반도체 포장은 기존의 1D PCB 설계에서 웨이퍼 수준에서 최첨단 3D 하이브리드 본딩으로 진화했습니다. 이 발전은 단일 자리 미크론 범위에서 상호 연결 간격을 허용하며, 대역폭은 최대 1000GB/s이며 높은 에너지 효율을 유지합니다. 고급 반도체 포장 기술의 핵심에는 2.5D 포장 (구성 요소가 중개 층에 나란히 배치) 및 3D 포장 (수직 스태킹 활성 칩 포함)이 있습니다. 이러한 기술은 HPC 시스템의 미래에 중요합니다.
2.5D 패키징 기술에는 각각 고유 한 장점과 단점이있는 다양한 중개 층 재료가 포함됩니다. 완전히 수동적 인 실리콘 웨이퍼 및 현지 실리콘 브릿지를 포함한 실리콘 (SI) 중간 층은 최고의 배선 기능을 제공하는 것으로 유명하여 고성능 컴퓨팅에 이상적입니다. 그러나 포장 영역의 재료 및 제조 및 얼굴 제한 측면에서 비용이 많이 듭니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 지역화 된 실리콘 교량의 사용이 증가하고 있으며, 영역 제약을 해결하는 동안 미세한 기능이 중요한 실리콘을 전략적으로 사용합니다.
팬 아웃 성형 플라스틱을 사용하는 유기 중간 층은 실리콘에 대한보다 비용 효율적인 대안입니다. 유전 상수가 낮아 패키지의 RC 지연이 줄어 듭니다. 이러한 장점에도 불구하고, 유기 중간 계층은 실리콘 기반 포장과 동일한 수준의 상호 연결 기능 감소를 달성하기 위해 고생하여 고성능 컴퓨팅 애플리케이션에서의 채택을 제한합니다.
유리 중개 층은 특히 인텔의 최근 유리 기반 테스트 차량 포장 출시에 이어 상당한 관심을 끌었습니다. Glass는 조절 가능한 열 팽창 계수 (CTE), 고 차원 안정성, 부드러운 평평한 표면, 패널 제조를 지원하는 기능과 같은 몇 가지 장점을 제공하여 실리콘과 비슷한 배선 기능을 갖춘 중간 층의 유망한 후보입니다. 그러나 기술적 문제 외에도 유리 중개 층의 주요 단점은 미성숙 생태계와 현재 대규모 생산 능력의 부족입니다. 생태계가 성숙하고 생산 능력이 향상됨에 따라 반도체 포장의 유리 기반 기술은 더 많은 성장과 채택을 볼 수 있습니다.
3D 포장 기술 측면에서 CU-CU 범프가없는 하이브리드 본딩은 주요 혁신적인 기술이되고 있습니다. 이 고급 기술은 유전체 재료 (예 : SIO2)와 내장 금속 (CU)을 결합하여 영구적 인 상호 연결을 달성합니다. Cu-Cu 하이브리드 본딩은 일반적으로 단일 자리 미크론 범위에서 10 미크론 미만의 간격을 달성 할 수 있으며, 이는 약 40-50 미크론의 간격을 갖는 전통적인 마이크로 버프 기술에 비해 상당한 개선을 나타냅니다. 하이브리드 결합의 장점은 증가 된 I/O, 향상된 대역폭, 개선 된 3D 수직 스태킹, 더 나은 전력 효율 및 바닥 충전물이 없기 때문에 기생 효과 및 열 저항 감소를 포함합니다. 그러나이 기술은 제조에 복잡하며 비용이 더 높습니다.
2.5D 및 3D 포장 기술에는 다양한 포장 기술이 포함됩니다. 2.5D 포장에서, 중개 층 재료의 선택에 따라 위의 그림과 같이 실리콘 기반, 유기 기반 및 유리 기반 중개 층으로 분류 할 수 있습니다. 3D 패키징에서 마이크로 범프 기술의 개발은 간격 치수를 줄이는 것을 목표로하지만 오늘날 하이브리드 본딩 기술 (직접 CU-CU 연결 방법)을 채택함으로써 단일 자리 스페이스 크기가 달성되어 현장에서 상당한 진전을 표시 할 수 있습니다.
** 시청할 주요 기술 트렌드 : **
1. ** 더 큰 중간 계층 영역 : ** Idtechex는 3 배 레티클 크기 한계를 초과하는 실리콘 중개 층의 어려움으로 인해 2.5D 실리콘 브리지 솔루션이 곧 HPC 칩을 포장하기위한 주요 선택으로 실리콘 중간 계층을 대체 할 것이라고 이전에 예측했다. TSMC는 NVIDIA 및 Google 및 Amazon과 같은 기타 주요 HPC 개발자를위한 2.5D 실리콘 중개 계층의 주요 공급 업체이며, 최근 3.5 배 레티클 크기로 1 세대 COWOS_L의 대량 생산을 발표했습니다. Idtechex는 이러한 추세가 계속 될 것으로 예상하며, 주요 선수를 다루는 보고서에서 더 많은 발전이 논의되었습니다.
