乡下人产国偷v产偷v自拍,国产午夜片在线观看,婷婷成人亚洲综合国产麻豆,久久综合给合久久狠狠狠9

  • <output id="e9wm2"></output>
    <s id="e9wm2"><nobr id="e9wm2"><ins id="e9wm2"></ins></nobr></s>

    • 分享

      從Intel 4004聊到蘋(píng)果M1:聊聊摩爾定律的續(xù)命

       長(zhǎng)慶wcqjs 2022-05-16 發(fā)布于上海
      譯者的話:很多同學(xué)可能對(duì)半導(dǎo)體尖端制造工藝更感興趣,畢竟 5nm、3nm 這些詞聽(tīng)起來(lái)就格外的一顆賽艇。不過(guò)行業(yè)不是整天在說(shuō)“摩爾定律停滯/放緩”嗎?大體上說(shuō)的就是晶體管器件微縮的速度變慢了,那么驅(qū)動(dòng)整個(gè)電子科技行業(yè)的底層技術(shù)也就變慢了,做不到 12-18 個(gè)月單位面積的晶體管數(shù)量翻番。
      幾年前就看到有人提出 More than Moore 還有“超越摩爾”之類的市場(chǎng)營(yíng)銷詞匯。包括現(xiàn)在有像 Synopsys 這樣的 EDA 公司提出 SysMoore 從系統(tǒng)層面來(lái)延續(xù)摩爾定律。其實(shí)這些都離不開(kāi)先進(jìn)封裝工藝的發(fā)展。
      “封裝”“封裝”,應(yīng)該是說(shuō)把芯片給密封、包裝起來(lái)把?放在紙盒子里?一般我們說(shuō),“封裝”要達(dá)成的是對(duì)芯片的支撐和機(jī)械保護(hù),以及把電信號(hào)從芯片上引出來(lái)。在封裝技術(shù)上做文章,也就是現(xiàn)在我們常說(shuō)的“先進(jìn)封裝”工藝,應(yīng)該是當(dāng)代半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主旋律。
      所以我預(yù)計(jì)會(huì)翻譯 4-5 篇這方面的技術(shù)文章,個(gè)人感覺(jué)都還相對(duì)通俗易懂,且比較有科普價(jià)值的。期望對(duì)各位半導(dǎo)體技術(shù)愛(ài)好者有幫助吧。本文是此系列文章的第一篇,我覺(jué)得可以作為先進(jìn)封裝技術(shù)的一個(gè)概覽,從“形式”上讓各位同學(xué)對(duì)“封裝”有個(gè)基本的概念。后面的幾篇會(huì)做進(jìn)一步的深入。
      原文標(biāo)題:Semiconductor Packaging History and Primer,作者:Doug O'Laughlin
      個(gè)人轉(zhuǎn)載的請(qǐng)隨意,但起碼標(biāo)明原文地址和我這個(gè)譯者吧(畢竟我翻譯的文章都有濃重的個(gè)人風(fēng)味...)...

      正文開(kāi)始:
      為什么現(xiàn)在封裝技術(shù)很重要?
      封裝(packaging)原本是半導(dǎo)體制造流程后面的一道工序。將小片的硅造出來(lái),然后用某種方法把它連接到什么板子上。隨著摩爾定律的發(fā)展,工程師們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)充分利用芯片的各個(gè)組成部分、工序,包括封裝,讓最終產(chǎn)品達(dá)到最佳狀態(tài)。采用更優(yōu)的封裝方式,能夠帶來(lái)很多好處,比如說(shuō)更厚的金屬片提供了更好的導(dǎo)電性,還有像是 I/O 問(wèn)題——也仍是半導(dǎo)體產(chǎn)品需要考慮的最重要的問(wèn)題之一。
      只不過(guò)以前,封裝企業(yè)并不像傳統(tǒng)的前道(front-end)制造工藝企業(yè)那樣受重視。封裝供應(yīng)鏈常被稱作“后道”(back-end),被視為成本中心,類似于銀行的前廳和后勤辦公室的關(guān)系。但現(xiàn)在前道生產(chǎn)工藝的器件縮放進(jìn)度放緩,那么新的技術(shù)熱點(diǎn)也就隨之轉(zhuǎn)移,封裝也就受到了重視。本文將討論各種封裝工藝,讓你了解包括 2.5D、3D 封裝等在內(nèi)的概念究竟是什么意思。

