sayılarına sahiptir, ardından WLP, flip-chip ve wirebond gelir.

Şekil 1: Paket teknolojisi ile uygulama karşılaştırması.Kaynak: ASE

TechSearch'e göre, günümüz paketlerinin yaklaşık% 75 ila% 80'i daha eski bir teknoloji olan tel bağlamaya dayanıyor.1950'lerde geliştirilen bir tel bağlayıcı, küçük teller kullanarak bir yongayı başka bir çipe veya alt tabakaya diker.Tel bağlama, düşük maliyetli eski paketler, orta düzey paketler ve bellek kalıbı istifleme için kullanılır.

Flip-chip, bir dizi paket türü için kullanılan bir başka popüler ara bağlantıdır.Flip-chip'te, çeşitli ekipmanlar kullanılarak bir çipin üzerinde küçük bakır yumrular denizi oluşur.Cihaz ters çevrilir ve ayrı bir kalıp veya tahta üzerine monte edilir.Çıkıntılar, bir elektrik bağlantısı oluşturan bakır pedlere iner.

Bu arada WLP, kalıpları gofret benzeri bir formatta paketler.İki ana WLP paketi türü yonga ölçekli paketler (CSP) ve yaymadır.CSP bazen fan-in olarak bilinir.

Fan-in ve fan-out paketleri tüketici, endüstriyel ve mobil uygulamalarda kullanılmaktadır.Fan-out, gelişmiş bir paket olarak kabul edilir.Bir fan-out örneğinde, bir DRAM kalıbı paketteki bir mantık yongasının üzerine istiflenir.

Veeco'da araştırma bilimcisi olan Cliff McCold, ECTC'de yaptığı bir sunumda, "Gelişmiş paketleme, paketi küçültmemizi sağlayan geniş bir teknoloji paketidir," dedi.“(Gofret düzeyinde paketleme), silikon kalıbın çıktısını daha büyük bir alana yeniden dağıtarak, modern cihazlar için daha yüksek G / Ç yoğunluğu, daha yüksek bant genişliği ve daha yüksek performans sağlayan daha küçük iki boyutlu bağlantılar yapmamızı sağlıyor.Gofret düzeyinde paketlemenin bir dezavantajı, tel bağlamadan daha maliyetli olmasıdır.Ancak daha da önemlisi, akıllı telefonlar gibi modern mobil cihazlar için kritik öneme sahip daha küçük paketleri ve daha küçük cihazları mümkün kılıyor. "

Genellikle, fan-out akışında, bir gofret bir fabrikada işlenir.Gofret üzerindeki yongalar doğranır ve bir epoksi kalıp bileşiği ile doldurulmuş gofret benzeri bir yapıya yerleştirilir.Buna sulandırılmış gofret denir.

Daha sonra, litografi ve diğer ekipmanlar kullanılarak, bileşik içinde yeniden dağıtım katmanları (RDL'ler) oluşturulur.RDL'ler, paketin bir bölümünü diğerine elektriksel olarak bağlayan bakır metal bağlantı hatları veya izleridir.RDL'ler, bir metal izinin genişliğini ve aralığını ifade eden çizgi ve boşlukla ölçülür.

Yayılma ile ilgili çeşitli zorluklar vardır.Akış sırasında, yonga plakası benzeri yapı bükülmeye eğilimlidir.Daha sonra, kalıplar bileşiğin içine gömüldüğünde, hareket etme eğilimindedirler ve kalıp kayması adı verilen istenmeyen bir etkiye neden olurlar.Bu, verimi etkiler.

ECTC'de Onto Innovation, kalıp değişimini azaltabilecek bir teknoloji hakkında bir makale sundu.Bir litografi adımlayıcısında retikül aynası konumunu ayarlayarak bölgeye göre bir büyütme ve teta düzeltme yöntemini açıkladı.Potansiyel olarak, teknoloji +/- 400ppm'ye kadar büyütme hatalarını ve +/- 1.65mrad'a kadar teta hatalarını düzeltebilir.

