Datoru nākotne: 3D mikroshēmu sakraušana

* STAR un Applied Materials Advanced Packaging laboratorija Singapūrā

Pēc dažām nedēļām Intel izlaidīs Ivy Bridge, pirmās sērijveidā ražotās 22 nm detaļas un, vēl svarīgāk, pirmās, kas izmantos 3D “trīs vārtu” FinFET tranzistorus. Šie procesori būs neticami ātri un izmantos ļoti maz enerģijas, taču galu galā tie ir tikai kārtējie centieni izspiest vēl nedaudz dzīvības materiāls un process, kas drīz nonāks sienā . Datortehnika joprojām pārsvarā ir ar vienu pavedienu; izmetot vairāk tranzistoru un vairāk serdeņu problēmai, jūs aizvedīsit tik tālu.



Par laimi ir vēl viena nogatavināšanas tehnoloģija, kurai vajadzētu nodrošināt silīcija rūpniecībai tik ļoti nepieciešamo dzīvību: šķeldas sakraušana vai oficiāla nosaukuma piešķiršana - 3D vafeļu līmeņa mikroshēmu iepakojums. Skaidu sakraušana ir tieši tā, kā tas izklausās: Jūs paņemat pabeigtu datora mikroshēmu (teiksim, DRAM) un pēc tam novietojiet to uz citas mikroshēmas (CPU). Tā rezultātā tagad ir divas mikroshēmas, kuras agrāk bija viena centimetra attālumā no shēmas plates mazāks par milimetru atsevišķi. Tas samazina enerģijas patēriņu (datu pārraide pa vara vadiem ir nesakārtots bizness), kā arī milzīgi uzlabo joslas platumu.

Applied Materials mašīna Singapūras laboratorijāAcīmredzot jūs nevarat vienkārši paņemt DRAM mikroshēmu un dauzīt to virs CPU. Mikroshēmas jāveido, paturot prātā mikroshēmu kraušanu, un ir vajadzīga specializēta tehnika, lai faktiski ievietotu matricas un piestiprinātu tās. Šajā nolūkā lietišķie materiāli - uzņēmums, kas ražo visas Intel izmantotās mašīnas , TSMC, Samsung, GloFo un visi citi pusvadītāju ražotāji - un A * STAR Mikroelektronikas institūts (IME) ir paziņojuši asiņojošas 3D mikroshēmu iepakošanas laboratorijas atvēršana Singapūrā . Izvērstā iepakojuma izcilības centrā, kas apvienots ar vairāk nekā 100 miljonu ASV dolāru lielu ieguldījumu, ir 14 000 kvadrātpēdu liela tīrā telpa ar pilnīgu 300 milimetru ražošanas līniju un 3D iepakošanas rīkus, kas ir unikāli A * STAR. Centrs tomēr nav komerciāls piedāvājums: tas faktiski ir paredzēts kā iespēja citiem uzņēmumiem, piemēram, TSMC vai Samsung, nākt un eksperimentēt ar 3D iepakojumiem. Kas attiecas uz lietišķajiem materiāliem, tas, protams, ir lielisks veids, kā demonstrēt un pārdot savas mašīnas.



Bump + RDL + TSV mikroshēmu sakraušana (zemāk esošais transponētājs)Ir trīs galvenie mikroshēmu kraušanas veidi, kuri visi būs pieejami jaunajā pētījumu centrā. Visvienkāršākā tehnika (Bump + RDL) ietver divu mikroshēmu sakraušanu kopā un pēc tam to abu savienošanu ar uzsisto mikroshēmu kaudzes apakšā; mikroshēmas ir fiziski tuvu, kas ir labs solis uz priekšu, taču viņi nevar tieši sazināties savā starpā. Šis paņēmiens jau tiek izmantots dažos SoC, lai DRAM novietotu virs procesora. Otro paņēmienu, kas arī ir vissarežģītākais, sauc par silīcija caur (TSV, attēlā pa labi). Izmantojot TSV, katrā štancē ir iebūvēti vertikāli vara kanāli, lai, novietojot tos viens virs otra, TSV savienotu mikroshēmas. Šo metodi izmantos IBM un 3M kaudze simtiem atmiņas mirst kopā lai izveidotu superblīvuma DRAM. Līdz šim TSV patiešām ir izmantots tikai kameru CMOS sensoros, taču nākamajos gados, līdz ar tehnoloģiju nobriešanu, pieņemšana palielināsies.



Trešajā tehnikā, kas nav tehniski sakraujama, bet joprojām tiek uzskatīta par “uzlabotu iepakojumu”, tiek izmantots silīcija transponators (attēlā augšā, zem sakrautajām mikroshēmām). Transponētājs faktiski ir silīcija gabals, kas darbojas kā “mini mātesplatē”, savienojot divas vai vairākas mikroshēmas kopā (ja atceraties maizes dēlis sākot no jūsu kā topoša elektronikas inženiera laikiem, tā ir tāda pati lieta, bet daudz mazākā mērogā). Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka jūs varat izmantot īsākas elektroinstalācijas priekšrocības (lielāks joslas platums, mazāks enerģijas patēriņš), taču mikroshēmas nav jāmaina. Paredzams, ka transponatori tiks izmantoti gaidāmajās multi-GPU Nvidia un AMD grafikas kartēs.

Teorētiski nav gandrīz nekādu ierobežojumu tam, cik štelle var tikt sakrauta šādā veidā. Lietišķie materiāli, Micron un Samsung ir devuši ideju par astoņu slāņu DIMM, taču intervijā lietišķie materiāli mums norāda, ka jābūt iespējamiem vairāk slāņu. Vienīgais reālais ierobežojums ir siltuma ražošana un izkliedēšana, kas ierobežos CPU skaitu, kas jums var būt kaudzē, taču nav iemesla, ka viss SoC - CPU, DRAM, NAND zibspuldze, radioaparāti, enerģijas pārvaldības IC un GPU - nevarēja iebūvēt vienā caur silīciju caur mikroshēmu. Saskaņā ar Applied Materials, tas ļautu iepakojumiem, kas ir par aptuveni 35% mazāki, patērē par 50% mazāk enerģijas un darbojas ievērojami ātrāk - vēlamās iezīmes, kad runa ir par viedtālruņiem un planšetdatoriem. Virzoties uz priekšu, TSV, visticamāk, dominēs jebkurā telpā, kas dod priekšroku enerģijas efektivitātei, piemēram, mobilajam un serverim.

TSV mikroshēmu kraušanas priekšrocības



Visbeidzot, mikroshēmu kraušana acīmredzami darbojas sinerģijā ar Intel 3D FinFET - lai gan dīvaini, ka Intel ceļvedī nav TSV pazīmju, bet TSMC ir viss. Varbūt vissvarīgākais, kas jāatceras, ir tas, ka jaunu ražošanas un iepakošanas procesu ieviešana prasa ilgu laiku: Intel ir vajadzīgi 10 gadi, lai izlīdzinātu FinFET masveida ražošanu, un tāpat mikroshēmu sakraušana ir nosaukta par nākamo lielisko lietu gandrīz tikpat ilgi. Lietotie materiāli un IME jaunā 3D iepakojuma laboratorija noteikti ir solis pareizajā virzienā, taču nedomājiet, ka nākamajam darbvirsmas centrālajam procesoram virs tā būs sakrauts DRAM; mēs vismaz pāris gadus vēl esam ārā.

Copyright © Visas Tiesības Aizsargātas | 2007es.com