      封裝簡(jiǎn)史
      下面這張圖是封裝技術(shù)一個(gè)簡(jiǎn)單的層級(jí)關(guān)系,來(lái)自于某個(gè)油管課程。建議有時(shí)間的同學(xué)前往觀看。這個(gè)課程展示了封裝技術(shù)從過(guò)去到現(xiàn)在的發(fā)展情況。

      簡(jiǎn)單的進(jìn)化路徑 DIP > QFP > BGA > POP/SiP > WLP
      顯然有挺多不同的封裝技術(shù)的,不過(guò)我們只談?wù)勂渲泻?jiǎn)單的一些——具有一定的代表性,然后再談?wù)劕F(xiàn)在的一些技術(shù)。下面這張圖作為高層級(jí)的一個(gè)總攬,也相當(dāng)不錯(cuò),雖然這張圖有些過(guò)時(shí)了,但內(nèi)容上沒(méi)什么問(wèn)題。

      在封裝技術(shù)發(fā)展初期,陶瓷、金屬罐(metal cans)很常見(jiàn);密封以達(dá)成最佳可靠性。這類方案絕大部分應(yīng)用于航天、軍用領(lǐng)域——這些領(lǐng)域的可靠性要求非常高。不過(guò)這樣的要求對(duì)于日常民用設(shè)備而言就沒(méi)有必要了,于是我們開(kāi)始采用塑料封裝以及 DIP(dual in-line packaging,雙列直插式封裝)。

      DIP 封裝(1964-1980s)
      DIP 最早是在 20 世紀(jì) 70 年代引入的。在表面貼裝技術(shù)出現(xiàn)以前,DIP 在大約 10 年的時(shí)間里成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。DIP 采用塑料外殼,包圍半導(dǎo)體器件;有兩排伸出的 pin 腳——名為引線框(leadframes)——連接到 PCB 板,如下圖所示。

      內(nèi)部的芯片 die 通過(guò)焊線(bonding wire)連接到兩側(cè)的引線框,引線框連接到 PCB 板
      DIP 是于 1964 年由仙童半導(dǎo)體打造的。DIP 封裝現(xiàn)在是具備了象征意義的,其設(shè)計(jì)方案在當(dāng)時(shí)也比較好理解。Die 完全密封在樹(shù)脂里面,達(dá)成較高的可靠性,且成本較低。早期不少頗具代表性的半導(dǎo)體器件都采用這種封裝方式。Die 是通過(guò)引線連接到外部的引線框的,也就讓這種封裝方式稱為“引線鍵合(wire-bonding)”,后文還將詳細(xì)介紹。
      下面這顆芯片是 Intel 8008,應(yīng)該是最早的一批現(xiàn)代微處理器了。注意這顆芯片就采用了具代表性的 DIP 封裝。類似于這種看起來(lái)像蜘蛛形態(tài)的半導(dǎo)體器件,那就表明是 DIP 封裝了。

      Intel 最早的微處理器,8008 家族
      這樣的金屬片會(huì)焊到 PCB 板上,令其與其他電子器件和系統(tǒng)其余部分連接。下面這張圖展示的,就是焊到 PCB 板上的樣子。

      PCB 本身通常由銅和非導(dǎo)電材料層積而成。PCB 能夠從不同位置導(dǎo)通電信號(hào),實(shí)現(xiàn) PCB 板上的器件互聯(lián)互通。PCB 板上不同電路器件之間會(huì)有很精細(xì)的線路連接,這些線路嵌入在主板上,扮演著導(dǎo)管的作用。上圖的這個(gè)模塊自然是封裝過(guò)后的器件,不過(guò)其實(shí)從系統(tǒng)層級(jí)來(lái)看,PCB 板也可認(rèn)為是最高層級(jí)的封裝形式。
      DIP 的傳奇故事當(dāng)然不止于此,不過(guò)接下來(lái)我們就來(lái)談?wù)勏乱粋€(gè)時(shí)代的封裝技術(shù):表面貼裝(Surface Mount Packaging)吧。

      表面貼裝(1980s-1990s)
      表面貼裝簡(jiǎn)稱 SMT。顧名思義,表面貼裝是直接貼裝到 PCB 的表面上。這樣一來(lái) PCB 板能容納更多組件,單基板實(shí)現(xiàn)了更低的成本。下面這張圖就是典型的表面貼裝應(yīng)用。