Başka sorunlar da var.Daha ince RDL hatları ve boşlukları, katmanlardaki ara bağlantılar veya yollar için CD'leri azaltır.Dolayısıyla, akışta, bir litografi aracı, bazı CD zorlukları ortaya çıkaran daha küçük yollara model olmalıdır.

Bu sorunları çözmek için, Veeco ve Imec, ECTC'de viaların CD'lerini gevşetme ve uzatılmış yollar oluşturma hakkında bir makale sundular.Veeco'dan McCold, "Bu tasarım değişikliği, yol için gofret hava görüntüsündeki yoğunluk dağılımını önemli ölçüde geliştiriyor ve bu da etkili işlem penceresini artırıyor" dedi.

Bunun için araştırmacılar, 0.16 ila 0.22 sayısal açıklığı (NAs) destekleyen bir lens ile Veeco'nun stepperini kullandılar.Sistem i-line, gh-line veya ghi-line dalga boylarını destekler.Bu çalışma için araştırmacılar i-line (365nm) ve 0.22 NA kullandı.

Daha fazla hayran

Yine de, yayılma hız kazanıyor.Amkor, ASE, JCET, Nepes ve TSMC fan-out paketleri satmaktadır.Fan-out'un farklı versiyonları vardır.Ancak her durumda, yayılma, 2.5D / 3D teknolojilerinde kullanılan bir aracıya olan ihtiyacı ortadan kaldırır.Sonuç olarak, yaymanın daha ucuz olduğu varsayılır.

Fan-out iki kampa bölünmüştür - standart yoğunluk ve yüksek yoğunluk.Cep telefonları ve diğer ürünler için hedeflenen standart yoğunluklu yayma, 500 I / O'dan az içerir.Yüksek yoğunluklu fan çıkışı 500'den fazla I / O'ya sahiptir.

Orijinal fan-out teknolojisi, gömülü gofret düzeyinde bilyeli ızgara dizisi (eWLB) olarak adlandırılır.ASE, JCET ve diğerleri standart yoğunluklu eWLB paketleri satmaktadır, ancak bu pazar biraz durgun.

ECTC'deki bir makalede, JCET ve MediaTek, FOMIP (Fan-out MediaTek Yenilik Paketi) adlı bir teknoloji hakkında ayrıntılar sunarak eWLB'ye yeni bir soluk getiriyor.Temel olarak, FOMIP bir alt tabakada daha ince eWLB paketi gibi görünmektedir.İlk FOMIP 2018'de ortaya çıktı, ancak yeni nesil bir sürüm geliştirme çalışmaları devam ediyor.

Teknoloji, çip ilk işlem olarak adlandırılan geleneksel bir yayılma akışını takip eder.Ayrıca bir flip-chip işlemi kullanan FOMIP, 60μm'lik bir kalıp pedi aralığı ve 5μm hatları ve 5μm boşlukları olan 1 RDL katmanından oluşur.

Bir uygulama mühendisi olan Ming-Che Hsieh, "FOMIP teknolojisinin, 2μm / 2μm LW / LS tasarımlı 40μm kalıp pedi aralığı gibi gelişmiş bir silikon düğüme sahip çok daha ince bir kalıp pedi tasarımına uygulanabileceğine inanılıyor" dedi. JCET’de, ECTC’deki bir sunumda.Diğerleri işe katkıda bulundu.

Bu arada, satıcılar yeni yüksek yoğunluklu yayma paketleri geliştirmeye devam ediyor.Örneğin ECTC'de ASE, hibrit fan-out paketinin son yonga sürümü hakkında daha fazla ayrıntı açıkladı.Substrat üzerinde Fan Out Chip (FoCoS) olarak adlandırılan bu paket, I / O sayısı <4.000 olan 8 karmaşık kalıbı barındırabilir.≦ 2µm / 2µm satır / boşluk ile 3 RDL katmanını destekler.

