Ufungaji wa semiconductor umeibuka kutoka kwa miundo ya jadi ya PCB ya 1D hadi ukataji wa mseto wa 3D mseto katika kiwango cha wafer. Maendeleo haya huruhusu nafasi ya kuunganisha katika safu ya micron yenye nambari moja, na bandwidths ya hadi 1000 GB/s, wakati wa kudumisha ufanisi mkubwa wa nishati. Katika msingi wa teknolojia za ufungaji za semiconductor za hali ya juu ni ufungaji wa 2.5D (ambapo vifaa huwekwa kando kando kwenye safu ya mpatanishi) na ufungaji wa 3D (ambayo inajumuisha kuweka wima chips zinazofanya kazi). Teknolojia hizi ni muhimu kwa siku zijazo za mifumo ya HPC.
Teknolojia ya ufungaji ya 2.5D inajumuisha vifaa anuwai vya safu ya mpatanishi, kila moja na faida na hasara zake. Tabaka za mpatanishi za Silicon (SI), pamoja na viboreshaji vya silicon kamili na madaraja ya ndani ya silicon, yanajulikana kwa kutoa uwezo mzuri zaidi wa wiring, na kuzifanya bora kwa kompyuta ya hali ya juu. Walakini, ni gharama kubwa katika suala la vifaa na utengenezaji na mapungufu ya uso katika eneo la ufungaji. Ili kupunguza maswala haya, matumizi ya madaraja ya silicon ya ndani yanaongezeka, kwa kimkakati kuajiri silicon ambapo utendaji mzuri ni muhimu wakati wa kushughulikia vikwazo vya eneo.
Tabaka za mpatanishi wa kikaboni, kwa kutumia plastiki zilizoundwa na shabiki, ni njia mbadala ya gharama kubwa kwa silicon. Wana dielectric ya chini mara kwa mara, ambayo hupunguza kucheleweshwa kwa RC kwenye kifurushi. Licha ya faida hizi, tabaka za mpatanishi wa kikaboni zinapambana kufikia kiwango sawa cha kupunguzwa kwa kipengele kama ufungaji wa msingi wa silicon, kupunguza kupitishwa kwao katika matumizi ya kompyuta ya hali ya juu.
Tabaka za mpatanishi wa glasi zimepata riba kubwa, haswa kufuatia uzinduzi wa hivi karibuni wa Intel wa ufungaji wa gari la msingi wa glasi. Glasi hutoa faida kadhaa, kama vile mgawo unaoweza kubadilishwa wa upanuzi wa mafuta (CTE), utulivu wa hali ya juu, nyuso laini na gorofa, na uwezo wa kusaidia utengenezaji wa jopo, na kuifanya kuwa mgombea wa kuahidi kwa tabaka za mpatanishi zilizo na uwezo wa wiring kulinganishwa na silicon. Walakini, kando na changamoto za kiufundi, njia kuu ya tabaka za mpatanishi wa glasi ni mfumo wa mazingira na ukosefu wa sasa wa uwezo mkubwa wa uzalishaji. Kadiri mfumo wa mazingira unavyokua na uwezo wa uzalishaji unaboresha, teknolojia za msingi wa glasi katika ufungaji wa semiconductor zinaweza kuona ukuaji zaidi na kupitishwa.
Kwa upande wa teknolojia ya ufungaji wa 3D, dhamana ya mseto wa mseto wa Cu-Cu inakuwa teknolojia inayoongoza ya ubunifu. Mbinu hii ya hali ya juu inafikia unganisho wa kudumu kwa kuchanganya vifaa vya dielectric (kama SIO2) na metali zilizoingia (Cu). Kuunganisha kwa mseto wa Cu-Cu kunaweza kufikia nafasi chini ya microns 10, kawaida katika safu ya micron yenye nambari moja, ikiwakilisha uboreshaji mkubwa juu ya teknolojia ya jadi ya Micro-Bump, ambayo ina nafasi za mapema za microns 40-50. Faida za dhamana ya mseto ni pamoja na kuongezeka kwa I/O, bandwidth iliyoimarishwa, kuboreshwa kwa wima ya 3D, ufanisi bora wa nguvu, na athari za vimelea na upinzani wa mafuta kwa sababu ya kukosekana kwa kujaza chini. Walakini, teknolojia hii ni ngumu kutengeneza na ina gharama kubwa.
Teknolojia za ufungaji za 2.5d na 3D zinajumuisha mbinu mbali mbali za ufungaji. Katika ufungaji wa 2.5D, kulingana na uchaguzi wa vifaa vya safu ya mpatanishi, inaweza kugawanywa katika tabaka za msingi za silicon, kikaboni, na glasi, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapo juu. Katika ufungaji wa 3D, ukuzaji wa teknolojia ndogo ya bump inakusudia kupunguza vipimo vya nafasi, lakini leo, kwa kupitisha teknolojia ya dhamana ya mseto (njia ya moja kwa moja ya unganisho la Cu-Cu), vipimo vya nafasi ya nambari moja vinaweza kupatikana, kuashiria maendeleo makubwa kwenye uwanja.
