Жартылай өткізгішті қаптама дәстүрлі 1D ПХД конструкцияларынан вафли деңгейінде озық 3D гибридті байланыстыруға дейін дамыды. Бұл ілгерілеу жоғары энергия тиімділігін сақтай отырып, өткізу қабілеттілігі 1000 ГБ/с дейінгі бір таңбалы микрон диапазонында өзара байланыс аралығын қамтамасыз етеді. Жартылай өткізгішті орауыштың озық технологияларының негізінде 2,5D орау (құрамдас бөліктер аралық қабатта қатар орналастырылады) және 3D орау (белсенді чиптерді тігінен жинақтауды қамтиды) болып табылады. Бұл технологиялар HPC жүйелерінің болашағы үшін өте маңызды.
2.5D орау технологиясы әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар әртүрлі аралық қабат материалдарын қамтиды. Кремний (Si) аралық қабаттары, соның ішінде толық пассивті кремний пластиналары мен локализацияланған кремний көпірлері сымдарды қосудың ең жақсы мүмкіндіктерін қамтамасыз ететіні белгілі, бұл оларды өнімділігі жоғары есептеулер үшін өте қолайлы етеді. Дегенмен, олар материалдар мен өндіріс тұрғысынан қымбат және орау саласындағы шектеулерге тап болады. Бұл мәселелерді жеңілдету үшін аймақтық шектеулерді шешу кезінде жақсы функционалдылық маңызды болып табылатын кремнийді стратегиялық түрде қолдана отырып, жергілікті кремний көпірлерін пайдалану артып келеді.
Желдеткіш қалыпталған пластиктерді пайдаланатын органикалық аралық қабаттар кремнийге үнемді балама болып табылады. Олардың диэлектрлік өтімділігі төмен, бұл пакеттегі RC кідірісін азайтады. Осы артықшылықтарға қарамастан, органикалық аралық қабаттар кремний негізіндегі орау сияқты өзара байланыс мүмкіндіктерін азайтудың бірдей деңгейіне жету үшін күреседі, бұл олардың өнімділігі жоғары есептеуіш қосымшаларында қолданылуын шектейді.
Шыны делдал қабаттары, әсіресе Intel жақында шыны негізіндегі сынақ көлік қаптамасын іске қосқаннан кейін үлкен қызығушылық тудырды. Шыны реттелетін термиялық кеңею коэффициенті (CTE), жоғары өлшемді тұрақтылық, тегіс және тегіс беттер және панельдер өндірісін қолдау мүмкіндігі сияқты бірнеше артықшылықтарды ұсынады, бұл оны кремниймен салыстырылатын сым мүмкіндіктері бар аралық қабаттар үшін перспективалы үміткер етеді. Дегенмен, техникалық қиындықтардан басқа, әйнек аралық қабаттарының негізгі кемшілігі - жетілмеген экожүйе және қазіргі уақытта кең ауқымды өндірістік қуаттардың болмауы. Экожүйе жетіліп, өндіріс мүмкіндіктері жақсарған сайын, жартылай өткізгіш қаптамадағы шыны негізіндегі технологиялар одан әрі өсу мен қолданысқа енуі мүмкін.
3D орау технологиясы тұрғысынан Cu-Cu бұдырсыз гибридті байланыстыру жетекші инновациялық технологияға айналуда. Бұл жетілдірілген әдіс диэлектрлік материалдарды (мысалы, SiO2) кірістірілген металдармен (Cu) біріктіру арқылы тұрақты өзара байланыстарға қол жеткізеді. Cu-Cu гибридті байланысы әдетте бір таңбалы микрон диапазонында 10 микроннан төмен аралықтарға қол жеткізе алады, бұл 40-50 микрон шамасындағы кедір-бұдыр аралықтары бар дәстүрлі микро-шоққы технологиясымен салыстырғанда айтарлықтай жақсартуды білдіреді. Гибридті байланыстырудың артықшылықтарына ұлғайтылған енгізу/шығару, кеңейтілген өткізу қабілеттілігі, жақсартылған 3D тік жинақтау, жақсырақ қуат тиімділігі және төменгі толтырудың болмауына байланысты төмендетілген паразиттік әсерлер мен термиялық төзімділік кіреді. Дегенмен, бұл технологияны өндіру күрделі және құны жоғары.
2.5D және 3D орау технологиялары орауыштың әртүрлі әдістерін қамтиды. 2.5D қаптамасында аралық қабат материалдарын таңдауға байланысты оны жоғарыдағы суретте көрсетілгендей кремний негізіндегі, органикалық негіздегі және шыны негізіндегі аралық қабаттарға бөлуге болады. 3D қаптамасында микро-бұдыр технологиясын дамыту аралық өлшемдерді азайтуға бағытталған, бірақ бүгінгі күні гибридті байланыстыру технологиясын (тікелей Cu-Cu қосу әдісі) қолдану арқылы бір таңбалы аралық өлшемдерге қол жеткізуге болады, бұл салада айтарлықтай прогресті көрсетеді. .