2. ** 패널 수준 포장 : ** 패널 레벨 포장은 2024 년 대만 국제 반도체 전시회에서 강조된 바와 같이 중점을 두었습니다. 이 포장 방법을 사용하면 더 큰 중간 계층을 사용할 수 있으며 더 많은 패키지를 동시에 생산하여 비용을 줄이는 데 도움이됩니다. 잠재력에도 불구하고 Warpage Management와 같은 과제는 여전히 해결되어야합니다. 그 두드러기가 증가하면 더 크고 비용 효율적인 중간 계층에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
3. ** 유리 중개 층 : ** 유리는 실리콘과 비교할 수있는 미세 배선을 달성하기위한 강력한 후보 재료로 부상하고 있으며, 조절 가능한 CTE 및 더 높은 신뢰성과 같은 추가적인 이점이 있습니다. Glass Intermediary 레이어는 패널 수준 포장과 호환되므로보다 관리 가능한 비용으로 고밀도 배선의 잠재력을 제공하여 향후 포장 기술을위한 유망한 솔루션입니다.
4. ** HBM 하이브리드 본딩 : ** CU-CU (3D Copper-Copper) 하이브리드 본딩은 칩 간의 초 미세 피치 수직 상호 연결을 달성하는 핵심 기술입니다. 이 기술은 스택 된 SRAM 및 CPU 용 AMD EPYC와 I/O DIE에 CPU/GPU 블록을 쌓기위한 MI300 시리즈를 포함한 다양한 고급 서버 제품에서 사용되었습니다. 하이브리드 본딩은 미래의 HBM 발전, 특히 16-hi 또는 20-hi 층을 초과하는 DRAM 스택의 경우 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
5. ** 공동 포장 된 광학 장치 (CPO) : ** 더 높은 데이터 처리량 및 전력 효율에 대한 수요가 증가함에 따라 광학 상호 연결 기술은 상당한 관심을 끌었습니다. 공동 포장 된 광학 장치 (CPO)는 I/O 대역폭을 향상시키고 에너지 소비를 줄이기위한 핵심 솔루션이되고 있습니다. 전통적인 전기 전송과 비교하여 광 통신은 장거리에 대한 신호 감쇠가 낮아지고 크로스 토크 감도 감소 및 대역폭이 크게 증가하는 등 몇 가지 장점을 제공합니다. 이러한 장점으로 인해 CPO는 데이터 집약적이고 에너지 효율적인 HPC 시스템에 이상적인 선택입니다.
** 시청할 주요 시장 : **
2.5D 및 3D 패키징 기술의 개발을 주도하는 주요 시장은 의심 할 여지없이 고성능 컴퓨팅 (HPC) 부문입니다. 이러한 고급 포장 방법은 무어 법칙의 한계를 극복하여 단일 패키지 내에서 더 많은 트랜지스터, 메모리 및 상호 연결을 가능하게하는 데 중요합니다. 칩의 분해는 또한 I/O 블록을 처리 블록에서 분리하고 효율성을 높이는 등 다양한 기능 블록 사이의 프로세스 노드를 최적으로 활용할 수있게합니다.
고성능 컴퓨팅 (HPC) 외에도 다른 시장은 고급 포장 기술의 채택을 통해 성장을 달성 할 것으로 예상됩니다. 5G 및 6G 부문에서 포장 안테나 및 최첨단 칩 솔루션과 같은 혁신은 RAN (Wireless Access Network) 아키텍처의 미래를 형성 할 것입니다. 이러한 기술은 센서 스위트 및 컴퓨팅 장치의 통합을 지원하기 위해 많은 양의 데이터를 처리하면서 안전, 신뢰성, 소형성, 전력 및 열 관리 및 비용 효율성을 보장하기 때문에 자율 주행 차량도 도움이 될 것입니다.
소비자 전자 장치 (스마트 폰, 스마트 워치, AR/VR 장치, PC 및 워크 스테이션 포함)는 비용에 대한 강조에도 불구하고 작은 공간에서 더 많은 데이터를 처리하는 데 점점 더 중점을두고 있습니다. 포장 방법은 HPC에 사용되는 것과 다를 수 있지만 고급 반도체 포장은이 추세에서 중요한 역할을 할 것입니다.
시간 후 : 10 월 7 일 -2024 년