** Mwelekeo muhimu wa kiteknolojia kutazama: **
1. TSMC ni muuzaji mkubwa wa tabaka za mpatanishi za Silicon za 2.5D za Nvidia na watengenezaji wengine wanaoongoza wa HPC kama Google na Amazon, na kampuni hiyo ilitangaza utengenezaji wa idadi kubwa ya kizazi chake cha kwanza cha COWOS_L na saizi ya 3.5x. IdteChex inatarajia hali hii kuendelea, na maendeleo zaidi yaliyojadiliwa katika ripoti yake inayohusu wachezaji wakuu.
2. Njia hii ya ufungaji inaruhusu matumizi ya tabaka kubwa za mpatanishi na husaidia kupunguza gharama kwa kutengeneza vifurushi zaidi wakati huo huo. Licha ya uwezo wake, changamoto kama vile usimamizi wa warpage bado zinahitaji kushughulikiwa. Umaarufu wake unaonyesha mahitaji ya kuongezeka kwa tabaka kubwa zaidi za mpatanishi.
3. Tabaka za mpatanishi wa glasi pia zinaendana na ufungaji wa kiwango cha jopo, kutoa uwezo wa wiring yenye kiwango cha juu kwa gharama zinazoweza kudhibitiwa, na kuifanya kuwa suluhisho la kuahidi kwa teknolojia za ufungaji za baadaye.
4. Teknolojia hii imetumika katika bidhaa mbali mbali za seva ya juu, pamoja na AMD EPYC ya SRAM iliyowekwa alama na CPU, pamoja na safu ya MI300 ya kuweka vizuizi vya CPU/GPU kwenye I/O Dies. Kuunganisha mseto inatarajiwa kuchukua jukumu muhimu katika maendeleo ya baadaye ya HBM, haswa kwa safu za DRAM zilizozidi tabaka 16-hi au 20-hi.
5. Vifaa vya macho vilivyowekwa pamoja (CPO) vinakuwa suluhisho muhimu kwa kuongeza bandwidth ya I/O na kupunguza matumizi ya nishati. Ikilinganishwa na maambukizi ya jadi ya umeme, mawasiliano ya macho hutoa faida kadhaa, pamoja na ufikiaji wa ishara za chini juu ya umbali mrefu, kupunguzwa kwa unyeti wa crosstalk, na kuongezeka kwa bandwidth. Faida hizi hufanya CPO kuwa chaguo bora kwa mifumo ya data ya HPC yenye nguvu, yenye ufanisi.
** Masoko muhimu ya kutazama: **
Soko la msingi linaloongoza maendeleo ya teknolojia za ufungaji wa 2,5 na 3D bila shaka ni sekta ya juu ya kompyuta (HPC). Njia hizi za juu za ufungaji ni muhimu kwa kushinda mapungufu ya sheria ya Moore, kuwezesha transistors zaidi, kumbukumbu, na unganisho ndani ya kifurushi kimoja. Utengano wa chips pia huruhusu utumiaji mzuri wa nodi za mchakato kati ya vizuizi tofauti vya kazi, kama vile kutenganisha vizuizi vya I/O kutoka kwa vizuizi vya usindikaji, kuongeza ufanisi zaidi.
Mbali na kompyuta ya utendaji wa hali ya juu (HPC), masoko mengine pia yanatarajiwa kufikia ukuaji kupitia kupitishwa kwa teknolojia za hali ya juu za ufungaji. Katika sekta za 5G na 6G, uvumbuzi kama vile ufungaji wa antennas na suluhisho za kupunguza makali zitaunda hali ya usoni ya usanifu wa mtandao wa ufikiaji wa waya (RAN). Magari ya uhuru pia yatafaidika, kwani teknolojia hizi zinaunga mkono ujumuishaji wa vyumba vya sensor na vitengo vya kompyuta kusindika idadi kubwa ya data wakati wa kuhakikisha usalama, kuegemea, compactness, nguvu na usimamizi wa mafuta, na ufanisi wa gharama.
Elektroniki za watumiaji (pamoja na simu mahiri, smartwatches, vifaa vya AR/VR, PC, na vituo vya kazi) vinazidi kulenga usindikaji data zaidi katika nafasi ndogo, licha ya msisitizo mkubwa juu ya gharama. Ufungaji wa hali ya juu wa semiconductor utachukua jukumu muhimu katika hali hii, ingawa njia za ufungaji zinaweza kutofautiana na zile zinazotumiwa katika HPC.
Wakati wa chapisho: Oct-07-2024