Arvutite tulevik: 3D kiibide virnastamine

* STAR ja Applied Materials Advanced Packaging labor Singapuris

Mõne nädala pärast laseb Intel välja Ivy Bridge'i, mis on esimesed masstoodanguna toodetud 22 nm detailid, ja mis veelgi olulisem, esimene, mis kasutab 3D-kolmevärvilisi FinFET-transistore. Need protsessorid on uskumatult kiired ja kasutavad väga vähe energiat, kuid lõppkokkuvõttes on need lihtsalt üks viimane pingutus, et pigistada natuke rohkem elu materjal ja protsess, mis varsti seina lööb . Arvutid on endiselt valdavalt üheahelalised; kui viskate probleemile rohkem transistore ja rohkem südamikke, viib see ainult nii kaugele.



Õnneks on olemas veel üks küpsemistehnoloogia, mis peaks ränitööstusele pakkuma hädavajalikku hingamist: laastude virnastamine või ametliku nime andmiseks 3D vahvlitaseme kiibipakend. Kiipide virnastamine on täpselt selline, nagu see kõlab: Võtate valmis arvutikiibi (näiteks DRAM) ja asetate selle seejärel teise kiibi (protsessori) peale. Seetõttu on nüüd kaks kiipi, mille vahel trükkplaadil oli sentimeetrine vahe alla millimeetri lahus. See vähendab energiatarbimist (andmete edastamine vasktraatide kaudu on segane äri) ja parandab tohutult ka ribalaiust.

Rakendusmaterjalide masin Singapuri laborisIlmselgelt ei saa te aga lihtsalt DRAM-kiipi võtta ja selle protsessori peale lüüa. Kiibid tuleb kavandada, pidades silmas laastude virnastamist, ja matriitside reaalseks joondamiseks ja kinnitamiseks on vaja spetsiaalset masinat. Selleks Applied Materials - ettevõte, mis valmistab kõik Inteli kasutatavad masinad , TSMC, Samsung, GloFo ja kõik teised pooljuhtide tootjad - ning A * STARi Mikroelektroonika Instituut (IME) on teatanud veritseva 3D kiibipakendilabori avamine Singapuris . Üle 100 miljoni dollari suuruse kombineeritud investeeringuga ehitatud täiustatud pakendite tippkeskuses on 14 000 ruutjalga suurune puhastusruum, mis sisaldab täielikku 300-millimeetrist tootmisliini ja A * STARile ainulaadseid 3D-pakenditööriistu. Keskus ei ole siiski kaubik: see on tegelikult loodud teiste ettevõtete, näiteks TSMC või Samsungi rajatisteks 3D-pakenditega katsetamiseks. Mis puutub rakendusmaterjalidesse, siis loomulikult on see suurepärane võimalus oma masinaid demonstreerida ja müüa.



Bump + RDL + TSV kiibi virnastamine (allpool olev transposter)Kiipide virnastamiseks on kolm peamist viisi, mis kõik on saadaval uues uurimiskeskuses. Kõige elementaarsem tehnika (Bump + RDL) hõlmab kahe kiibi virnastamist ja seejärel mõlema ühendamist virna põhjas oleva kiibiga; kiibid on füüsiliselt lähedal, mis on hea samm edasi, kuid nad ei saa omavahel otse suhelda. Seda tehnikat kasutatakse mõnes SoC-is juba DRAM-i paigutamiseks keskseadmele. Teist tehnikat, mis on ka kõige keerukam, nimetatakse räni kaudu (TSV, pildil paremal). TSV-ga on igasse matriitsi sisse ehitatud vertikaalsed vaskkanalid, nii et kui need üksteise peale asetatakse, ühendavad TSV kiibid omavahel. Seda tehnikat kasutavad IBM ja 3M virna sadu mälu sureb koos teha ülitihedat DRAM-i. Siiani on TSV-d tegelikult kasutatud ainult kaamera CMOS-andurites, kuid tehnoloogia küpsemisel suureneb järgmise paari aasta jooksul kasutuselevõtt.



Kolmas tehnika, mis ei ole tehniliselt virnastamine, kuid loetakse siiski 'täiustatud pakendiks', kasutab räniülekannet (ülaltoodud, laotud laastude all). Transponter on tegelikult ränitükk, mis toimib nagu 'mini emaplaat', ühendades kaks või enam kiipi (kui mäletate) leivalaud alates teie päeva algaja elektroonikainsenerina on see sama asi, kuid palju väiksemas mahus). Selle tehnika eeliseks on see, et saate kasutada lühema juhtmestiku (suurem ribalaius, väiksem energiatarve) eeliseid, kuid koostisosasid ei pea üldse muutma. Transponereid loodetakse kasutada tulevastes mitme graafikaprotsessoriga Nvidia ja AMD graafikakaartides.

Teoreetiliselt pole peaaegu mingit piiri, kui palju surijaid saab selliselt virnastada. Applied Materials, Micron ja Samsung on kaheksakihilise DIMM-i ideed välja mõelnud, kuid intervjuus ütleb Applied Materials meile, et rohkem kihte peaks olema võimalik. Ainus tõeline piirang on soojuse tekitamine ja hajutamine, mis piirab virnas olevate protsessorite arvu, kuid pole mingit põhjust, et kogu SoC - protsessor, DRAM, NAND-välklamp, raadiod, toitehalduse IC ja GPU - ei saanud kiibi kaudu ühtseks läbivaks räniks. Rakendusmaterjalide andmetel võimaldaks see pakette, mis on umbes 35% väiksemad, tarbivad 50% vähem energiat ja toimivad oluliselt kiiremini - nutitelefonide ja tahvelarvutite puhul on soovitavad omadused. Edasi liikudes domineerib TSV tõenäoliselt igas ruumis, mis tõstab energiatõhusust, näiteks mobiil ja server.

TSV kiibi virnastamise eelised



Lõpuks töötab kiibide virnastamine ilmselgelt sünergias Inteli 3D FinFET-idega - kuigi kummalisel kombel pole Inteli teekaardil märke TSV-st, samas kui TSMC on kõikjal. Võib-olla on kõige olulisem meeles pidada, et uute tootmis- ja pakendamisprotsesside kasutuselevõtmine võtab kaua aega: FinFETide masstoodangu väljatrükkimiseks on Inteli jaoks kulunud 10 aastat ja samamoodi on kiibide virnastamist reklaamitud järgmise suurepärase asjana peaaegu sama kaua. Applied Materials ja IME uus 3D-pakendilabor on kindlasti samm õiges suunas, kuid ärge oodake, et teie järgmise töölaua protsessori DRAM oleks virnastatud; oleme ikka vähemalt paar aastat väljas.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com