      這種封裝方案有很多不同的變體。在半導(dǎo)體創(chuàng)新發(fā)展的全盛時(shí)期,這樣的封裝技術(shù)在較長(zhǎng)時(shí)間里扮演著重要角色。這里需要注意的是,原本 DIP 上的兩排引線框,換成了 4 邊都有了引線。值得一提的是,封裝技術(shù)的發(fā)展,在于占據(jù)越來(lái)越小的空間,同時(shí)增大連接帶寬。每次技術(shù)演進(jìn),都是期望在這方面做文章。
      這項(xiàng)工藝曾經(jīng)是手工完成的,當(dāng)然現(xiàn)在已經(jīng)高度自動(dòng)化了。除此之外,這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)也給 PCB 帶來(lái)了不少問(wèn)題,比如說(shuō) popcorning。Popcorning 是指塑料封裝內(nèi)部存在的濕氣,在焊接過(guò)程中被加熱,則導(dǎo)致在快速加熱、冷卻的過(guò)程里,PCB 產(chǎn)生問(wèn)題。此處值得一提的是,每次封裝工藝進(jìn)步,都意味著復(fù)雜度在增加、出錯(cuò)率也在增加。

      BGA 封裝(1990s-2000s)
      隨著半導(dǎo)體性能持續(xù)進(jìn)化,封裝技術(shù)的要求也越來(lái)越高。在此期間 QFN(quad-flat no-leads,方形扁平無(wú)引腳封裝)和其他表面貼裝技術(shù)其實(shí)也在持續(xù)發(fā)展,不過(guò)我想介紹一下隨后的封裝技術(shù)——這些封裝設(shè)計(jì)也成為后續(xù)技術(shù)發(fā)展的開(kāi)端。首先是 BGA 封裝(Ball Grid Array packaging,球柵陣列封裝)。

      這些球或者說(shuō)凸起,名為焊接凸點(diǎn)/焊球
      這就是 BGA 球柵陣列的樣子,可以直接把一片硅和 PCB 連起來(lái),或者是連接到 PCB 板更下層的基板上,而不像之前的表面貼裝技術(shù)那樣只能局限在四邊。

      所以 BGA 封裝本質(zhì)上也屬于封裝技術(shù)發(fā)展的必然,即占據(jù)更小的空間、達(dá)成更多的連接點(diǎn)。BGA 封裝是把一個(gè)封裝模塊直接連接到另一個(gè)模塊(譯者注:也就是 PCB)上,而不再是通過(guò)精細(xì)的連線。這樣一來(lái)能夠達(dá)成更高的密度、更好的 I/O 表現(xiàn),與此同時(shí)也增加了復(fù)雜度——BGA 封裝是否正常工作是需要仔細(xì)檢查的。此前 BGA 封裝需要從視覺(jué)上去觀察和測(cè)試?,F(xiàn)在我們已經(jīng)看不到封裝的樣子了,需要藉由 X 光等更復(fù)雜的技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢查。
      像焊接凸點(diǎn)這樣的方案,目前仍然是鍵合的一個(gè)主要技術(shù),是模塊之間互連最常見(jiàn)的類型。

      現(xiàn)代封裝(2000s-2010s)
      接下來(lái)就該談?wù)劗?dāng)代的封裝技術(shù)了。其實(shí)前文談到的不少方案今天依然在應(yīng)用,只不過(guò)當(dāng)代涌現(xiàn)出了更多的封裝類型——其中的一些技術(shù)將來(lái)也會(huì)變得更普及。接下來(lái)我就談?wù)勥@些技術(shù)。需要指出的是,其中的一些技術(shù)其實(shí)在很多年以前就已經(jīng)發(fā)明出來(lái)了,但受限于成本,此前一直沒(méi)有廣泛應(yīng)用。
      倒裝芯片(Flip Chip)
      這應(yīng)該是現(xiàn)在你們經(jīng)??吹交蛘呗?tīng)到的一種常見(jiàn)的封裝技術(shù)。很高興我能在這兒給倒裝芯片下個(gè)定義,因?yàn)槲疫€從來(lái)沒(méi)有在別的地方看到對(duì)這項(xiàng)技術(shù)滿意的解釋。芯片倒裝是由 IBM 發(fā)明的,經(jīng)常被簡(jiǎn)寫(xiě)成 C4。實(shí)際上芯片倒裝并不是一種獨(dú)立的封裝形式,它描述的是某一種封裝形態(tài)。它也需要搭配 die 上的焊接凸點(diǎn)。互連不是通過(guò)引線鍵合達(dá)成的,而且在封裝的時(shí)候,芯片是翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),面朝其他芯片;兩者中間當(dāng)然需要連接介質(zhì);所以被稱作“倒裝”芯片。
      這句話可能還是很費(fèi)解,所以我打算舉個(gè)例子——來(lái)自維基百科,我覺(jué)得是比較好理解的。我們來(lái)談?wù)勥@其中的步驟。
      1.首先 IC 從晶圓上造出來(lái);
      2.芯片表面形成金屬層的 pad;(譯者注:原句為 Pads are metalized on the surface of the chip)

