វាក្យសព្ទជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់

ការវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់គឺជាចំណុចសំខាន់មួយនៃបច្ចេកវិទ្យានៃសម័យ 'More than Moore' ។ដោយសារបន្ទះសៀគ្វីកាន់តែពិបាក និងមានតម្លៃថ្លៃក្នុងការប្រើប្រាស់ខ្នាតតូចនៅតាមថ្នាំងដំណើរការនីមួយៗ វិស្វករកំពុងដាក់បន្ទះសៀគ្វីជាច្រើនចូលទៅក្នុងកញ្ចប់កម្រិតខ្ពស់ ដើម្បីកុំឱ្យពួកគេពិបាកក្នុងការបង្រួមវាតទៅទៀត។អត្ថបទនេះផ្តល់នូវការណែនាំខ្លីៗអំពីពាក្យទូទៅចំនួន 10 ដែលប្រើក្នុងបច្ចេកវិជ្ជាវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់។

កញ្ចប់ 2.5D

កញ្ចប់ 2.5D គឺជាការជឿនលឿននៃបច្ចេកវិជ្ជាវេចខ្ចប់ 2D IC បែបប្រពៃណី ដែលអនុញ្ញាតឱ្យប្រើប្រាស់ខ្សែបន្ទាត់ និងការប្រើប្រាស់លំហរបានល្អជាង។នៅក្នុងកញ្ចប់ 2.5D ការស្លាប់ទទេត្រូវបានជង់លើគ្នា ឬដាក់ចំហៀងនៅលើកំពូលនៃស្រទាប់ interposer ជាមួយ silicon តាមរយៈ vias (TSVs) ។មូលដ្ឋាន ឬស្រទាប់ interposer ផ្តល់នូវការតភ្ជាប់រវាងបន្ទះសៀគ្វី។

កញ្ចប់ 2.5D ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ ASICs, FPGAs, GPUs និង memory cubes កម្រិតខ្ពស់។ឆ្នាំ 2008 បានឃើញ Xilinx បែងចែក FPGAs ដ៏ធំរបស់វាទៅជាបន្ទះសៀគ្វីតូចៗចំនួន 4 ជាមួយនឹងទិន្នផលខ្ពស់ជាង ហើយភ្ជាប់វាទៅនឹងស្រទាប់ស៊ីលីកុន interposer ។ដូច្នេះហើយ កញ្ចប់ 2.5D ត្រូវបានចាប់កំណើត ហើយនៅទីបំផុតត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការរួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធដំណើរការអង្គចងចាំកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់ (HBM) ។

ដ្យាក្រាមនៃកញ្ចប់ 2.5D

ការវេចខ្ចប់ 3D

នៅក្នុងកញ្ចប់ IC 3D តក្កវិជ្ជាត្រូវបានជង់ជាមួយគ្នា ឬជាមួយការផ្ទុកទិន្នន័យ ដោយលុបបំបាត់តម្រូវការក្នុងការសាងសង់ប្រព័ន្ធធំនៅលើបន្ទះឈីប (SoCs)។ការស្លាប់ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅគ្នាទៅវិញទៅមកដោយស្រទាប់ interposer សកម្ម ខណៈពេលដែលកញ្ចប់ 2.5D IC ប្រើដុំដែក ឬ TSVs ដើម្បីជង់សមាសធាតុនៅលើស្រទាប់ interposer កញ្ចប់ 3D IC ភ្ជាប់ស្រទាប់ជាច្រើននៃ silicon wafers ទៅនឹងសមាសធាតុដោយប្រើ TSVs ។

បច្ចេកវិជ្ជា TSV គឺជាបច្ចេកវិជ្ជាបើកដំណើរការដ៏សំខាន់ទាំងនៅក្នុងកញ្ចប់ 2.5D និង 3D IC ហើយឧស្សាហកម្ម semiconductor បាននិងកំពុងប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា HBM ដើម្បីផលិតបន្ទះសៀគ្វី DRAM នៅក្នុងកញ្ចប់ 3D IC ។

