TSMC внедряет настоящую 3D-упаковку полупроводников»

Замедление темпов перехода на новые технологические нормы для выпуска полупроводников заставляет производителей и разработчиков искать иные средства для увеличения сложности и функциональности решений. Застой уже на горизонте. Техпроцесс с нормами 5 нм обещает родиться в муках и прийти надолго. Один из способов обойти это ограничение заключается в возможности упаковать в один корпус микросхемы несколько кристаллов, чтобы внешне всё работало как один чип с минимальными задержками. При этом кристаллы должны быть расположены как можно ближе друг к другу.

TSMC внедряет настоящую 3D-упаковку полупроводников"

Другое требование — соединяющие кристаллы проводники должны быть скрыты внутри кристаллов, а не так, как раньше — в виде сотен тоненьких проводников, которые оплетают кристаллы со всех сторон и уходят «корнями» в контактную площадку вокруг основания кристаллов. Сегодня для этого используются так называемые сквозные соединения TSVs (каналы металлизации), диаметр которых снизился с сотен до единиц микрон. С использованием TSVs-соединений научились выпускать память HBM, однако логику пока не упаковывают в 3D. Для этого всё ещё используется упаковка 2.5D. С помощью упаковки 2.5D выпускаются GPU AMD с памятью HBM (упаковка компаний Amkor Technology и Advanced Semiconductor Engineering) и GPU NVIDIA с памятью HBM2 (упаковывает TSMC). Данный способ предполагает использование кремниевого моста, что значительно увеличивает площадь и объём решения. Какое же это 3D?

TSMC внедряет настоящую 3D-упаковку полупроводников"

Уточним, 2.5D-упаковка TSMC называется CoWoS (Chip on Wafer on Substrate). Использовать CoWoS компания начала в 2012 году для упаковки 28-нм решений. «Настоящее 3D» компания обещает реализовать в упаковке WoW (wafer-on-wafer). Технология WoW подразумевает монтаж кристаллов непосредственно друг на друга либо со стороны элементов, либо со стороны пластин. В любом случае в месте стыка должны быть созданы группы мельчайших контактов, которые надо будет совместить с величайшей точностью. Технология допускает монтаж двух или трёх кристаллов. В последнем случае, как нетрудно догадаться, вопрос отвода тепла от среднего уровня будет стоять довольно остро.

TSMC внедряет настоящую 3D-упаковку полупроводников"

Кроме упаковки WoW компания предложила ряд других вариантов, часть из которых является недорогой альтернативой CoWoS. Так, TSMC расширила список технологий InFO (Integrated Fan Out). Если CoWoS и WoW ориентированы на высокопроизводительные решения (за счёт качественных соединений моста, либо в случае прямого контакта), то InFO — это просто залитые компаундом контактные группы и кристалл или кристаллы. По технологии InFO, например, с 2016 года выпускаются SoC для Apple и для других разработчиков SoC для смартфонов. Эта технология позволяет разместить над процессором модуль памяти и сделать конструкцию компактнее и тоньше (моста-то нет). С текущего года технология InFO получит четыре разновидности: Info-MS, InFO-oS, MUST (multi-stacking) и InFO-AIP.

Технологии Info-MS и InFO-oS помогут упаковать вместе с SoC память HBM и DRAM. Шаг контактов снижен с 5 до 2 мкм, а горизонтальное расположение кристаллов ещё немного снизит стоимость упаковки. Технология MUST поможет упаковать до трёх кристаллов в столбик (друг на друге), а технология InFO-AIP — это упаковка для радиокомпонентов с антенной сверху. Последний подход обещает на 10 % уменьшить площадь решения и на 40 % увеличить усиление антенны. Ожидается, что такие упаковки будут востребованы для выпуска решений для сетей 5G.


Загрузка...
Загрузка...