3D ambalaj pazarı, TSMC ve Intel her biri yolu gösteriyor
Nisan 2018'den bu yana, TSMC yenilikçi SoIC teknolojisini birçok teknik forumda veya seminerde açıkladı.Samsung'u bir kez daha geride bırakan gizli silah olarak selamlanan bu gizli silah ne kadar güçlü?
TSMC, Nisan 2018'de Santa Clara, Kaliforniya'da düzenlenen 24. Yıllık Teknoloji Sempozyumunda ilk olarak yenilikçi sisteme entegre tek çipli (SoIC) çok çipli 3B yığınlama teknolojisini dış dünyaya duyurdu.
Moore Yasasını Teşvik Edin TSMC, SoIC 3D paketleme teknolojisini destekler
Gelişmiş nano süreçler fiziksel sınırlara yaklaştıkça, Moore Yasasının gelişimi sürdürülemez hale geldi. Performans, güç tüketimi, alan ve sinyal iletim hızı gereksinimlerini karşılarken artık hat genişliğini azaltmak mümkün değil. Ayrıca, paketleme teknolojisinin gelişmiş süreçlere ayak uydurması zor. Geliştirme süreci nedeniyle, Samsung, TSMC, Intel ve diğer dökümhane devleri, daha yüksek performans, daha düşük güç tüketimi, daha küçük boyut ve daha hızlı sinyal iletim hızı ürünleri elde etmek için gelişmiş paketleme teknolojisine güvenerek paketleme alanına adım attı. .
Moore Yasası sonrası dönemine kademeli olarak girdikten sonra bile, büyük dökümhanelerin geliştirme odağı giderek daha gelişmiş nano süreçler arayışından paketleme teknolojisindeki yenilikçiliğe kaymıştır. Ancak SoIC bu öncül altında doğdu.
TSMC, 2009 yılında ambalaj alanına resmi olarak girerse, SoIC, TSMC'nin öğütmesi on yıl aldığı bir kılıçtır.Samsung'u bir kez daha geride bırakıp 3D IC'yi gerçekleştirebilen yüksek kaliteli bir paketleme teknolojisi olarak selamlanır.
Wafer-wafer 3D IC teknolojisi
TSMC'nin 24. Yıllık Teknoloji Sempozyumundaki açıklamasına göre, SoIC yenilikçi bir çoklu çip istifleme teknolojisidir, bir wafer-on-wafer yapıştırma teknolojisidir, Bu, TSMC'nin müşteriler için doğrudan 3D IC'ler üretmesini sağlayan bir 3D IC proses teknolojisidir.
Şekil 2: TSMC SoIC tasarım mimarisi şeması. (kaynak: vlsisymposium.org, çizim: CTIMES)
Dış dünyayı şaşırtan şey, SoIC teknolojisinin, farklı özelliklere sahip birçok bitişik yongayı entegre edebilen darbesiz bir bağlanma yapısı sağlayabilen TSV teknolojisini kullanması ve en kritik ve gizemli nokta. , Bir milyar ABD dolarına kadar gizli bir malzeme olarak bilinen yapıştırma malzemesinin içinde yer almaktadır.Bu nedenle, aynı hacimde iki kattan fazla performans elde etmek için küçük gözeneklerden çok katmanlı yongalarla doğrudan iletişim kurabilir. Kısacası devam edebilir. Moore Yasasının avantajlarını koruyun.
Şekil 3: SoIC'nin mikroçip plan görünümü. (kaynak: vlsisymposium.org)
SoIC'in, TSMCnin CoWoS (Substrat üzerinde yonga üzerinde yonga) ve çoklu gofret yığını (WoW) paketleme teknolojisine dayalı olarak geliştirilmiş yeni nesil yenilikçi bir paketleme teknolojisi olduğu anlaşılmaktadır. Gelecekte gofret düzeyi için on nanometre ve altındaki gelişmiş işlemlere uygulanacaktır. Birleştirme teknolojisi, TSMC'nin gelişmiş nano işleminin rekabet gücünü daha da güçlendirmek için bir silah olarak görülüyor. Ekim 2018'de üçüncü çeyrek hukuk konferansında TSMC, merakla beklenen SoIC teknolojisi için net bir seri üretim süresi verdi. 2020'de TSMC'nin gelir katkısını biriktirmeye başlaması ve 2021'de seri üretime geçmesi bekleniyor. Daha önemli gelir katkısı.
