Gelişmiş paketleme, 'Moore'dan Daha Fazlası' döneminin öne çıkan teknolojik özelliklerinden biridir.Çiplerin her işlem düğümünde minyatürleştirilmesi giderek zor ve pahalı hale geldikçe, mühendisler birden fazla çipi gelişmiş paketlere koyuyor, böylece artık onları küçültmekle uğraşmak zorunda kalmıyorlar.Bu makale, ileri paketleme teknolojisinde kullanılan en yaygın 10 terime kısa bir giriş sunmaktadır.
2.5D paketleri
2.5D paketi, geleneksel 2D IC paketleme teknolojisinin gelişmiş hali olup, daha ince çizgi ve alan kullanımına olanak tanır.2.5D paketinde, çıplak kalıplar, vias (TSV'ler) yoluyla silikonlu bir ara katman üzerine istiflenir veya yan yana yerleştirilir.Taban veya aracı katman, çipler arasında bağlantı sağlar.
2.5D paketi genellikle ileri teknoloji ASIC'ler, FPGA'ler, GPU'lar ve bellek küpleri için kullanılır.2008'de Xilinx, büyük FPGA'lerini daha yüksek verimli dört küçük çipe böldü ve bunları silikon aracı katmanına bağladı.2.5D paketleri böylece doğdu ve sonunda yüksek bant genişliğine sahip bellek (HBM) işlemci entegrasyonu için yaygın olarak kullanıldı.
2.5D paketin diyagramı
3D paketleme
Bir 3D IC paketinde, mantık kalıbı birlikte veya depolama kalıbıyla birlikte istiflenir ve böylece büyük Çipler Üzerinde Sistem (SoC'ler) oluşturma ihtiyacı ortadan kalkar.Kalıp birbirine aktif bir ara katman ile bağlanırken, 2.5D IC paketleri, bileşenleri ara katman üzerinde istiflemek için iletken tümsekler veya TSV'ler kullanırken, 3D IC paketleri, birden fazla silikon levha katmanını TSV'leri kullanarak bileşenlere bağlar.
TSV teknolojisi, hem 2.5D hem de 3D IC paketlerinde temel olanak sağlayan teknolojidir ve yarı iletken endüstrisi, 3D IC paketlerinde DRAM yongaları üretmek için HBM teknolojisini kullanıyor.
3D paketin kesit görünümü, silikon çipler arasındaki dikey ara bağlantının metalik bakır TSV'ler aracılığıyla sağlandığını gösteriyor.
çiplet
Chiplet'ler, CMOS ve CMOS olmayan bileşenlerin heterojen entegrasyonunu sağlayan başka bir 3D IC paketleme biçimidir.Başka bir deyişle, bunlar bir paketteki büyük SoC'lerden ziyade chiplet olarak da adlandırılan daha küçük SoC'lerdir.
Büyük bir SoC'yi daha küçük, daha küçük yongalara bölmek, tek bir kalıptan daha yüksek verim ve daha düşük maliyet sunar.Chiplet'ler, tasarımcıların hangi işlem düğümünü kullanacaklarını ve onu üretmek için hangi teknolojiyi kullanacaklarını düşünmelerine gerek kalmadan geniş bir IP yelpazesinden faydalanmalarına olanak tanır.Çipi üretmek için silikon, cam ve laminatlar dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeleri kullanabilirler.
Chiplet tabanlı sistemler, bir ara katmandaki birden fazla Chiplet'ten oluşur
Fan Çıkışı Paketleri
Fan Out paketinde, daha fazla harici G/Ç sağlamak için "bağlantı" çipin yüzeyinden havalandırılır.Tamamen kalıba gömülü bir epoksi kalıplama malzemesi (EMC) kullanır ve levha çarpma, eritme, flip-chip montajı, temizleme, alt püskürtme ve sertleştirme gibi işlemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.Bu nedenle herhangi bir ara katmana da ihtiyaç duyulmaz, bu da heterojen entegrasyonu çok daha kolay hale getirir.
Fan-out teknolojisi, diğer paket türlerine göre daha fazla G/Ç ile daha küçük bir paket sunar ve 2016 yılında Apple, 16nm uygulama işlemcisini ve mobil DRAM'ini iPhone için tek bir pakette entegre etmek üzere TSMC'nin paketleme teknolojisini kullanabildiğinde teknoloji yıldızı oldu. 7.
Fan çıkışlı paketleme
Fan-Out Gofret Düzeyinde Paketleme (FOWLP)
FOWLP teknolojisi, silikon çipler için daha fazla harici bağlantı sağlayan, levha düzeyinde paketleme (WLP) üzerinde yapılan bir iyileştirmedir.Çipin bir epoksi kalıplama malzemesine gömülmesini ve ardından levha yüzeyinde yüksek yoğunluklu bir yeniden dağıtım katmanı (RDL) oluşturulmasını ve yeniden yapılandırılmış bir levha oluşturmak için lehim toplarının uygulanmasını içerir.
