Erdieroaleen ontziratzeak 1D PCB diseinu tradizionaletik puntako 3D lotura hibridoetara eboluzionatu du obleen mailan. Aurrerapen honek zifra bakarreko mikroen barrutian interkonexio-tartea ahalbidetzen du, 1000 GB/s-ko banda-zabalerarekin, energia-eraginkortasun handia mantenduz. Erdieroaleen ontziratze teknologia aurreratuen oinarrian 2.5D ontziratzea (non osagaiak elkarren ondoan jartzen diren bitarteko geruza batean) eta 3D ontziratzea (txip aktiboak bertikalki pilatzea dakar). Teknologia hauek funtsezkoak dira HPC sistemen etorkizunerako.
2.5D ontziratzeko teknologiak bitarteko geruzako hainbat material dakartza, bakoitzak bere abantailak eta desabantailak ditu. Siliziozko (Si) bitarteko geruzak, siliziozko obleak eta siliziozko zubi lokalizatuak barne, ezagunak dira kableatu ahalmen onenak eskaintzeagatik, eta errendimendu handiko konputaziorako aproposa da. Hala ere, garestiak dira materialen eta fabrikazio aldetik eta ontzien arloan mugak dituzte. Arazo horiek arintzeko, siliziozko zubi lokalizatuen erabilera gero eta handiagoa da, silizioa estrategikoki erabiliz, non funtzionaltasun fina funtsezkoa den eremuaren mugak zuzentzen diren bitartean.
Bitarteko geruza organikoak, fan-out moldeatutako plastikoak erabiliz, silizioaren alternatiba errentagarriagoa da. Konstante dielektriko baxuagoa dute, eta horrek paketearen RC atzerapena murrizten du. Abantaila horiek gorabehera, bitarteko geruza organikoek silizioan oinarritutako bilgarrien arteko interkonexio-ezaugarrien murrizketa maila berdina lortzeko borrokatzen dute, errendimendu handiko aplikazio informatikoetan hartzea mugatuz.
Beira bitarteko geruzek interes handia lortu dute, batez ere Intelek beiran oinarritutako probako ibilgailuen ontzien azken abian jarri ostean. Beirak hainbat abantaila eskaintzen ditu, hala nola, hedapen termikoaren koefiziente erregulagarria (CTE), dimentsio-egonkortasun handia, gainazal leun eta lauak eta panelen fabrikazioari eusteko gaitasuna, silizioaren pareko kableatuak dituzten bitarteko geruzetarako hautagai itxaropentsu bihurtuz. Hala ere, erronka teknikoak alde batera utzita, beira-bitarteko geruzen eragozpen nagusia heldugabeko ekosistema eta egungo produkzio-ahalmen eza dira. Ekosistema heltzen den heinean eta ekoizpen gaitasunak hobetzen diren heinean, erdieroaleen ontzietan beiran oinarritutako teknologiek hazkunde eta adopzio gehiago izan ditzakete.
3D ontziratzeko teknologiari dagokionez, Cu-Cu bump-less loding hibridoa teknologia berritzaile nagusi bihurtzen ari da. Teknika aurreratu honek interkonexio iraunkorrak lortzen ditu material dielektrikoak (SiO2 bezalakoak) txertatutako metalekin (Cu) konbinatuz. Cu-Cu lotura hibridoak 10 mikratik beherako tarteak lor ditzake, normalean zifra bakarreko mikra tartean, mikro-bump teknologia tradizionalaren hobekuntza nabarmena suposatzen duena, 40-50 mikra inguruko bump tarteak dituena. Lotura hibridoaren abantailen artean, I/O areagotzea, banda zabalera hobetzea, 3D pilaketa bertikala hobetzea, potentzia-eraginkortasun hobea eta efektu parasitoak eta erresistentzia termikoa murriztea beheko betetzerik ez dagoelako. Hala ere, teknologia hau fabrikatzeko konplexua da eta kostu handiagoak ditu.
