ინდუსტრიის სიახლეები: შეფუთვის მოწინავე ტექნოლოგიის ტენდენციები

ნახევარგამტარული შეფუთვა განვითარდა ტრადიციული 1D PCB დიზაინიდან, უახლესი 3D ჰიბრიდული შემაკავშირებელი ვაფლის დონეზე. ეს წინსვლა საშუალებას იძლევა ურთიერთკავშირი ინტერვალი ერთნიშნა მიკრონულ დიაპაზონში, სიჩქარეს 1000 გბ/წმ-მდე, ხოლო მაღალი ენერგოეფექტურობის შენარჩუნებას. მოწინავე ნახევარგამტარული შეფუთვის ტექნოლოგიების ბირთვში არის 2.5D შეფუთვა (სადაც კომპონენტები განთავსებულია შუამავლობით ფენაზე) და 3D შეფუთვა (რაც გულისხმობს ვერტიკალურად დაყენებას აქტიური ჩიპების). ეს ტექნოლოგიები გადამწყვეტია HPC სისტემების მომავლისთვის.

2.5D შეფუთვის ტექნოლოგია მოიცავს სხვადასხვა შუამავალი ფენის მასალებს, თითოეულს აქვს საკუთარი უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები. სილიკონის (SI) შუამავალი ფენები, მათ შორის სრულად პასიური სილიკონის ძაფები და ლოკალიზებული სილიკონის ხიდები, ცნობილია საუკეთესო გაყვანილობის შესაძლებლობების უზრუნველსაყოფად, რაც მათ იდეალურ გახდება მაღალი ხარისხის გამოთვლებისთვის. ამასთან, ისინი ძვირია მასალების და წარმოების და სახის შეზღუდვების თვალსაზრისით შეფუთვის არეალში. ამ საკითხების შესამსუბუქებლად, იზრდება ლოკალიზებული სილიკონის ხიდების გამოყენება, სტრატეგიულად იყენებენ სილიკონს, სადაც შესანიშნავი ფუნქციონირება გადამწყვეტია, ხოლო ტერიტორიის შეზღუდვების მიმართ.

ორგანული შუამავალი ფენები, გულშემატკივართა ჩამოსხმული პლასტმასის გამოყენებით, სილიკონის უფრო ეფექტური ალტერნატივაა. მათ აქვთ ქვედა დიელექტრიკული მუდმივი, რაც ამცირებს RC შეფერხებას პაკეტში. მიუხედავად ამ უპირატესობებისა, ორგანული შუამავალი ფენები იბრძვიან ურთიერთდაკავშირებული მახასიათებლების შემცირების იმავე დონის მისაღწევად, როგორც სილიკონზე დაფუძნებული შეფუთვა, რაც შეზღუდავს მათ მიღებას მაღალი ხარისხის გამოთვლითი პროგრამებში.

შუშის შუამავალი ფენებმა მნიშვნელოვანი ინტერესი გამოიწვია, განსაკუთრებით ინტელის მიერ მინის დაფუძნებული სატესტო სატრანსპორტო შეფუთვის ბოლოდროინდელი გაშვების შემდეგ. მინის გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას, მაგალითად, თერმული გაფართოების რეგულირებადი კოეფიციენტი (CTE), მაღალი განზომილებიანი სტაბილურობა, გლუვი და ბრტყელი ზედაპირები და პანელის წარმოების მხარდაჭერის შესაძლებლობა, რაც მას პერსპექტიულ კანდიდატად აქცევს შუამავლობით ფენებს, რომელთაც აქვთ გაყვანილობის შესაძლებლობები, რომლებიც შედარებულია სილიკონთან. ამასთან, ტექნიკური გამოწვევების გარდა, მინის შუამავალი ფენების ძირითადი ნაკლი არის გაუაზრებელი ეკოსისტემა და ფართომასშტაბიანი წარმოების უნარის ნაკლებობა. როგორც ეკოსისტემის მომწიფება და წარმოების შესაძლებლობები გაუმჯობესდება, ნახევარგამტარული შეფუთვაში მინის დაფუძნებული ტექნოლოგიები შეიძლება ნახოთ შემდგომი ზრდა და მიღება.