FOWLP, paket ile uygulama panosu arasında çok sayıda bağlantı sağlar ve alt tabaka kalıptan daha büyük olduğundan kalıp aralığı aslında daha rahattır.
FOWLP paketi örneği
Heterojen entegrasyon
Ayrı olarak üretilen farklı bileşenlerin daha yüksek seviyeli düzeneklere entegrasyonu, işlevselliği artırabilir ve çalışma özelliklerini geliştirebilir; böylece yarı iletken bileşen üreticileri, farklı süreç akışlarına sahip işlevsel bileşenleri tek bir düzenekte birleştirebilirler.
Heterojen entegrasyon, paket içi sisteme (SiP) benzer, ancak birden fazla çıplak kalıbı tek bir alt tabaka üzerinde birleştirmek yerine, birden fazla IP'yi tek bir alt tabaka üzerinde Chiplet biçiminde birleştirir.Heterojen entegrasyonun temel fikri, farklı işlevlere sahip birden fazla bileşeni aynı pakette birleştirmektir.
Heterojen entegrasyondaki bazı teknik yapı taşları
HBM
HBM, bir yığın içindeki ve bellek ile mantıksal bileşenler arasındaki veriler için yüksek bant genişliğine sahip kanallar sağlayan standartlaştırılmış bir yığın depolama teknolojisidir.HBM paketleri bellek kalıplarını yığınlar ve daha fazla G/Ç ve bant genişliği oluşturmak için bunları TSV aracılığıyla birbirine bağlar.
HBM, uygulama işlemcileri, GPU'lar ve SoC'lerle birlikte birden fazla DRAM bileşeni katmanını bir paket içinde dikey olarak entegre eden bir JEDEC standardıdır.HBM, öncelikle üst düzey sunucular ve ağ yongaları için 2.5D paketi olarak uygulanır.HBM2 sürümü artık ilk HBM sürümünün kapasite ve saat hızı sınırlamalarını ele alıyor.
HBM paketleri
Orta tabaka
Ara katman, paketteki çok çipli çıplak kalıp veya levhadan elektrik sinyallerinin iletildiği kanaldır.Soketler veya konnektörler arasındaki elektriksel arayüzdür ve sinyallerin daha uzağa yayılmasını ve kart üzerindeki diğer soketlere bağlanmasını sağlar.
Ara katman silikon ve organik malzemelerden yapılabilir ve çoklu kalıp ile tahta arasında bir köprü görevi görür.Silikon aracı katmanları, yüksek ince adımlı I/O yoğunluğu ve TSV oluşturma yetenekleriyle kanıtlanmış bir teknolojidir ve 2,5D ve 3D IC çip paketlemede önemli bir rol oynar.
Sistem bölümlenmiş bir ara katmanın tipik uygulaması
Yeniden dağıtım katmanı
Yeniden dağıtım katmanı, paketin çeşitli parçaları arasındaki elektrik bağlantılarını sağlayan bakır bağlantıları veya hizalamaları içerir.Paket içinde çıplak kalıpla istiflenebilen, böylece büyük yonga setlerinin G/Ç aralığını azaltan metalik veya polimerik dielektrik malzemeden oluşan bir katmandır.Yeniden dağıtım katmanları, 2.5D ve 3D paket çözümlerinin ayrılmaz bir parçası haline gelmiş, üzerlerindeki çiplerin ara katmanlar kullanarak birbirleriyle iletişim kurmasına olanak sağlanmıştır.
Yeniden dağıtım katmanlarını kullanan entegre paketler
TSV
TSV, 2,5D ve 3D paketleme çözümleri için önemli bir uygulama teknolojisidir ve silikon levha kalıbı aracılığıyla dikey bir ara bağlantı sağlayan bakır dolgulu bir levhadır.Elektrik bağlantısını sağlamak için kalıbın bir tarafından diğer tarafına en kısa yolu oluşturarak tüm kalıbın içinden geçer.
Geçiş delikleri veya kanallar, levhanın ön tarafından belirli bir derinliğe kadar kazınır, daha sonra yalıtılır ve iletken bir malzeme (genellikle bakır) biriktirilerek doldurulur.Çip üretildikten sonra, TSV ara bağlantısını tamamlamak için levhanın arka tarafında biriken kanalları ve metali açığa çıkarmak için levhanın arka tarafından inceltilir.
Gönderim zamanı: Temmuz-07-2023