      3.Pad 上沉積出焊接點(diǎn);

      4.把芯片從晶圓上切下來(lái);
      5.把芯片倒過(guò)來(lái),如此一來(lái)這些焊接球就面向了電路;

      6.焊接球再度融化;

      7.然后再填充絕緣的膠粘劑

      (譯者注:個(gè)人感覺(jué)這個(gè)解釋仍然不夠完備,尤其是沒(méi)有解釋為什么要這么做,以及到底什么樣的芯片用了倒裝方案。實(shí)際上我們現(xiàn)在所見(jiàn)的很多基于尖端工藝的芯片,比如 Intel 酷睿處理器基本都是芯片倒裝。另外,某些企業(yè)也將芯片倒裝稱作“先進(jìn)封裝工藝”...這部分將在未來(lái)翻譯的文章里做更詳細(xì)的解釋...)
      引線鍵合
      注意倒裝芯片和引線鍵合(wirebond)是不同的。還記得上面的 DIP 封裝嗎?那就是基于引線鍵合,die 藉由引線連接到另一片金屬上,最終焊接到 PCB 板。引線鍵合已經(jīng)不是某一種特定的技術(shù)方案了,而是一類技術(shù)的統(tǒng)稱,可以衍生出各種不同形態(tài)的封裝方案。我認(rèn)為,這是描述倒裝芯片最好的方法。引線鍵合相對(duì)于倒裝芯片而言,是某種前置技術(shù)(譯者注:原句為 Wirebond is a precursor to filp-chip to be clear;這句話可能也是著重在表達(dá)這兩個(gè)詞是不同層級(jí)的描述方式)。
      這部分了解到這個(gè)程度也就可以了。實(shí)際上每種形式的封裝方案都有不同的變體。順帶一提,KLIC(庫(kù)力索法半導(dǎo)體)是這一領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者,談到舊封裝技術(shù),就應(yīng)該想到這家公司。

      先進(jìn)封裝(2010s 至今)
      進(jìn)入“先進(jìn)封裝”半導(dǎo)體時(shí)代還是相當(dāng)漫長(zhǎng),我期望談?wù)勀承└邔蛹?jí)的概念。這里面其實(shí)有多個(gè)層級(jí)的“封裝”要談。前面我們?cè)谡劦慕^大部分封裝,是專注在芯片到 PCB 的封裝;而先進(jìn)封裝要從手機(jī)開(kāi)始說(shuō)。
      從各個(gè)層面來(lái)看,手機(jī)都可以說(shuō)是先進(jìn)封裝誕生的巨大前提。這其實(shí)也很合理,畢竟手機(jī)是以那么小的體積裝下那么多的晶體管和硅相關(guān)技術(shù),比筆記本和電腦密集多了。而且一切都需要被動(dòng)散熱,還必須盡可能地薄。每年蘋(píng)果和三星都會(huì)發(fā)布性能更強(qiáng)、但外形更薄的手機(jī),這也就驅(qū)動(dòng)了封裝技術(shù)的發(fā)展。我下面要談的很多概念都是從智能手機(jī)封裝開(kāi)始的,并且最終將這樣的技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)的更多應(yīng)用上普及開(kāi)。
      芯片級(jí)封裝(Chip Scale Packaging,CSP)
      芯片級(jí)封裝描述的范圍其實(shí)比較廣,原本的意思是達(dá)到芯片尺寸的封裝。其確切定義應(yīng)該是描繪某一個(gè)封裝模塊,其尺寸不大于內(nèi)部 die 尺寸的 1.2 倍,必須為單 die 且可連接。前面其實(shí)已經(jīng)引入過(guò) CSP 的概念了,就是在倒裝芯片的部分。不過(guò) CSP 還是藉由智能手機(jī),將技術(shù)帶到了新的高度。

