Основні моменти симпозіуму TSMC Technology 2021 - Упаковка

На нещодавньому технологічному симпозіумі TSMC було зроблено кілька оголошень щодо їхніх передових пропозицій щодо упаковки.

Загальне

3DFabric^TM

Минулого року TSMC об’єднала свої пакети 2.5D і 3D в єдиний всеосяжний бренд – 3DFabric.

2.5D пакетна технологія – CoWoS

Варіанти упаковки 2.5D поділяються на сімейства CoWoS та InFO.

«Традиційний» чіп-на-пластині на підкладці з кремнієвим проміжним елементом для з’єднання від кристала до кристала (RDL) святкує свій 10-й рік масового виробництва.

Опція CoWoS-R замінює (дорогий) кремнієвий проміжний елемент, що охоплює площу розміщення 2.5D матриці, проміжним елементом з органічної підкладки. Компромісом для CoWoS-R є менш агресивний крок лінії для міжконнектів RDL – наприклад, крок 4 мкм на органічному, порівняно з кроком суб-ум для CoWoS-S.

Між варіантами кремнієвого –S і органічного –R проміжного пристрою, сімейство TSMC CoWoS включає нове доповнення з «локальним» кремнієвим мостом для (надкороткого доступу) з’єднання між суміжними краями матриці. Ці кремнієві стрічки вбудовані в органічну підкладку, забезпечуючи як з’єднання USR високої щільності (з щільним кроком L/S), так і особливості з’єднання та розподілу електроенергії (товстих) проводів і площин на органічній підкладці.

Зауважте, що CoWoS позначено як процес складання «останнього чіпа» з матрицею, прикріпленою до виготовленого інтерпозера.

• Технологія 2.5D package – InFO

InFO використовує (одну або кілька) матриць на носії, які згодом вбудовуються у відновлену пластину з формувальної суміші. З’єднання RDL і діелектричні шари згодом виготовляються на пластині, технологічний процес «перший чіп». InFO з одним кристалом забезпечує опцію високої кількості ударів, коли дроти RDL простягаються назовні від зони кристала, тобто топологія «розгорнута». Як показано нижче, варіанти технології InFO з кількома матрицями включають:

• • InFO-PoP: «пакет на пакет»
  • InFO-oS: «Інформація про збірку на підкладці»

• Технологія 3D упаковки – SoIC

Пакети 3D пов’язані з платформою SoIC, яка використовує багатошарові кристали з прямим склеюванням колодок, в орієнтації «лиць-до-лиця» або «лиць-до-заду» — позначається як SoIC chip-on-wafer. Наскрізні кремнієві отвори (TSV) забезпечують підключення через матрицю в 3D стеку.

Дорожня карта розробки SoIC проілюстрована нижче – як приклад, конфігурації матриці N7 на N7 будуть кваліфіковані в 4Q21.

Оголошення про нові технології пакування

На цьогорічному симпозіумі було кілька ключових повідомлень.

• максимальний розмір пакета та вдосконалення RDL

Попит на більшу кількість матриць 2.5D, інтегрованих в одну упаковку, викликає потребу у виготовленні RDL на більшій площі, чи то на інтерпозері, чи на відновленій пластині. TSMC продовжує розширювати «зшивання» з’єднань за межі максимального розміру візирної сітки при одній експозиції. Так само існує потреба в додаткових шарах RDL (з агресивним кроком дроту).

Дорожня карта для більших розмірів пакетів і рівнів RDL включає:

• • CoWoS-S: 3X прицільна сітка (кваліфіковано YE'2021)
  • CoWoS-R: прицільна сітка 45X (3X у 2022 році), 4 шари RDL на органічній підкладці (W/S: 2um/2um), у кваліфікації надійності з використанням SoC + 2 стеків матриць HBM2
  • CoWoS-L: тестовий автомобіль для оцінки надійності при розмірі візирної сітки в 1.5 раза, з 4 локальними з’єднувальними мостами між 1 SoC і 4 стеками матриць HBM2
  • InFO_oS: 5X прицільна сітка (51 мм x 42 мм, на упаковці 110 мм x 110 мм), 5 шарів RDL (W/S: 2 мкм/2 мкм), наразі оцінюється надійність

На малюнку нижче показано потенційну конфігурацію InFO_oS із логічним кристалом, оточеним чіплетами SerDes вводу/виводу, для підтримки високошвидкісного/високого мережевого комутатора.

• • InFO_B (внизу)

Показана вище конфігурація InFO_PoP зображує збірку InFO з модулем DRAM, прикріпленим зверху, з отворами між DRAM і шарами з’єднання RDL.

TSMC змінює цю пропозицію InFO_PoP, щоб уможливити збірку пакета (LPDDR DRAM) у зовнішнього контрактного виробника/OSAT, варіант, позначений InFO_B, як показано нижче.

Відповідно, TSMC розширила «Платформу відкритих інновацій», щоб включити партнерів 3DFabric, кваліфікованих для остаточного складання InFO_B. (Наразі компаніями-партнерами 3DFabric є Amkor Technology, ASE Group, Integrated Service Technology і SK Hynix.)

• • «Стандартна архітектура» CoWoS-S (STAR)

Поширеною реалізацією конструкції для CoWoS-S є інтеграція одного SoC з кількома стеками процесорів пам’яті високої пропускної здатності (HBM). Ширина шини даних між логічним кристалом і стеками HBM2E (2-го покоління) дуже велика – тобто 1024 біти.

Проблеми з маршрутизацією та цілісністю сигналу для підключення стеків HBM до SoC через RDL є значними. TSMC надає системним компаніям кілька стандартних конфігурацій CoWoS-S для прискорення інженерних розробок і графіків електричного аналізу. На малюнку нижче показано деякі з різних варіантів CoWoS-S, від 2 до 6 стеків HBM2E.

TSMC очікує високий рівень впровадження цих стандартних реалізацій дизайну в 2021 році.

• нові матеріали ТІМ

Тонка плівка термоінтерфейсного матеріалу (TIM) зазвичай включається в вдосконалений пакет, щоб допомогти зменшити загальний термічний опір від активного кристала до навколишнього середовища. (Для пристроїв дуже високої потужності зазвичай застосовують два шари матеріалу TIM – внутрішній шар між матрицею та кришкою упаковки та один між упаковкою та радіатором.)

Відповідно до збільшення розсіюваної потужності більших конфігурацій упаковки, команда передових досліджень і розробок упаковки TSMC шукає нові варіанти внутрішніх матеріалів TIM, як показано нижче.

• Розширення виробничих потужностей передової упаковки (AP).

В очікуванні більш широкого впровадження повного комплекту упаковки 3DFabric, TSMC інвестує значні кошти в розширення виробничих потужностей передової упаковки (AP), як показано нижче.

Для отримання додаткової інформації про технологію TSMC 3DFabric, будь ласка, дотримуйтеся цього link.

- чіпгай

Поділитися цим дописом через: Джерело: https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/tsmc/299955-highlights-of-the-tsmc-technology-symposium-2021-packaging/