3D შეფუთვის ტექნოლოგიის თვალსაზრისით, Cu-Cu- ს ნაკლები ჰიბრიდული შემაკავშირებელი ხდება წამყვანი ინოვაციური ტექნოლოგია. ეს მოწინავე ტექნიკა აღწევს მუდმივ ურთიერთკავშირებს დიელექტრიკული მასალების (SIO2- ის მსგავსად) ჩაშენებული ლითონების (CU) შერწყმით. Cu-Cu ჰიბრიდულ კავშირს შეუძლია მიაღწიოს 10 მიკრონით დაბლა დაშორებას, როგორც წესი, ერთნიშნა მიკრონის დიაპაზონში, რაც წარმოადგენს მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას ტრადიციულ მიკრო-ბუმბულის ტექნოლოგიასთან, რომელსაც აქვს დაახლოებით 40-50 მიკრონი. ჰიბრიდული კავშირის უპირატესობებში შედის I/O– ის გაზრდა, გაძლიერებული გამტარობა, 3D ვერტიკალური დასტის გაუმჯობესება, ენერგიის უკეთესი ეფექტურობა და პარაზიტული ეფექტების შემცირება და თერმული წინააღმდეგობა ქვედა შევსების არარსებობის გამო. ამასთან, ეს ტექნოლოგია რთულია წარმოებისთვის და აქვს უფრო მაღალი ხარჯები.

2.5D და 3D შეფუთვის ტექნოლოგიები მოიცავს შეფუთვის სხვადასხვა ტექნიკას. 2.5D შეფუთვაში, შუამავალი ფენის მასალების არჩევანიდან გამომდინარე, იგი შეიძლება კატეგორიული იყოს სილიკონის დაფუძნებულ, ორგანულზე დაფუძნებულ და მინის დაფუძნებულ შუამავალ ფენებად, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში. 3D შეფუთვაში, მიკრო ტუმბოს ტექნოლოგიის განვითარება მიზნად ისახავს ინტერვალი განზომილებების შემცირებას, მაგრამ დღეს, ჰიბრიდული შემაკავშირებელ ტექნოლოგიის მიღებით (პირდაპირი CU-CU კავშირის მეთოდი), შესაძლებელია ერთნიშნა ინტერვალი ზომების მიღწევა, რაც მნიშვნელოვან პროგრესს აღნიშნავს ამ სფეროში.

** საკვანძო ტექნოლოგიური ტენდენციები: **

1. ** უფრო დიდი შუამავალი ფენის ადგილები: ** Idtechex ადრე იწინასწარმეტყველა, რომ სილიკონის შუამავალი ფენების სირთულის გამო, რომელიც აღემატება 3x ბადურის ზომის ზღვარს, 2.5d სილიკონის ხიდის ხსნარი მალე ჩაანაცვლებს სილიკონის შუამავლის ფენებს, როგორც ძირითადი არჩევანი HPC ჩიპების შეფუთვისთვის. TSMC არის 2.5D სილიკონის შუამავალი ფენების ძირითადი მიმწოდებელი NVIDIA და HPC– ის სხვა წამყვანი დეველოპერებისთვის, როგორიცაა Google და Amazon, და კომპანიამ ახლახან გამოაცხადა მისი პირველი თაობის Cowos_L– ის მასობრივი წარმოება 3.5x ბადურის ზომით. Idtechex ელოდება, რომ ეს ტენდენცია გაგრძელდება, შემდგომი წინსვლებით განხილულია მის მოხსენებაში, სადაც მოცემულია ძირითადი მოთამაშეები.

2. ** პანელის დონის შეფუთვა: ** პანელის დონის შეფუთვა მნიშვნელოვანი აქცენტი გახდა, როგორც ეს ხაზგასმულია ტაივანის საერთაშორისო ნახევარგამტარული გამოფენაზე. შეფუთვის ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა გამოიყენოთ უფრო დიდი შუამავალი ფენების გამოყენება და ხელს უწყობს ხარჯების შემცირებას ერთდროულად მეტი პაკეტების წარმოებით. მიუხედავად მისი პოტენციალისა, ისეთი გამოწვევები, როგორიცაა Warpage Management, ჯერ კიდევ უნდა იქნას განხილული. მისი მზარდი მნიშვნელობა ასახავს უფრო დიდი, უფრო ეფექტური შუამავალი ფენების მზარდ მოთხოვნილებას.

3. ** მინის შუამავალი ფენები: ** მინის წარმოქმნა, როგორც ძლიერი კანდიდატის მასალა წვრილი გაყვანილობის მისაღწევად, სილიკონთან შედარებით, დამატებითი უპირატესობებით, როგორიცაა რეგულირებადი CTE და უფრო მაღალი საიმედოობა. შუშის შუამავალი ფენები ასევე შეესაბამება პანელის დონის შეფუთვას, რაც გთავაზობთ მაღალი სიმკვრივის გაყვანილობის პოტენციალს უფრო მართვადი ხარჯებით, რაც მას პერსპექტიულ გადაწყვეტას გახდის მომავალი შეფუთვის ტექნოლოგიებისთვის.