ទិដ្ឋភាពផ្នែកឆ្លងកាត់នៃកញ្ចប់ 3D បង្ហាញថាទំនាក់ទំនងបញ្ឈររវាងបន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុនត្រូវបានសម្រេចតាមរយៈ TSVs ស្ពាន់លោហធាតុ។

ឈីបឡេត

Chiplets គឺជាទម្រង់មួយផ្សេងទៀតនៃការវេចខ្ចប់ IC 3D ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសមាសធាតុ CMOS និងមិនមែន CMOS ។ម្យ៉ាងវិញទៀត ពួកគេគឺជា SoCs តូចជាង ដែលត្រូវបានគេហៅថា chiplets ជាជាង SoCs ធំនៅក្នុងកញ្ចប់មួយ។

ការបំបែក SoC ធំទៅជាបន្ទះសៀគ្វីតូចជាងមុន ផ្តល់នូវទិន្នផលខ្ពស់ និងការចំណាយទាបជាងការស្លាប់ទទេតែមួយ។chiplets អនុញ្ញាតឱ្យអ្នករចនាទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីវិសាលភាពធំទូលាយនៃ IP ដោយមិនចាំបាច់ពិចារណាថាតើថ្នាំងដំណើរការណាដែលត្រូវប្រើ និងបច្ចេកវិទ្យាណាដែលត្រូវប្រើដើម្បីផលិតវា។ពួកគេ​អាច​ប្រើ​សម្ភារៈ​ជាច្រើន​រួមមាន​ស៊ីលីកូន កញ្ចក់ និង​កម្រាល​ដើម្បី​ផលិត​បន្ទះ​ឈីប។

ប្រព័ន្ធដែលមានមូលដ្ឋានលើ Chiplet ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Chiplets ជាច្រើននៅលើស្រទាប់អន្តរការី

កញ្ចប់ Fan Out

នៅក្នុងកញ្ចប់ Fan Out "ការភ្ជាប់" ត្រូវបានបំផុសចេញពីផ្ទៃនៃបន្ទះឈីប ដើម្បីផ្តល់នូវ I/O ខាងក្រៅបន្ថែមទៀត។វាប្រើសម្ភារៈផ្សិត epoxy (EMC) ដែលត្រូវបានបង្កប់យ៉ាងពេញលេញនៅក្នុងការស្លាប់ ដោយលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការដូចជា wafer bumping, flux, flip-chip mounting, cleaning, bottom spraying and curing ។ដូច្នេះហើយ គ្មានស្រទាប់អន្តរការីណាមួយត្រូវបានទាមទារឡើយ ដែលធ្វើឲ្យការរួមបញ្ចូលចម្រុះគ្នាកាន់តែងាយស្រួល។

បច្ចេកវិទ្យា Fan-out ផ្តល់នូវកញ្ចប់តូចជាងមុនជាមួយនឹង I/O ច្រើនជាងប្រភេទកញ្ចប់ផ្សេងទៀត ហើយនៅក្នុងឆ្នាំ 2016 វាគឺជាតារាបច្ចេកវិទ្យានៅពេលដែល Apple អាចប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាវេចខ្ចប់របស់ TSMC ដើម្បីបញ្ចូលកម្មវិធីដំណើរការ 16nm និង DRAM ចល័តទៅក្នុងកញ្ចប់តែមួយសម្រាប់ iPhone ៧.