ASE, geleneksel bir yonga öncelikli süreçte FoCoS sunar.Son çip akışında, ilk olarak RDL'ler geliştirilir, ardından diğer işlem adımları izlenir.Hem ilk hem de son çip uygulanabilir ve farklı uygulamalar için kullanılır.Fan-out chip-last verimi artırır ve ince hatlı RDL'lerin imalatına izin verir;ASE'deki Ar-Ge merkezinde çalışan Paul Yang, bir makalede, bu nedenle, üst düzey uygulamalar için daha fazla G / Ç kullanabilir ”dedi.Diğerleri işe katkıda bulundu.

ASE ayrıca son yonga çıkışı ile ilgili bazı üretim sorunlarını ve bunların nasıl çözüleceğini açıkladı.Belirtildiği gibi, gofret çarpılması sorunludur ve verimi etkiler.Bazı durumlarda cam taşıyıcının kalınlığı ve ısıl genleşme katsayısı (CTE) eğrilmeye neden olan konular arasındadır.

Gofret bükülmesine ilişkin bir fikir edinmek için ASE, üç boyutlu sonlu eleman analizine sahip bir metroloji teknolojisi kullandı.ASE, birden fazla kamera kullanan temassız bir ölçüm tekniği olan dijital görüntü korelasyonunu (DIC) kullandı.DIC, yüzeylerdeki yer değiştirme ve gerilmeyi değerlendirir ve koordinatları haritalandırır.ASE, simülasyonları ve DIC'yi kullanarak, eğriliği iyileştirmek için cam taşıyıcı kalınlığının ve CTE'nin optimum aralığını bulabilir.

Bu arada, ECTC'de ASE'nin bir parçası olan SPIL, chiplets için Fan-Out Gömülü Köprü (FOEB) teknolojisi üzerine bir makale sundu.Çok çipli paketler için kullanılan FOEB, 2.5D'den daha ucuzdur.SPIL'den bir araştırmacı olan C. Key Chung ECTC'de yaptığı bir sunumda “FOEB, GPU'lar ve HBM'ler gibi heterojen kalıpları veya homojen entegre cihazları entegre edebilen entegre bir yonga paketidir” dedi.

Köprü, bir pakette bir kalıbı diğerine bağlayan küçük bir silikon parçasıdır.Buradaki en dikkate değer örnek, Embedded Multi-die Interconnect Bridge (EMIB) adı verilen bir silikon köprü teknolojisi geliştiren Intel'dir.

Kalıptan kalıba bağlantı olan EMIB'den farklı olarak, SPIL köprüleri, kalıpları bağlamak için RDL katmanlarına gömülüdür.Her şeye rağmen, köprüler, aracılar kullanılarak 2.5D paketlere alternatif olarak konumlandırılır.

SPIL, FEOB için bir test aracı geliştirdi.Araç, bir ASIC kalıbı ve 4 yüksek bant genişliğine sahip bellek (HBM) kalıbı entegre eder.ASIC, her iki tarafında iki HBM ile paketin ortasındadır.

RDL katmanlarına dört köprü gömülüdür.Toplamda üç RDL katmanı vardır.İkisi güç ve toprak için 10 μm / 10 μm iken, sinyal katmanı için biri 2 μm / 2 μm'dir.Bu yonga paketi, kalıplar arasında neredeyse monolitik kısa erişimli bağlantılara olanak tanır.FOEB, ara bağlantılar için çok daha ince hat / alana sahip birden fazla RDL katmanına ve silikon köprülere sahip olabilir ”dedi Chung.

Fan çıkışı başka yönlere doğru hareket ediyor.ECTC'deki bir makalede Amkor, yongadan levhaya yapıştırma ile RDL ilk fan-out sürecini açıkladı.Daha sonra, başka bir makalede, A * STAR 5G için bir fan-out anten paketini tanımladı.

