Τα κυριότερα σημεία του Συμποσίου Τεχνολογίας TSMC 2021 – Συσκευασία

Το πρόσφατο Συμπόσιο Τεχνολογίας της TSMC παρείχε αρκετές ανακοινώσεις σχετικά με τις προηγμένες προσφορές συσκευασίας.

General

3DFabric^TM

Πέρυσι, η TSMC ένωσε τις προσφορές πακέτων 2.5D και 3D σε μια ενιαία, περιεκτική επωνυμία – 3DFabric.

Τεχνολογία πακέτων 2.5D – CoWoS

Οι επιλογές συσκευασίας 2.5D χωρίζονται στις οικογένειες CoWoS και InFO.

Το «παραδοσιακό» chip-on-wafer-on-substrate με παρεμβολή πυριτίου για συνδεσιμότητα στρώματος ανακατανομής die-to-die (RDL) γιορτάζει το 10ο έτος παραγωγής του σε μεγάλο όγκο.

Η επιλογή CoWoS-R αντικαθιστά τον (ακριβό) παρεμβολέα πυριτίου που εκτείνεται σε όλη την έκταση της περιοχής τοποθέτησης μήτρας 2.5D με έναν παρεμβολέα οργανικού υποστρώματος. Το αντάλλαγμα για το CoWoS-R είναι το λιγότερο επιθετικό βήμα γραμμής για τις διασυνδέσεις RDL – π.χ. 4um pitch στο οργανικό, σε σύγκριση με το sub-um pitch για το CoWoS-S.

Μεταξύ των επιλογών παρεμβολής πυριτίου –S και οργανικού –R, η οικογένεια TSMC CoWoS περιλαμβάνει μια νεότερη προσθήκη, με μια «τοπική» γέφυρα πυριτίου για (υπερβολική απόσταση) διασύνδεση μεταξύ γειτονικών άκρων μήτρας. Αυτές οι λωρίδες πυριτίου είναι ενσωματωμένες σε ένα οργανικό υπόστρωμα, παρέχοντας τόσο συνδέσεις USR υψηλής πυκνότητας (με σφιχτό βήμα L/S) όσο και τα χαρακτηριστικά διασύνδεσης και διανομής ισχύος (παχιών) συρμάτων και επιπέδων σε ένα οργανικό υπόστρωμα.

Σημειώστε ότι το CoWoS χαρακτηρίζεται ως ροή συναρμολόγησης «τελευταία μάρκας», με μήτρα συνδεδεμένη στον κατασκευασμένο παρεμβολέα.

• Τεχνολογία πακέτων 2.5D – Πληροφορίες

Το InFO χρησιμοποιεί (μονό ή πολλαπλό) καλούπι σε φορέα που στη συνέχεια ενσωματώνεται σε μια ανασυσταθείσα γκοφρέτα ένωσης χύτευσης. Τα στρώματα διασύνδεσης RDL και τα διηλεκτρικά στρώματα κατασκευάζονται στη συνέχεια στη γκοφρέτα, μια ροή διεργασίας «πρώτα το τσιπ». Το single-die InFO παρέχει μια επιλογή μέτρησης υψηλών προσκρούσεων, με τα καλώδια RDL να εκτείνονται προς τα έξω από την περιοχή του καλουπιού – δηλαδή, μια τοπολογία «ανεμιστήρα-έξω». Όπως φαίνεται παρακάτω, οι επιλογές τεχνολογίας InFO πολλαπλών καλουπιών περιλαμβάνουν:

• • InFO-PoP: "πακέτο σε πακέτο"
  • InFO-oS: "InFO assembly-on-substrate"

• Τεχνολογία 3D συσκευασίας – SoIC

Τα τρισδιάστατα πακέτα συνδέονται με την πλατφόρμα SoIC, η οποία χρησιμοποιεί στοιβαγμένο καλούπι με άμεση συγκόλληση, είτε πρόσωπο με πρόσωπο είτε πρόσωπο με πλάτη – που δηλώνεται ως τσιπ SoIC-on-wafer. Μέσω των διόδων πυριτίου (TSV) παρέχουν συνδεσιμότητα μέσω ενός καλουπιού στην τρισδιάστατη στοίβα.

Ο οδικός χάρτης ανάπτυξης SoIC απεικονίζεται παρακάτω – για παράδειγμα, οι διαμορφώσεις καλουπιών N7-on-N7 θα πιστοποιηθούν το 4ο τρίμηνο του 21ου έτους.

Ανακοινώσεις Νέας Τεχνολογίας Συσκευασίας

Στο φετινό Συμπόσιο υπήρξαν αρκετές βασικές ανακοινώσεις.

• μέγιστο μέγεθος συσκευασίας και βελτιώσεις RDL

Η ζήτηση για μεγαλύτερο αριθμό καλουπιών 2.5D ενσωματωμένων σε μια ενιαία συσκευασία οδηγεί την ανάγκη για κατασκευή RDL σε μια μεγαλύτερη περιοχή, είτε σε παρεμβολή είτε σε ανασυσταθείσα γκοφρέτα. Η TSMC συνέχισε να επεκτείνει τη «ράψιμο» των διασυνδέσεων πέρα ​​από το μέγιστο μέγεθος πλέγματος μεμονωμένης έκθεσης. Ομοίως, υπάρχει ανάγκη για πρόσθετα στρώματα RDL (με επιθετικό βήμα σύρματος).

