Inngangur: Paradigm breytingin frá einlita til mát
Hin hefðbundna leið til að samþætta fleiri aðgerðir á eina, sífellt -minni sílikonmót (lögmál Moore) er að verða óheyrilega dýr og tæknilega krefjandi fyrir mörg forrit. Svar iðnaðarins er Heterogeneous Integration (HI): að setja saman marga sérhæfða kubba-sem eru fínstilltir fyrir rökfræði, minni, hliðstæða, RF eða ljóseindafræði-í þétttengdan, kerfis-pakka. Þessi „More than Moore“ nálgun skilar yfirburða afköstum, sveigjanleika og tíma-til-markaðssetningar. Kjarninn í þessari byltingu er auðmjúkur en samt háþróaður hluti: kísilinnskotið og ferlið við -oblátupökkun (WLP) sem gerir þetta allt mögulegt.
Kafli 1: Silicon Interposer: Taugakerfi kerfisins
Interposer er óvirkt sílikon hvarfefni sem situr á milli pakkans grunns og staflaðra kubba. Það er ekki tækjaflís sjálfur, heldur há- „rafrásarborð“ á sílikoni.
- Virkni: Meginhlutverk þess er að útvega þúsundir ofur-fínna rafleiða á milli smákornanna sem settir eru á það. Þetta er náð með neti ör-högg á yfirborði þess og gegnum-Silicon Vias (TSV)-lóðrétta koparvíra sem fara algjörlega í gegnum sílikon milliskotið og tengja saman efri og neðri hliðina.
- Af hverju sílikon? Gler eða lífrænt hvarfefni geta ekki passað við kosti kísils:
- CTE Match: Varmaþenslustuðull hans (CTE) passar fullkomlega við kísilflögurnar og kemur í veg fyrir vélrænt álag og bilun í hitalotum.
- Ofur-fín raflögn: Hálfleiðaralitógrafía gerir kleift að míkróna-mælikvarða raflagnaþéttleika, sem er langt umfram allt lífrænt undirlag, sem gerir gríðarlega samtengingu sem þarf til, til dæmis, að tengja GPU við marga stafla af há-bandvíddarminni (HBM).
- Varmaleiðni: Kísill dreifir á áhrifaríkan hátt hita frá öflugum tölvuflögum.
Kafli 2: Framleiðsluáskorunin: Frá oblátu til millibils
Framleiðsla á gallalausu millistykki ýtir vinnslu og meðhöndlun á oblátum að takmörkunum:
- Starting Wafer: Krefst hár-viðnámskísils til að lágmarka merkjatap á háum tíðnum. Það verður einnig að hafa framúrskarandi kristalfræðilega einsleitni fyrir nákvæma TSV ætingu.
- TSV myndun: Þetta er kjarnaáskorun. Djúp, mjó göt eru ætuð í gegnum alla oblátuna (eða flestar hana) með því að nota háþróaða djúpviðbragðs-jónaætingu (DRIE). Þessar holur eru síðan fóðraðar með einangrunarefni, hindrunarlagi og fyllt með kopar.
- Þynning á oblátum: Eftir vinnslu að framan-hlið verður að þynna oblátuna að aftan (oft í 100 µm eða minna) til að afhjúpa botn TSV fyrir tengingu. Þetta bakslípunarferli- krefst mikillar nákvæmni til að forðast skekkju, sprungur eða álag sem rýrir afköst tækisins. Síðari fæging (álagslosun) er mikilvæg.
- Tímabundin líming/af-líming: Viðkvæma, þunna diskurinn er tímabundið bundinn við stíft burðargler með því að nota sérstakt lím til að styðja við meðhöndlun og bakhliðar-hliðarvinnslu, síðan af-límd í lok-viðkvæmrar aðgerð.