      本世紀(jì) 10 年代,CSP 幾乎成為一種標(biāo)準(zhǔn);上面這張圖的一切封裝尺寸,都大約是芯片 die 尺寸的 1.2 倍左右,極盡所能地節(jié)約占板面積。CSP 也有多種不同類型,包括倒裝芯片、right substrate(?這是啥,歡迎評(píng)論補(bǔ)充)等其他技術(shù)。不過(guò)其實(shí)知道其中細(xì)節(jié)對(duì)你們應(yīng)該也不會(huì)有多大幫助。
      晶圓級(jí)封裝(Wafer-level packaging,WLP)
      這里其實(shí)還有一種更小的方案,屬于“終極版”芯片級(jí)封裝尺寸,或者可以叫晶圓級(jí)封裝?;旧暇褪菍⒎庋b直接放到 die 身上;在此,封裝就是 die 本身。它比最高層級(jí)的 I/O 還要薄,顯然也非常難于制造。先進(jìn)封裝解決方案當(dāng)前仍在 CSP 級(jí)別,但未來(lái)將完全轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)。
      這樣的進(jìn)化方向很有趣,封裝某種程度上是被硅包含在內(nèi)了。芯片即為封裝,封裝即為芯片。這樣的方案比在芯片上焊?jìng)€(gè)錫球就貴多了,那為什么還要用這樣的方案呢?為什么我們還在追求高級(jí)封裝呢?(譯者注:個(gè)人感覺(jué),這番解釋還是有點(diǎn)問(wèn)題)

      先進(jìn)封裝:未來(lái)
      這也是我之前一直在說(shuō)的一個(gè)趨勢(shì)。異構(gòu)計(jì)算并不僅是架構(gòu)專用化,還在于怎么將這些專用芯片放到一起。先進(jìn)封裝就是其中非常關(guān)鍵的技術(shù)。
      我們來(lái)看看蘋(píng)果 M1 芯片,典型的異構(gòu)計(jì)算芯片,而且還配了統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)。M1 出來(lái)的時(shí)候,我并沒(méi)有感覺(jué)到多驚訝,它只是異構(gòu)計(jì)算的典型代表。M1 的確表明了未來(lái)的方向,很多芯片設(shè)計(jì)也將很快追隨蘋(píng)果的方案。SoC(System on Chip)本身并不能說(shuō)是異構(gòu),但采用定制化的封裝方案,把內(nèi)存放到 SoC 旁邊就是異構(gòu)了。(譯者注:對(duì)這個(gè)說(shuō)法深表不贊同)

      這張圖雖然是宣傳圖,但注意 PCB 上沒(méi)有出現(xiàn)引線,應(yīng)該是因?yàn)?2.5D 集成的關(guān)系(譯者注:個(gè)人認(rèn)為,這個(gè)說(shuō)法應(yīng)該也不對(duì);蘋(píng)果的這種統(tǒng)一內(nèi)存充其量就是從基板走線的 2D 封裝)
      先進(jìn)封裝方案中比較具有代表性的另一個(gè)產(chǎn)品是英偉達(dá) A100,注意 PCB 板上同樣沒(méi)有出現(xiàn)引線。

      下面這段話來(lái)自英偉達(dá)的白皮書(shū):
      A100 并沒(méi)有像傳統(tǒng)方案那樣,在 GPU 芯片周圍放上好幾個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存芯片(如 GDDR5 GPU 顯卡設(shè)計(jì)),而是采用 HBM2 內(nèi)存——這種內(nèi)存本身在垂直方向就疊了多個(gè)內(nèi)存 die。這些存儲(chǔ) die 通過(guò)一些很微小的“線”連接起來(lái)(基于 TSV 硅通孔和 microbump 微凸點(diǎn))。1 個(gè) 8Gb HBM2 die 包含超過(guò) 5000 個(gè) TSV 孔。然后再用一層有源(passive)硅中介(silicon interposer),把內(nèi)存堆棧和 GPU die 連起來(lái)。HBM2 堆棧、GPU die、硅中介一起,裝到一個(gè) 55mm x 55mm BGA 封裝中。圖 9 展示了 GP100 加上兩個(gè) HBM2 堆棧;圖 10 則展示了 P100 的 GPU 和內(nèi)存微觀圖片。
      我們把這段話變成人話,首先要談?wù)劇案呒?jí)封裝”的兩個(gè)類別:“2.5D 封裝”和“3D 封裝”。
      2.5D 封裝
      2.5D 本質(zhì)上屬于倒裝芯片的升級(jí)版本,不過(guò)不是將 die 堆在 PCB 板上,而是把多個(gè) die 放在一層叫做“硅中介(silicon interposer)”的東西上面。下面這張圖應(yīng)當(dāng)很好地解釋了這個(gè)方案。