ការវេចខ្ចប់ដោយអ្នកគាំទ្រ

ការវេចខ្ចប់កម្រិត Wafer Fan-Out (FOWLP)

បច្ចេកវិទ្យា FOWLP គឺជាការកែលម្អលើការវេចខ្ចប់កម្រិត wafer (WLP) ដែលផ្តល់នូវការតភ្ជាប់ខាងក្រៅបន្ថែមទៀតសម្រាប់បន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុន។វាពាក់ព័ន្ធនឹងការបង្កប់បន្ទះឈីបនៅក្នុងសម្ភារៈផ្សិត epoxy ហើយបន្ទាប់មកបង្កើតស្រទាប់ចែកចាយឡើងវិញដង់ស៊ីតេខ្ពស់ (RDL) នៅលើផ្ទៃ wafer និងអនុវត្តគ្រាប់បាល់ solder ដើម្បីបង្កើតជា wafer ឡើងវិញ។

FOWLP ផ្តល់នូវការភ្ជាប់មួយចំនួនធំរវាងកញ្ចប់ និងបន្ទះកម្មវិធី ហើយដោយសារតែស្រទាប់ខាងក្រោមមានទំហំធំជាងការស្លាប់ ទីលានស្លាប់ពិតជាមានភាពធូរស្រាលជាង។

ឧទាហរណ៍នៃកញ្ចប់ FOWLP

ការរួមបញ្ចូលចម្រុះ

ការរួមបញ្ចូលសមាសធាតុផ្សេងគ្នាដែលផលិតដោយឡែកពីគ្នាទៅក្នុងសន្និបាតកម្រិតខ្ពស់អាចបង្កើនមុខងារ និងកែលម្អលក្ខណៈប្រតិបត្តិការ ដូច្នេះអ្នកផលិតសមាសធាតុ semiconductor អាចរួមបញ្ចូលគ្នានូវសមាសធាតុមុខងារជាមួយនឹងដំណើរការផ្សេងគ្នាចូលទៅក្នុងការជួបប្រជុំគ្នាតែមួយ។

ការរួមបញ្ចូល Heterogeneous គឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹង system-in-package (SiP) ប៉ុន្តែជំនួសឱ្យការរួមបញ្ចូលការស្លាប់ទទេជាច្រើននៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមតែមួយ វារួមបញ្ចូលគ្នានូវ IPs ជាច្រើននៅក្នុងទម្រង់ Chiplets នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមតែមួយ។គំនិតជាមូលដ្ឋាននៃសមាហរណកម្មតំណពូជគឺការបញ្ចូលគ្នានូវសមាសធាតុជាច្រើនដែលមានមុខងារផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងកញ្ចប់តែមួយ។

ប្លុកអគារបច្ចេកទេសមួយចំនួននៅក្នុងការរួមបញ្ចូលខុសប្រក្រតី

HBM

HBM គឺជាបច្ចេកវិទ្យាស្តុកស្ដង់ដារស្ដង់ដារដែលផ្តល់នូវបណ្តាញកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់សម្រាប់ទិន្នន័យនៅក្នុងជង់មួយ និងរវាងអង្គចងចាំ និងសមាសធាតុឡូជីខល។កញ្ចប់ HBM ជង់អង្គចងចាំស្លាប់ ហើយភ្ជាប់ពួកវាជាមួយគ្នាតាមរយៈ TSV ដើម្បីបង្កើត I/O និង bandwidth បន្ថែមទៀត។

HBM គឺជាស្តង់ដារ JEDEC ដែលរួមបញ្ចូលស្រទាប់ជាច្រើននៃសមាសធាតុ DRAM បញ្ឈរនៅក្នុងកញ្ចប់មួយ រួមជាមួយនឹងកម្មវិធីដំណើរការ GPUs និង SoCs ។HBM ត្រូវបានអនុវត្តជាចម្បងជាកញ្ចប់ 2.5D សម្រាប់ម៉ាស៊ីនមេកម្រិតខ្ពស់ និងបន្ទះឈីបបណ្តាញ។ការចេញផ្សាយ HBM2 ឥឡូវនេះនិយាយអំពីដែនកំណត់សមត្ថភាព និងអត្រានាឡិកានៃការចេញផ្សាយ HBM ដំបូង។