Haziran ayında TSMC, VLSI Teknoloji ve Devre Sempozyumuna katılmak için Japonya'ya gittiğinde ve bir teknik makale yayınladığında, SoIC teknolojisi hakkındaki makaleyi de açıkladı.Kağıt, SoIC çözümünün farklı boyutlarda, işlem teknolojilerinde ve materyallerde birlikte yığınlar oluşturduğunu belirtti. Mikro çarpmalar kullanan geleneksel üç boyutlu entegre devre çözümleriyle karşılaştırıldığında, TSMCnin SoIC çarpma yoğunluğu ve hızı birkaç kat daha yüksek olup, güç tüketimini önemli ölçüde azaltır. Ek olarak, SoIC, güçlü bir 3B × 3B sistem düzeyinde çözüm oluşturmak için diğer çipleri entegre etmek için TSMCnin InFO veya CoWoS arka uç gelişmiş paketleme teknolojisini kullanabilir.
Dış dünya genel olarak TSMCnin orijinal 2.5 CoWoS teknolojisinden Appleın benzersiz silah InFO (entegre fan tipi paketleme) teknolojisine kadar döküm endüstrisine hakim olan bir sonraki şeyin SoIC teknolojisi olduğuna inanıyor.
TSMC tarafından açıklanan 2019 yılının ilk çeyreğine ait mali raporu yayarak, 10 nanometre ve nanometre altındaki süreçlerin gelir katkısı, 16 nanometre sürecinin gelir katkısını büyük ölçüde aşarak, gelecekteki 10 nanometre ve altındaki gelişmiş süreçlerin artık yeterli olmadığını vurguladı.
Bu nedenle 2019'da, Cadence, Mentor ve ANSYS gibi büyük elektronik tasarım otomasyonu (EDA) üreticileri, art arda TSMCnin SoICini destekleyen çözümleri piyasaya sürdü ve TSMCnin sertifikasını geçerek karşılamaya hazır oldular. SoIC'in görkemli çağı geliyor.
Intel "Foveros" 3D paketleme teknolojisi ilk heterojen işlemciyi yaratır
Intel (Intel) nihayet bu yılki COMPUTEX'te 10 nanometre işlemcisi "Ice Lake" in seri üretime başladığını, ancak başka bir 10 nanometrelik "Lakefiled" ürününün bulunmadığını resmen duyurdu.
Aynı zamanda 10 nanometrelik bir işlem kullanmasına rağmen, "Lakefiled" üst düzey bir üründür ve Intel'in 3D paketleme teknolojisini kullanan ilk heterojen entegre işlemcisi olacaktır.
Şekil 4: Intel Foveros'un yığın analizi diyagramı (kaynak: intel)
Intel tarafından yayınlanan bilgilere göre, "Lakefield" işlemci tek bir çipte sadece 10nm FinFET işlemi "Sunny Cove" ana çekirdeğini kullanmakla kalmıyor, aynı zamanda 10nm FinFET işleminde üretilen 4 "Tremont" mimari çekirdeğine de sahip. Küçük çekirdek. Ek olarak, yerleşik bir LP-DDR4 bellek denetleyicisine, L2 ve L3 önbelleğe ve 11. nesil bir GPU'ya sahiptir.
Ve bu kadar çok işlemci çekirdeğini ve hesaplama birimini tek bir çipte paketleyebilmek ve toplam hacim "Foveros" 3D paketleme teknolojisine bağlı olarak yalnızca 12 x 12 mm'dir.
Şekil 5: Intel Foveros bloğu ve mimari ilkesi (kaynak: intel)
Yılın başındaki Mimarlık Günü'nde Intel ayrıca özellikle "Foveros" teknolojisini açıkladı. Intel, geçmiş 3B yonga yığınlama teknolojisinden farklı olarak, Foveros'un mantık yongalarına doğrudan mantık yongaları ekleyebileceğine dikkat çekti.