      2.5D 就類似于開(kāi)了個(gè)地下通道,通到鄰居家里;實(shí)際上這個(gè)“通道”是藉由凸點(diǎn)(bump)或者 TSV 硅通孔深入到硅中介,然后通過(guò)硅中介把你和你的鄰居連起來(lái)。這種方案在速度上當(dāng)然不會(huì)比直接在芯片內(nèi)部通信更快,但其輸出表現(xiàn)取決于封裝性能,兩顆 die 之間的距離縮短、連接點(diǎn)增多。其價(jià)值還是比較大的。其中一個(gè)好處在于可以用“known good die”,或者說(shuō)把更小片的 die 封裝到一起,形成一個(gè)更大的封裝。之所以這么做會(huì)比 1 整片 die 的方案要更優(yōu),是因?yàn)樗屩圃熳兊酶菀琢?,畢竟只需要造小尺寸?die。
      這些小片的 die,常被稱為 chiplet(譯者注:國(guó)內(nèi)有譯作“芯?!钡模銈儜?yīng)該也常聽(tīng)到。如此一來(lái),把較小功能模塊的 chiplet 組合到一起,在一塊硅基板上對(duì)這些 chiplet 進(jìn)行連接,就構(gòu)成了 2.5D 封裝的芯片。
      Chiplet 和 2.5D 封裝可能還會(huì)應(yīng)用較長(zhǎng)的一段時(shí)間。它在各方面都有優(yōu)勢(shì),比如質(zhì)量、相比 3D 封裝工藝更簡(jiǎn)單,而且成本也更低。另外,這種技術(shù)也具備了彈性,比如復(fù)用新的 chiplet,通過(guò)替換 chiplet 的方式把全新的芯片帶到相同的封裝之上。AMD Zen 3 就是一個(gè)例子,封裝本身是類似的,chiplet 可做擴(kuò)展。但還有個(gè)終極版本,3D 封裝。
      3D 封裝
      3D 封裝乃是封裝的超級(jí)形態(tài)(ultimate ending)。前面談到的那些封裝,其實(shí)都是把房子建在地上、一層樓高,然后通過(guò)地下室相連;而 3D 封裝則是建高樓,按照功能需要做定制化。這就是 3D 封裝,封裝都建基于 die 本身。這是最快,且具備了能效比的方法;而且用這種方法能夠打造規(guī)模更大、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),大幅“擴(kuò)展”摩爾定律。未來(lái)或許要實(shí)現(xiàn)器件尺寸微縮會(huì)有很大的難度,但有了 3D 封裝,就能延續(xù)摩爾定律。
      其實(shí)整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng),已經(jīng)有了 3D 堆疊的示范:存儲(chǔ)器。3D 結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)就屬于未來(lái)的寫(xiě)照。NAND 發(fā)展為 3D 結(jié)構(gòu)的原因就是器件尺寸微縮難度變得很大。把存儲(chǔ)介質(zhì)想象成大型的 3D 高樓,每一層都通過(guò)電梯相連——也就是 TSV 硅通孔。

      這就是未來(lái)的樣子,甚至有可能把 CPU、GPU 相互疊起來(lái),或者把存儲(chǔ)堆棧放到 CPU 上面。這是最終的發(fā)展方向,而且我們很快應(yīng)當(dāng)就能達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。我們應(yīng)該在未來(lái) 5 年內(nèi)就會(huì)看到各種 3D 封裝芯片的涌現(xiàn)。

      2.5D/3D 封裝解決方案一覽
      我不打算深入去談 3D/2.5D 封裝,還是展示一些已經(jīng)在用的封裝工藝會(huì)比較好。我想專注在 fab 廠的工藝上,這些也是驅(qū)動(dòng) 3D/2.5D 集成往前發(fā)展的一些技術(shù)。
      臺(tái)積電 CoWoS
      這應(yīng)該是 2.5D 集成工藝的主力技術(shù),賽靈思是采用該技術(shù)的先驅(qū)。