**Қарауға болатын негізгі технологиялық үрдістер:**
1. **Үлкенірек аралық қабат аймақтары:** IDTechEx бұрын кремний аралық қабаттарының 3x тор өлшемі шегінен асатын қиындығына байланысты 2,5D кремний көпірі шешімдері HPC чиптерін орау үшін негізгі таңдау ретінде жақын арада кремний аралық қабаттарын ауыстырады деп болжаған. TSMC NVIDIA және Google және Amazon сияқты басқа жетекші HPC әзірлеушілері үшін 2,5D кремний делдал қабаттарының негізгі жеткізушісі болып табылады және жақында компания 3,5x ретикул өлшемі бар бірінші буындағы CoWoS_L сериялық өндірісін жариялады. IDTechEx бұл тенденция жалғасады деп күтеді, оның баяндамасында негізгі ойыншыларды қамтитын қосымша жетістіктер талқыланады.
2. **Панель деңгейіндегі орау:** 2024 жылы Тайваньдағы халықаралық жартылай өткізгіштер көрмесінде атап көрсетілгендей, панельдік деңгейдегі орау маңызды назарға айналды. Бұл орау әдісі үлкенірек аралық қабаттарды пайдалануға мүмкіндік береді және бір уақытта көбірек пакеттерді шығару арқылы шығындарды азайтуға көмектеседі. Оның әлеуетіне қарамастан, соғуды басқару сияқты қиындықтар әлі де шешілуі керек. Оның өсіп келе жатқан көрнектілігі үлкенірек, үнемді делдалдық қабаттарға өсіп келе жатқан сұранысты көрсетеді.
3. **Шыны аралық қабаттары:** Әйнек кремниймен салыстырылатын, реттелетін CTE және жоғары сенімділік сияқты қосымша артықшылықтары бар жұқа сымдарға қол жеткізу үшін күшті үміткер материал ретінде пайда болады. Шыны аралық қабаттар сонымен қатар панельдік деңгейдегі қаптамамен үйлесімді, басқарылатын шығындармен жоғары тығыздықты сымдарды тарту мүмкіндігін ұсынады, бұл оны болашақ орау технологиялары үшін перспективалы шешім етеді.
4. **HBM гибридті байланысы:** 3D мыс-мыс (Cu-Cu) гибридті байланысы - чиптер арасындағы өте жұқа қадамдық тік өзара байланыстарға қол жеткізудің негізгі технологиясы. Бұл технология әртүрлі жоғары деңгейлі сервер өнімдерінде, соның ішінде жинақталған SRAM және процессорларға арналған AMD EPYC, сондай-ақ енгізу/шығару қалыптарында CPU/GPU блоктарын жинақтауға арналған MI300 серияларында қолданылған. Гибридті байланыс болашақ HBM жетістіктерінде, әсіресе 16-Hi немесе 20-Hi қабаттарынан асатын DRAM стектері үшін маңызды рөл атқарады деп күтілуде.
5. **Бірлесіп қапталған оптикалық құрылғылар (CPO):** Жоғарырақ деректерді өткізу қабілеті мен қуат тиімділігіне сұраныстың артуына байланысты оптикалық өзара қосылу технологиясына үлкен көңіл бөлінді. Бірлескен оптикалық құрылғылар (CPO) енгізу/шығару өткізу қабілеттілігін арттыру және энергия тұтынуды азайту үшін негізгі шешімге айналуда. Дәстүрлі электрлік беріліспен салыстырғанда, оптикалық байланыс бірнеше артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде ұзақ қашықтықтарда сигналдың аз әлсіреуі, айқаспалы сөйлесу сезімталдығының төмендеуі және өткізу қабілетінің айтарлықтай артуы. Бұл артықшылықтар CPO-ны деректерді көп қажет ететін, энергияны үнемдейтін HPC жүйелері үшін тамаша таңдау жасайды.
**Қарауға болатын негізгі нарықтар:**
2.5D және 3D орау технологияларын дамытуға жетекшілік ететін негізгі нарық, сөзсіз, өнімділігі жоғары есептеулер (HPC) секторы. Бұл жетілдірілген орау әдістері Мур заңының шектеулерін еңсеру үшін өте маңызды, бұл бір пакетте көбірек транзисторларды, жадты және өзара байланыстарды қамтамасыз етеді. Чиптердің ыдырауы сонымен қатар әртүрлі функционалды блоктар арасындағы технологиялық түйіндерді оңтайлы пайдалануға мүмкіндік береді, мысалы, енгізу/шығару блоктарын өңдеу блоктарынан бөлу, тиімділікті одан әрі арттыру.
Жоғары өнімді есептеулерден (HPC) басқа, басқа нарықтар да озық орау технологияларын қабылдау арқылы өсуге қол жеткізеді деп күтілуде. 5G және 6G секторларында орау антенналары мен озық чип шешімдері сияқты инновациялар сымсыз қол жеткізу желісінің (RAN) архитектурасының болашағын қалыптастырады. Автономды көліктер де пайда көреді, өйткені бұл технологиялар қауіпсіздікті, сенімділікті, жинақылықты, қуатты және жылуды басқаруды және үнемділікті қамтамасыз ете отырып, үлкен көлемдегі деректерді өңдеу үшін сенсорлық жинақтар мен есептеу бірліктерін біріктіруді қолдайды.
Тұрмыстық электроника (соның ішінде смартфондар, смарт сағаттар, AR/VR құрылғылары, дербес компьютерлер және жұмыс станциялары) шығындарға көбірек көңіл бөлгеніне қарамастан, кішігірім кеңістіктерде көбірек деректерді өңдеуге көбірек көңіл бөлуде. Жетілдірілген жартылай өткізгіш орау осы үрдісте шешуші рөл атқарады, дегенмен орау әдістері HPC-де қолданылатындардан өзгеше болуы мүмкін.
Хабарлама уақыты: 25 қазан 2024 ж