Ο οδικός χάρτης για μεγαλύτερα μεγέθη πακέτων και επίπεδα RDL περιλαμβάνει:

• • CoWoS-S: 3Χ πλέγμα (κατάλληλο από το YE'2021)
  • CoWoS-R: 45X πλέγμα (3X το 2022), 4 στρώσεις RDL στο οργανικό υπόστρωμα (W/S: 2um/2um), με πιστοποίηση αξιοπιστίας με χρήση SoC + 2 στοίβες καλουπιών HBM2
  • CoWoS-L: δοκιμαστικό όχημα σε αξιολόγηση αξιοπιστίας σε μέγεθος πλέγματος 1.5Χ, με 4 γέφυρες τοπικής διασύνδεσης μεταξύ 1 SoC και 4 στοίβες καλουπιών HBM2
  • InFO_oS: 5X πλέγμα (51mm x 42mm, σε συσκευασία 110mm x 110mm), 5 στρώματα RDL (W/S: 2um/2um), επί του παρόντος σε αξιολόγηση αξιοπιστίας

Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια πιθανή διαμόρφωση InFO_oS, με λογικό καλούπι που περιβάλλεται από chiplet I/O SerDes, για υποστήριξη ενός μεταγωγέα δικτύου υψηλής ταχύτητας/υψηλής ακτίνας.

• • InFO_B (κάτω)

Η διαμόρφωση InFO_PoP που φαίνεται παραπάνω απεικονίζει ένα συγκρότημα InFO με μια μονάδα DRAM συνδεδεμένη στην κορυφή, με διόδους μεταξύ της DRAM και των επιπέδων διασύνδεσης RDL.

Η TSMC τροποποιεί αυτήν την προσφορά InFO_PoP, για να επιτρέψει την ολοκλήρωση της συναρμολόγησης του πακέτου (LPDDR DRAM) σε έναν εξωτερικό κατασκευαστή συμβολαίου/OSAT, μια επιλογή που αναφέρεται στο InFO_B, όπως φαίνεται παρακάτω.

Αντίστοιχα, η TSMC έχει επεκτείνει την «Πλατφόρμα ανοιχτής καινοτομίας» για να συμπεριλάβει συνεργάτες 3DFabric που πληρούν τις προϋποθέσεις για την τελική συναρμολόγηση InFO_B. (Επί του παρόντος, οι εταιρείες-εταίροι της 3DFabric είναι: Amkor Technology, ASE Group, Integrated Service Technology και SK Hynix.)

• • CoWoS-S «τυπική αρχιτεκτονική» (STAR)

Μια διαδεδομένη υλοποίηση σχεδιασμού για το CoWoS-S είναι η ενσωμάτωση ενός μεμονωμένου SoC με πολλαπλές στοίβες μνήμης High-Bandwidth Memory (HBM). Το πλάτος του διαύλου δεδομένων μεταξύ του λογικού καλουπιού και των στοίβων HBM2E (2ης γενιάς) είναι πολύ μεγάλο – δηλαδή 1024 bit.

Οι προκλήσεις δρομολόγησης και ακεραιότητας σήματος για τη σύνδεση των στοίβων HBM στο SoC μέσω του RDL είναι σημαντικές. Η TSMC παρέχει στις εταιρείες συστημάτων αρκετές τυπικές διαμορφώσεις σχεδίασης CoWoS-S για να επιταχύνει την ανάπτυξη μηχανικής και τα χρονοδιαγράμματα ηλεκτρικής ανάλυσης. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μερικές από τις διαφορετικές επιλογές CoWoS-S, που κυμαίνονται από 2 έως 6 στοίβες HBM2E.

Η TSMC αναμένει υψηλό ποσοστό υιοθέτησης αυτών των τυπικών υλοποιήσεων σχεδιασμού το 2021.

• νέα υλικά TIM

Ένα λεπτό φιλμ από υλικό θερμικής διεπαφής (TIM) ενσωματώνεται συνήθως σε μια προηγμένη συσκευασία, για να βοηθήσει στη μείωση της συνολικής θερμικής αντίστασης από την ενεργή μήτρα στο περιβάλλον. (Για συσκευές πολύ υψηλής ισχύος, εφαρμόζονται συνήθως δύο στρώματα υλικού TIM - ένα εσωτερικό στρώμα μεταξύ της μήτρας και του καπακιού της συσκευασίας και ένα μεταξύ της συσκευασίας και της ψύκτρας.)

Αντίστοιχα με την αυξημένη κατανάλωση ισχύος μεγαλύτερων διαμορφώσεων πακέτων, η ομάδα Ε&Α προηγμένης συσκευασίας της TSMC επιδιώκει νέες εσωτερικές επιλογές υλικού TIM, όπως απεικονίζεται παρακάτω.

• Επέκταση της παραγωγικής ικανότητας προηγμένων συσκευασιών (AP).

Εν αναμονή της αυξημένης υιοθέτησης του πλήρους συμπληρώματος της συσκευασίας 3DFabric, η TSMC επενδύει σημαντικά στην επέκταση της ικανότητας παραγωγής προηγμένων συσκευασιών (AP), όπως φαίνεται παρακάτω.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την τεχνολογία 3DFabric της TSMC, ακολουθήστε αυτό σύνδεσμος.

-τσίκι

Μοιραστείτε αυτήν την ανάρτηση μέσω: Πηγή: https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/tsmc/299955-highlights-of-the-tsmc-technology-symposium-2021-packaging/