2.5D'den 3D'ye geçiş

En üst düzeyde, endüstri geleneksel olarak 2.5D kullanır.2.5D'de, kalıplar TSV'leri içeren bir araya yerleştiricinin üzerine istiflenir.Araya yerleştirici, çipler ile kart arasında daha fazla G / Ç ve bant genişliği sağlayan bir köprü görevi görür.

Bir örnekte, bir satıcı bir FPGA veya ASIC'i HBM ile birleştirebilir.HBM'de, DRAM kalıpları üst üste istiflenir.Örneğin, Samsung'un en son HBM2E teknolojisi, sekiz adet 10nm sınıfı 16 gigabit DRAM ölür.Kalıplar 40.000 TSV kullanılarak bağlanarak 3,2 Gb / sn veri aktarım hızlarına olanak tanır.

2.5D, mantığı belleğe yaklaştırarak sistemlerde daha fazla bant genişliği sağlar.UMC'de iş geliştirme başkan yardımcısı Walter Ng, "Geleneksel olarak, ilgi (aracılar için) üst düzey grafiklere olmuştur" dedi.“Şimdi, performans kurumsal çözümlerine daha fazla ilgi görüyoruz.Ayrıca geleneksel olmayan alanlara da ilgi görüyoruz. "

Ancak 2.5D pahalıdır ve yapay zeka, ağ iletişimi ve sunucular gibi üst düzey uygulamalara indirgenmiştir.Dolayısıyla endüstri 2.5D'nin ötesinde çözümler arıyor.Yüksek yoğunluklu fan çıkışı bir seçenektir.Bu, boşluğu kapatmasına rağmen 2.5D'den daha az I / O'ya sahiptir.

3D-IC'ler başka bir seçenek sunar.Bir 3D-IC, aktif aracılar ve / veya TSV'ler kullanan bir çoklu kalıp mimarisi içerir.Buradaki fikir, 3B pakette mantığı belleğe veya mantığa göre yığmaktır.GlobalFoundries, Intel, Samsung, TSMC ve UMC, çeşitli 3B teknoloji biçimleri geliştiriyor.

3D mimariler, chiplets ile entegre edilebilir.Bu, bir paketteki farklı işlem düğümleriyle kalıpları veya parçacıkları karıştırıp eşleştirdiğiniz yerdir.Intel'de süreç ve ürün entegrasyonu direktörü Ramune Nagisetty, "Yonga yaklaşımının henüz ilk aşamalarındayız" dedi.“Önümüzdeki yıllarda 2.5D ve 3D tip uygulamalarda genişlediğini göreceğiz.Mantık ve bellek yığınlamasına, mantık ve mantık yığınlamasına genişlediğini göreceğiz. "

Günümüzde endüstri, mevcut ara bağlantı şemalarını kullanarak 2.5D / 3D paketleri geliştiriyor veya gönderiyor.Kalıplar, bakır mikro yumrular ve sütunlar adı verilen bir ara bağlantı teknolojisi kullanılarak istiflenir ve bağlanır.Çarpmalar ve sütunlar, farklı cihazlar arasında küçük, hızlı elektrik bağlantıları sağlar.

En gelişmiş mikro şişlikler / sütunlar, 40μm aralıklı küçük yapılardır.Mevcut ekipmanı kullanarak endüstri, çarpma aralığını muhtemelen 20 μm veya yakınında ölçekleyebilir.Daha sonra, endüstrinin yeni bir tekniğe, yani bakır hibrit yapıştırmaya ihtiyacı var.

Bakır hibrit bağlamada, yongalar veya gofretler bir dielektrik-dielektrik bağ ve ardından bir metal-metal bağlantı kullanılarak bağlanır.Bu zorlu bir süreçtir.Kusurlar en büyük sorunlar arasındadır.