កញ្ចប់ HBM

ស្រទាប់មធ្យម

ស្រទាប់ interposer គឺជាបំពង់ដែលតាមរយៈសញ្ញាអគ្គិសនីត្រូវបានបញ្ជូនពី multi-chip bare die ឬ board នៅក្នុងកញ្ចប់។វាគឺជាចំណុចប្រទាក់អគ្គិសនីរវាងរន្ធ ឬឧបករណ៍ភ្ជាប់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យសញ្ញាត្រូវបានផ្សព្វផ្សាយទៅឆ្ងាយ ហើយភ្ជាប់ទៅរន្ធផ្សេងទៀតនៅលើក្តារ។

ស្រទាប់ interposer អាចត្រូវបានធ្វើពីស៊ីលីកុន និងសារធាតុសរីរាង្គ ហើយដើរតួជាស្ពានរវាង multi-die die និងក្តារ។ស្រទាប់ស៊ីលីកុន interposer គឺជាបច្ចេកវិទ្យាដែលបង្ហាញឱ្យឃើញជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេខ្ពស់ I/O និងសមត្ថភាពបង្កើត TSV និងដើរតួយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការវេចខ្ចប់បន្ទះឈីប 2.5D និង 3D ។

ការអនុវត្តធម្មតានៃប្រព័ន្ធដែលបែងចែកស្រទាប់មធ្យម

ស្រទាប់ចែកចាយឡើងវិញ

ស្រទាប់ចែកចាយឡើងវិញមានតំណភ្ជាប់ទង់ដែងឬការតម្រឹមដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានទំនាក់ទំនងអគ្គិសនីរវាងផ្នែកផ្សេងៗនៃកញ្ចប់។វាគឺជាស្រទាប់នៃវត្ថុធាតុ dielectric លោហធាតុ ឬវត្ថុធាតុ polymeric ដែលអាចត្រូវបានដាក់ជង់ក្នុងកញ្ចប់ជាមួយនឹងការស្លាប់ទទេ ដូច្នេះកាត់បន្ថយគម្លាត I/O នៃបន្ទះសៀគ្វីធំ។ស្រទាប់ចែកចាយឡើងវិញបានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃដំណោះស្រាយកញ្ចប់ 2.5D និង 3D ដែលអនុញ្ញាតឱ្យបន្ទះសៀគ្វីនៅលើពួកវាអាចទំនាក់ទំនងគ្នាទៅវិញទៅមកដោយប្រើស្រទាប់អន្តរការី។

កញ្ចប់រួមបញ្ចូលដោយប្រើស្រទាប់ចែកចាយឡើងវិញ

TSV

TSV គឺជាបច្ចេកវិទ្យាអនុវត្តគន្លឹះសម្រាប់ដំណោះស្រាយវេចខ្ចប់ 2.5D និង 3D និងជា wafer បំពេញដោយទង់ដែងដែលផ្តល់នូវការភ្ជាប់គ្នាបញ្ឈរតាមរយៈ silicon wafer die ។វារត់កាត់ផ្នែកស្លាប់ទាំងមូល ដើម្បីផ្តល់ការតភ្ជាប់អគ្គិសនី បង្កើតជាផ្លូវខ្លីបំផុតពីផ្នែកមួយនៃស្លាប់ទៅម្ខាងទៀត។

រន្ធឬរន្ធត្រូវបានឆ្លាក់ទៅជម្រៅជាក់លាក់មួយពីផ្នែកខាងមុខនៃ wafer ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានអ៊ីសូឡង់និងបំពេញដោយការដាក់សម្ភារៈ conductive (ជាធម្មតាទង់ដែង) ។នៅពេលដែលបន្ទះសៀគ្វីត្រូវបានប្រឌិត វាត្រូវបានស្តើងពីផ្នែកខាងក្រោយនៃ wafer ដើម្បីលាតត្រដាងផ្នែកខាង និងលោហៈដែលដាក់នៅផ្នែកខាងក្រោយនៃ wafer ដើម្បីបញ្ចប់ការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនង TSV ។