По мере того как миниатюризация чипов постепенно приближается к физическим пределам, повышение производительности традиционных техпроцессов за счет уменьшения ширины линии становится всё более труднодостижимым. Чтобы поддерживать рост вычислительной мощности и энергоэффективности, внимание отрасли постепенно смещается в сторону технологий передовой упаковки (Advanced Packaging).
Благодаря внедрению межсоединений высокой плотности и 3D-стекирования между чипами, передовые технологии упаковки позволяют достичь высокоскоростной передачи данных, низкого энергопотребления и высокой степени интеграции без изменения архитектуры чипа. Среди них технология CoWoS является наиболее представительным высокопроизводительным решением для упаковки в последние годы и породила множество расширенных форм, таких как CoPoS и CoWoP, которые составляют основное направление развития технологий упаковки следующего поколения.
Оглавление
Технологическая основа CoWoS: ядро интеграции 2.5D и 3D.
CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) — это архитектура высокоплотной упаковки, в центре которой находится межсоединительный слой (Interposer). Концепция дизайна заключается в том, что несколько чипов сначала стекируются и соединяются на этапе пластины (wafer), а затем упаковываются целиком на подложку (substrate). Такая структура позволяет сократить расстояние передачи сигнала и одновременно снизить энергопотребление и размеры системы.
В зависимости от используемых материалов в межсоединительном слое и методов межсоединений, технологию CoWoS можно разделить на три основные категории:
- CoWoS-S: Использует кремниевый интерпозер, обеспечивающий самую высокую плотность проводимости и возможности интеграции, что делает его подходящим для высокопроизводительных вычислительных приложений.
- CoWoS-R: Заменяет кремниевые межсоединители на RDL (слои перемонтажа), что снижает технологические затраты и повышает гибкость проектирования.
- CoWoS-L: гибридная кремниевая архитектура и технология RDL, сочетающая высокую производительность и экономичность, поддерживающая многоуровневое размещение микросхем и памяти.
CoWoS-L рассматривается как точка равновесия в существующей архитектуре, преодолевающая ограничения, связанные с площадью межсоединительной области, при сохранении высокоскоростной передачи сигналов и хороших характеристик теплоотвода.
CoPoS: Панельная упаковка, открывающая новую эру «замены круглого на квадратное».
По мере увеличения размеров чипов для искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений, использование площади и производственные мощности традиционных круглых кремниевых пластин постепенно становятся ограниченными. Для решения этой проблемы появилась концепция панельной упаковки CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate).
CoPoS использует квадратный «слой перераспределения панели» (Panel RDL) вместо круглого кремниевого интерпозера. Чипы могут быть размещены непосредственно на прямоугольной подложке и соединены с нижним несущим слоем посредством процесса упаковки. Такой дизайн не только повышает эффективность использования площади и производительность, но и позволяет интегрировать чипы разных размеров, уменьшая деформацию упаковки и проблемы с выходом годной продукции.
Кроме того, материалом панели может быть высокостабильный материал, такой как стекло или сапфир, что способствует улучшению теплоотвода и уменьшению деформации.В настоящее время наиболее распространены размеры 310×310 мм, 515×510 мм и 750×620 мм, что постепенно приводит к переходу от круглой формы к квадратной и может стать потенциально распространенной тенденцией в эпоху после дела Мура.
Стоит отметить, что, хотя CoPoS и FOPLP (Fan-out Panel Level Packaging) относятся к упаковке на уровне панелей, их позиционирование явно различно:
- CoPoS используется для высокопроизводительной интеграции микросхем и межсоединительных плат.
- Технология FOPLP в основном используется в приложениях низкого и среднего уровня, таких как микросхемы управления питанием и радиочастотные микросхемы, и не требует использования межсоединительной структуры.
CoWoP: Инновационный подход к дальнейшему упрощению упаковочного слоя.
В отличие от CoPoS, ориентированного на панелизацию, целью CoWoP (Chip-on-Wafer-on-Platform PCB) является упрощение иерархии уровней упаковки. В традиционной структуре CoWoS чипы и модули памяти должны соединяться с материнской платой слой за слоем через интерпозер, подложку корпуса и шарики припоя BGA, что приводит к усложнению конструкции и накоплению затрат.
CoWoP напрямую исключает подложку корпуса и BGA, используя в качестве несущего слоя материнскую плату PCB (Platform PCB) с возможностью высокопрецизионного межсоединения, что позволяет интерпозеру и чип-модулям быть напрямую установленными на PCB.
Этот метод позволяет сократить путь передачи сигнала, улучшить целостность сигнала, а также повысить эффективность теплоотвода и электропитания.
Если эта технология будет успешно внедрена в массовое производство, она сможет переопределить границы между упаковкой и печатными платами, а также внести существенные изменения в проектирование архитектуры высокопроизводительных систем.
WMCM: Еще один путь для многокристальной интеграции на уровне пластины.
В дополнение к упомянутым выше технологиям, еще одним заслуживающим внимания новым направлением в области упаковки является WMCM (Wafer-Level Multi-Chip Module). Эту технологию можно рассматривать как форму интеграции на уровне пластины, представляющую собой планарное расширение традиционной упаковки.
Технология WMCM больше не использует вертикальную компоновку микросхем; вместо этого она интегрирует логические микросхемы и плоскости памяти на одном уровне пластины и заменяет промежуточный слой структурой RDL. Такая конструкция позволяет одновременно улучшить тепловые характеристики и снизить задержку сигнала, а также упростить толщину корпуса и снизить его стоимость.
Поскольку вся интеграция завершается на этапе изготовления кремниевой пластины, а затем пластины разрезаются на отдельные чипы, можно получить более тонкую и эффективную многочиповую модульную структуру.
От инноваций в упаковке до системной интеграции
От CoWoS к CoPoS, а затем к CoWoP и WMCM видно, что основная идея технологии упаковки смещается от «многослойной компоновки чипов» к «системной интеграции».
Появление различных архитектур отражает многообразие решений индустрии в ответ на такие вызовы, как производительность, выход годной продукции, теплоотвод и стоимость. В будущем, по мере углубления гетерогенной интеграции и специализации чипов, передовая упаковка станет ключевой технологией для продолжения духа закона Мура.
Тот, кто освоит ключевые материалы, процессы и возможности проектирования в рамках этой революции в области упаковки, сможет доминировать в будущем высокопроизводительных микросхем в эпоху постобработки.
Ссылки:
- CoWoS, CoPoS, CoWoP: Запутались, на какой из этих технологий следующего поколения стоит сосредоточиться?
Что касается измельчения, мы предлагаем индивидуальные настройки и можем регулировать соотношение в соответствии с требованиями обработки для достижения максимальной эффективности.
Добро пожаловать, свяжитесь с нами, у нас есть кто-то, кто ответит на ваши вопросы.
Если вам нужна индивидуальная расценка, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Часы работы службы поддержки клиентов: с понедельника по пятницу с 09:00 до 18:00.
Тел: 07 223 1058
Если у вас есть какие-либо вопросы или вопросы, на которые вы не смогли ответить по телефону, пожалуйста, отправьте мне личное сообщение на Facebook~~
Фейсбук Хоневэй: https://www.facebook.com/honwaygroup
Вас также может заинтересовать…
[wpb-random-posts]