Kafli 3: Vistkerfið: Wafer-Pökkun og samsetning
Interposer er vettvangurinn, en Wafer-Level Packaging (WLP) er sett af aðferðum sem byggja upp lokakerfið:
- Fan-Out Wafer-Level Packaging (FO-WLP): Flísar eru settar á tímabundið burðarefni og epoxýmótablöndu er sett á til að mynda „uppgerða oblátu“ utan um þær. Endurdreifingarlög (RDL) úr þunnum -filmumálmi eru síðan framleidd ofan á til að blása út tengingarnar yfir á stærri tónhæð, sem útilokar þörfina fyrir hefðbundið undirlag eða milliefni fyrir minna þétta notkun. Þetta er -hagkvæm lausn fyrir farsíma örgjörva og RF einingar.
- 2.5D samþætting: Klassíska aðferðin sem byggir á -ávísun. Margar smáflögur eru settar hlið-við-hlið á óvirkan sílikoninnlegg sem inniheldur TSV. Það er staðallinn til að samþætta örgjörva/GPU við HBM minni.
- 3D IC-samþætting: Tekur stöflun á næsta stig með því að tengja kubba beint ofan á hvorn annan með því að nota ör-högg eða blendingstengi (bein kopar-við-kopartenging). Þetta nær hæsta samtengingarþéttleika og stystu mögulegu leiðum, sem skiptir sköpum fyrir gervigreindarhraðla í framtíðinni. Það krefst enn fullkomnari þynningar- og tengingarþjónustu fyrir oblátur.
Kafli 4: The Strategic Imperative for Foundries and OSATs
Fyrir hálfleiðarasteypur og útvistuð hálfleiðarasamsetningu og prófunarfyrirtæki (OSAT) er samkeppnisnauðsyn að ná tökum á interposer og WLP tækni. Það krefst lóðrétts samþætts skilnings á efnum, ferlum og varma-vélrænni streitu. Velgengni þeirra er háð áreiðanlegri aðfangakeðju fyrir sérhæfðu upphafsefnin:
- Ofur-þunnur oblátur með þéttum þykktarbreytingum (TTV) til þynningar.
- Hár-viðnámskísilskúffur fyrir lágt-tap á milli.
- Grunn-gæða oblátur með gallalausu yfirborði fyrir fína-RDL litagrafíu.
- Nákvæm skurðarþjónusta til að sameina þessa flóknu, þunnu pakka án skemmda.
Samstarfsaðili umbúðabyltingarinnar
Fyrirtæki sem stýra HI byltingunni hafa ekki efni á ósamræmi í undirstöðuefni sínu. Sibranch Microelectronics þjónar sem mikilvægur virkjunaraðili í þessu vistkerfi. Hæfni okkar fjallar beint um sársaukapunkta háþróaðrar umbúða:
Við seljum há-viðnám, ofur-flat kísilskífa sem er tilvalið til að búa til milliefni.
Bak-mala- og teningaþjónustan okkar er einmitt virðisaukandi skrefin sem þarf til að umbreyta venjulegu oblátu í þunnt, tilbúið-til-meðhöndlun á milliefni eða til að sameina viðkvæmar umbúðir.
Sérfræðiþekking okkar í að meðhöndla ofur-þunna obláta og skilja tengdar áskoranir veitir umbúðaverkfræðingum ómetanlegan stuðning.
Með því að bjóða upp á bæði sérhæft hvarfefni og nákvæmnisvinnsluþjónustuna, virkum við sem einn -punktslausnaraðili, sem dregur úr flækjustigi og áhættu fyrir samstarfsaðila okkar á háþróaða pökkunarsviðinu.
Niðurstaða: Nýja þyngdarmiðjan
Á tímum Heterogeneous Integration er pakkinn kerfið og kísillinn í honum -sem bæði virkur kubbur og óvirkur millivegur- er mikilvægari en nokkru sinni fyrr. Margbreytileiki TSV, þynning á oblátum og þrívíddarstöflun hefur hækkað efnisvísindi og nákvæmni framleiðslu í miðju. Velgengni í þessari nýju hugmyndafræði krefst djúprar samvinnu þvert á aðfangakeðjuna, sem byrjar með undirlagsaðila sem skilur að oblátið er ekki lengur bara striga fyrir smára, heldur óaðskiljanlegur, þrívíddar hluti af lokakerfinu-í-pakkanum sjálfum.