      這項(xiàng)工藝主要是把所有的邏輯 die 放到一片硅中介上,然后再放到封裝基板(package substrate)上。其上所有組成部分都通過(guò) microbump(微凸點(diǎn))或者焊球來(lái)連接。這是比較典型的 2.5D 結(jié)構(gòu)。
      (譯者注:這里其實(shí)如果能夠列舉硅橋方案會(huì)更好。因?yàn)椴⒎撬械?2.5D 封裝都需要藉由硅中介來(lái)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)未來(lái)高級(jí)封裝技術(shù)的系列文章還是會(huì)仔細(xì)去談這個(gè)部分的)
      臺(tái)積電 SoIC
      這是臺(tái)積電的 3D 封裝平臺(tái),屬于比較新的技術(shù)。

      注意下圖中的 bump 密度和鍵合間距(bonding pitch),SoIC 的這兩個(gè)參數(shù)與倒裝芯片/2.5D 封裝相去甚遠(yuǎn),基于密度和尺寸都屬于前道工藝。

      下面這張圖則對(duì)其技術(shù)做了對(duì)比,SoIC 的確實(shí)現(xiàn)了芯片之間的堆疊,而不單是通過(guò)硅中介來(lái)實(shí)現(xiàn) 2.5D 集成。
      三星 XCube
      三星這些年也成為很重要的 foundry 廠,這則視頻是其 XCube 技術(shù)的展示。
      這則視頻呈現(xiàn)的信息其實(shí)不多,不過(guò)要指出的是英偉達(dá) A100 就是基于三星的這項(xiàng)工藝,這應(yīng)該也是英偉達(dá)最近的一些芯片采用的技術(shù)方案。另外值得一提的是,三星可能是在 TSV 硅通孔技術(shù)上經(jīng)驗(yàn)最多的企業(yè),畢竟他們?cè)?3D 存儲(chǔ)平臺(tái)上積累頗多。
      Intel Foveros
      最后要談的是 Intel 的 Foveros 3D 封裝。未來(lái)我們應(yīng)該還會(huì)看到更多這項(xiàng)技術(shù)的身影,尤其是 Intel 未來(lái)的 7nm(譯者注:已更名為 Intel 4)及其 CPU 混合架構(gòu)。Intel 也在 Architecture Day 上談到了這會(huì)是他們未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。
      (譯者注:這里之所以提到混合架構(gòu),也就是一般人所說(shuō)的大小核設(shè)計(jì),是因?yàn)?Intel 最早的大小核芯片 Lakefield 其實(shí)就用到了 3D 堆疊,具體可參見(jiàn)這篇文章;不過(guò)目前混合架構(gòu)的 Alder Lake 并沒(méi)有采用這項(xiàng)封裝技術(shù))
      比較有趣的是,其實(shí)三星、臺(tái)積電、Intel 在 3D 工藝方面的差別并不是特別大。(譯者注:對(duì)這一說(shuō)法持嚴(yán)重懷疑態(tài)度)

      先進(jìn)封裝的贏家
      先進(jìn)封裝,在流程中實(shí)際上屬于“中道(mid-end)”技術(shù)(譯者注:mid-end 是相對(duì)于 frond-end 和 back-end 而言的,如下圖所示)。技術(shù)本身是在發(fā)展中的。

      以前,封裝預(yù)算是被排除在 WFE(Wafer Fab Equipment)預(yù)算之外的;但從 2020 年開(kāi)始,也開(kāi)始把晶圓級(jí)封裝包含在內(nèi)。這本身就是風(fēng)向變化的一個(gè)信號(hào),以及中道工藝變得重要的原因。中道的另一個(gè)定義是 BOEL(Back End of Line)。要了解封裝相關(guān)企業(yè)信息,可以參見(jiàn)這篇文章。

        本站是提供個(gè)人知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間,所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點(diǎn)。請(qǐng)注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購(gòu)買等信息,謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請(qǐng)點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。
        轉(zhuǎn)藏 分享 獻(xiàn)花(0

        0條評(píng)論

        發(fā)表

        請(qǐng)遵守用戶 評(píng)論公約

        類似文章 更多