Intel, Foveros'un gelişinin cihazlara ve sistemlere daha yüksek performanslı, yüksek yoğunluklu ve düşük güçlü işlem çipi teknolojisi getirebileceğini söyledi. Foveros, CPU'lar, grafik yongaları ve AI işlemcileri gibi yüksek performanslı mantık yongalarında ilk kez bellek istiflerken, mevcut pasif aracılar (aracılar) yonga yığınlama teknolojisini aşabilir.
Ayrıca Intel, özellikle geliştiriciler yeni cihaz form faktörüne farklı bellek türleri ve I / O öğelerinin karışık IP bloklarını koymak istediklerinde, yeni teknolojinin mükemmel tasarım esnekliği sağlayacağını vurguladı. Ürünü daha küçük "yonga" yapısına bölerek I / O, SRAM ve güç aktarım devrelerinin alt kalıp üzerine kurulmasına izin verir ve ardından yüksek performanslı mantık mikroçipleri daha da ileri götürülebilir Üstüne koyun.
Intel, Foveros teknolojisinin ortaya çıkışının şirketin 3D ambalajlamada büyük bir ilerleme olduğunu ve EMIB (Gömülü Çoklu Kalıp Ara Bağlantı Köprüsü) 2D paketleme teknolojisinden sonra bir atılım olduğunu vurguladı.
TSV ve bumps teknolojisi, seri üretimin anahtarıdır
Intel tarafından açıklanan teknik bilgilerden, Foveros'un kendisinin, farklı mantık çiplerini eşleştirmek için silikon Via (TSV) teknolojisi ve mikro çarpmalar (mikro çarpmalar) aracılığıyla bir tür 3D IC teknolojisi olduğu görülebilir. Yığmak.
Mimari konsept, GPU ve bellek gibi diğer bilgi işlem kalıplarını ve yongalarını, TSV artı mikro çarpmalarla temel bir hesaplama yongası (hesaplama yongası) üzerine yığmaktır. RF bileşenleri vb. Ve son olarak tüm yapı paketlenir ve paketlenir.
Intel tarafından kullanılan mevcut süreç 10 nanometreye ulaştı ve 7 nanometreye sorunsuz bir şekilde ilerlemesi bekleniyor.Bu 3B paketleme teknolojisi sayesinde, tek bir çipte mükemmel hesaplama performansı elde etmek ve Moore Yasasını ilerletmeye devam etmek mümkün olacak.
Intel, bu teknolojiyi özellikle "Yüz Yüze" paket olarak adlandırıyor ve çipten çipe paketlemeyi vurguluyor. Bu teknolojiye ulaşmak için, TSV ve mikro çarpmalar (bumps) gelişmiş proses teknolojisi anahtardır, özellikle çarpma temaslarının aralığı sadece yaklaşık 36 mikrondur (mikron), mükemmel bir tel bağlama işlemiyle nasıl elde edilir Intel'in üretim teknolojisinin bir testidir.
Şekil 6: Foveros'un TSV'si ve mikro çıkıntıları üst üste bindirildi (kaynak: intel)
Ancak Intel, Foveros teknolojisinin hala üç zorluğa sahip olduğuna dikkat çekti: ısı dağıtımı, güç kaynağı ve verim. Birden fazla yonganın istiflenmesi nedeniyle, ısı kaynağı yoğunluğu kaçınılmaz olarak büyük ölçüde artacaktır; üst ve alt mantık yongalarının güç kaynağı performansı da zorlanacaktır; ve yukarıdaki sorunların üstesinden nasıl gelineceği ve makul bir maliyetle seri üretim ve tedarikin nasıl gerçekleştirileceği sonuncusu Bir kontrol noktası.
Intelin önceki programına göre, "Lakefield" işlemcisinin bu yıl içinde piyasaya sürülmesi gerekiyor, ancak Intel bu ürünün COMPUTEX'teki ilerlemesini güncellemediğinden, sorunsuz bir şekilde başlatılıp başlatılamayacağı henüz belli değil.