4. ** HBM ჰიბრიდული შემაკავშირებელი: ** 3D სპილენძის კოპერი (CU-CU) ჰიბრიდული კავშირი არის ულტრა წვრილი მოედანზე ვერტიკალური ურთიერთკავშირების მისაღწევად ჩიპსებს შორის. ეს ტექნოლოგია გამოყენებულია მაღალი დონის სერვერის სხვადასხვა პროდუქტებში, მათ შორის AMD EPYC- სთვის Stacked SRAM და CPU- სთვის, ასევე MI300 სერია CPU/GPU ბლოკების დასაყენებლად I/O DIES. მოსალოდნელია, რომ ჰიბრიდული შემაკავშირებელი გადამწყვეტი როლი შეასრულებს HBM– ს მომავალ წინსვლებში, განსაკუთრებით DRAM– ის დასტუმებისთვის, რომლებიც აღემატება 16-Hi ან 20-Hi ფენას.

5. ** თანადაფინანსებული ოპტიკური მოწყობილობები (CPO): ** უფრო მაღალი მონაცემების გამტარუნარიანობისა და ენერგიის ეფექტურობის მზარდი მოთხოვნილებით, ოპტიკურმა ურთიერთკავშირში ტექნოლოგიამ მნიშვნელოვანი ყურადღება მიიპყრო. თანადაფინანსებული ოპტიკური მოწყობილობები (CPO) ხდება ძირითადი გამოსავალი I/O სიჩქარის გასაუმჯობესებლად და ენერგიის მოხმარების შემცირებისთვის. ტრადიციულ ელექტრულ გადაცემასთან შედარებით, ოპტიკური კომუნიკაცია გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას, მათ შორის გრძელი დისტანციებზე სიგნალის დაბალ შემცირებას, ჯვარედინი მგრძნობელობის შემცირებას და მნიშვნელოვნად გაზრდილ სიჩქარეს. ეს უპირატესობები CPO- ს იდეალურ არჩევანს ხდის მონაცემთა ინტენსიური, ენერგოეფექტური HPC სისტემებისთვის.

** საკვანძო ბაზრები: **

პირველადი ბაზარი, რომელიც მართავს 2.5D და 3D შეფუთვის ტექნოლოგიების განვითარებას, უდავოდ არის მაღალი ხარისხის გამოთვლების (HPC) სექტორი. შეფუთვის ეს მოწინავე მეთოდები გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს მურის კანონის შეზღუდვების დასაძლევად, უფრო მეტი ტრანზისტორების, მეხსიერების და ურთიერთკავშირის საშუალებით. ჩიპების დაშლა ასევე საშუალებას იძლევა პროცესის კვანძების ოპტიმალური გამოყენება სხვადასხვა ფუნქციურ ბლოკებს შორის, მაგალითად, I/O ბლოკების დამუშავების ბლოკებისგან განცალკევება, ეფექტურობის შემდგომი გაძლიერება.

გარდა მაღალი ხარისხის გამოთვლისა (HPC), სხვა ბაზრებზე ასევე მიაღწევს ზრდას მოწინავე შეფუთვის ტექნოლოგიების მიღებით. 5G და 6G სექტორებში, ინოვაციები, როგორიცაა შეფუთვა ანტენა და უახლესი ჩიპური გადაწყვეტილებები, აყალიბებს უკაბელო წვდომის ქსელის (RAN) არქიტექტურების მომავალს. ავტონომიური სატრანსპორტო საშუალებები ასევე ისარგებლებს, რადგან ეს ტექნოლოგიები მხარს უჭერს სენსორული ლუქსების ინტეგრაციას და გამოთვლილ განყოფილებებს დიდი რაოდენობით მონაცემების დასამუშავებლად, ხოლო უსაფრთხოების, საიმედოობის, კომპაქტურობის, ენერგიისა და თერმული მენეჯმენტის უზრუნველსაყოფად და ხარჯების ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად.

სამომხმარებლო ელექტრონიკა (სმარტფონების, სმარტფონების, AR/VR მოწყობილობების, კომპიუტერების და სამუშაო სადგურების ჩათვლით) უფრო მეტად ორიენტირებულია უფრო მცირე მონაცემების დამუშავებაზე მცირე ზომის სივრცეებში, მიუხედავად იმისა, რომ უფრო მეტი აქცენტი გაკეთებულია ღირებულებაზე. მოწინავე ნახევარგამტარული შეფუთვა მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს ამ ტენდენციაში, თუმცა შეფუთვის მეთოდები შეიძლება განსხვავდებოდეს HPC– ში გამოყენებული.