Bu arada TSMC, System on Integrated Chip (SoIC) adlı bir teknoloji üzerinde çalışıyor.Hibrit bağlamayı kullanan TSMC'nin SoIC teknolojisi, 3D benzeri mimarileri mümkün kılar.TSMC'den bir araştırmacı olan CH Tung, "SoIC entegre bir yonga sadece (bir SoC) gibi görünmekle kalmaz, aynı zamanda elektriksel ve mekanik bütünlük açısından her açıdan bir SoC gibi davranır" dedi.

ECTC'de TSMC, SoIC'nin ultra yüksek yoğunluklu versiyonu üzerine bir makale sundu.Bu sürüm, TSMC'nin Immersion-in-Memory Computing (ImMC) olarak adlandırdığı şeyi oluşturarak 3B çok katmanlı yonga yığınlamayı etkinleştirir.ImMC'nin bir örneğinde, bir cihazın üç katmanı olabilir.Her katmanın mantığı vardır ve bellek ölür.Katmanlar, hibrit bağlama kullanılarak bağlanır.

Bu arada GlobalFoundries, ince aralıklı 3B mimarilere olanak tanıyan hibrit gofret yapıştırma üzerinde de çalışıyor.5.xn - 76m-yyc aralıklarla yüz yüze kalıp istiflemeyi göstermiştir.GlobalFoundries'in baş ambalaj mühendisi Daniel Fisher, "Gelecekteki yığınlar, 2μm'den daha düşük aralıklarda daha ince eğimleri ve farklı terminal yüzey tasarımlarını gözlemleyecektir" dedi.

Eylemin tamamı hibrit bağda değil.ECTC'de Brewer Science, düşük nem emilimi ve yüksek termal stabiliteye sahip kalıcı bir yapıştırma malzemesi tanımladı.Malzemeler, gelişmiş gofret yapıştırma uygulamaları için kullanılmaktadır.

Brewer Science'ta kıdemli araştırma kimyacısı Xiao Liu, bir sunumda, "Mevcut çalışmada, MEMS, 3D entegre devre ve gofret seviyesi paketleme uygulamaları için yeni bir kalıcı yapışkan bağlama malzemesi tanıtıldı" dedi.

Brewer'ın bağlama akışında, bir malzeme bir gofretin üzerine spin kaplanır.Gofret pişirilir.Gofret üzerine ayrı bir taşıyıcı gofret yerleştirilir ve düşük sıcaklıklarda sertleştirilir.İki gofret daha sonra yapıştırılır.

Daha fazla paketleme

Bu arada, yapay zeka başlangıcı Cerebras, son zamanlarda gofret ölçeğinde entegrasyon kullanan bir teknolojiyi tanıttığında manşetlere çıktı.1,2 trilyondan fazla transistöre sahip çok katlı bir cihazdır.

ECTC'de TSMC, InFO adı verilen fan-out teknolojisine dayanan gofret ölçekli bir sistem entegrasyon paketi gösterdi.Teknolojinin adı InFO_SoW (Sistem Üzerinde Gofret).TSMC'den bir makalenin baş yazarı Shu-Rong Chun, "InFO_SoW, taşıyıcının kendisi olarak hizmet ederek bir substrat ve PCB kullanımını ortadan kaldırıyor" dedi.

Bu arada MIT, 200 mm'lik gofret ölçekli süper iletken çoklu çip modüllerini (S-MCM) tanımladı.Bu, yeni nesil kriyojenik işleme sistemleri için birden fazla aktif süper iletken yongayı birbirine bağlamak için kullanılır.

Sonuç

Tüm çözümler gofret ölçeğinde paketleme gerektirmez.Ancak açıkça, müşteriler gelişmiş paketlemeye daha yakından bakmaya başlıyor.

Ambalajda her zamankinden daha fazla yenilik var.Buradaki zorluk, en iyi fiyat noktasında doğru paketi bulmaktır. IC substrat üretiminin en iyi avantajlarından biri fiyattır, IC substrat pcb panoları üretimi için Welcome contact Horexs. (Makale internetten geliyor)