2.5D eta 3D ontziratzeko teknologiek ontziratzeko hainbat teknika biltzen dituzte. 2.5D ontzietan, bitarteko geruzako materialen aukeraketaren arabera, silizioan oinarritutako, organikoko eta beirazko bitarteko geruzetan sailkatu daiteke, goiko irudian ikusten den moduan. 3D ontzietan, mikro-bump teknologiaren garapenak tartearen dimentsioak murriztea du helburu, baina gaur egun, lotura hibridoen teknologia (Cu-Cu konexio zuzeneko metodoa) hartuz, zifra bakarreko tarteen dimentsioak lor daitezke, eremuan aurrerapen garrantzitsuak markatuz. .
** Ikusi beharreko joera teknologiko nagusiak:**
1. **Bitarteko geruzaren eremu handiagoak:** IDTechEx-ek aurretik iragarri zuen siliziozko bitarteko geruzek 3 aldiz erretikula-tamainaren muga gainditzen duten zailtasunaren ondorioz, 2.5D siliziozko zubi-soluzioek laster ordezkatuko zituzten siliziozko bitarteko geruzak HPC txipak ontziratzeko lehen aukera gisa. TSMC NVIDIAren eta Google eta Amazon bezalako HPC garatzaile nagusien 2.5D siliziozko geruzen hornitzaile nagusia da, eta konpainiak duela gutxi iragarri zuen bere lehen belaunaldiko CoWoS_L-ren ekoizpen masiboa 3.5x erretikula-tamainarekin. IDTechEx-ek joera honek jarraitzea espero du, bere txostenean jokalari garrantzitsuenak biltzen dituen aurrerapen gehiagorekin.
2. **Panel-mailako ontziratzea:** Panel-mailako ontziratzea ardatz garrantzitsu bihurtu da, 2024ko Taiwaneko erdieroaleen nazioarteko erakusketan nabarmendu denez. Enbalatzeko metodo honek bitarteko geruza handiagoak erabiltzea ahalbidetzen du eta kostuak murrizten laguntzen du pakete gehiago aldi berean ekoiztuz. Potentziala izan arren, warpage kudeaketa bezalako erronkei aurre egin behar zaie oraindik. Bere protagonismoak gero eta handiagoak diren bitarteko geruza handiagoak eta errentagarriagoak izateko eskaera gero eta handiagoa dela islatzen du.
3. **Beira Bitarteko geruzak:** Beira material hautagai sendo gisa sortzen ari da kableatu fina lortzeko, silizioaren parekoa, abantaila gehigarriekin, hala nola CTE erregulagarria eta fidagarritasun handiagoarekin. Beira bitarteko geruzak panel-mailako ontziekin ere bateragarriak dira, eta dentsitate handiko kableatuaren potentziala eskaintzen dute kostu kudeatuagoetan, etorkizuneko ontziratzeko teknologietarako irtenbide itxaropentsua bihurtuz.
4. **HBM Lotura Hibridoa:** 3D kobre-kobre (Cu-Cu) lotura hibridoa teknologia gakoa da txipen arteko interkonexio bertikalak oso finak lortzeko. Teknologia hau goi-mailako zerbitzari-produktu ezberdinetan erabili izan da, besteak beste, AMD EPYC pilatutako SRAM eta PUZetarako, baita MI300 seriean CPU/GPU blokeak I/O matrizeetan pilatzeko. Lotura hibridoak zeregin erabakigarria izango duela espero da etorkizuneko HBMren aurrerapenetan, batez ere 16-Hi edo 20-Hi geruzak gainditzen dituzten DRAM piletarako.
5. **Co-Packaged Optical Devices (CPO):** Datu-efizientzia eta potentzia-eraginkortasun handiagoaren eskaera gero eta handiagoa dela eta, interkonexio optikoko teknologiak arreta handia lortu du. Kopaketatutako gailu optikoak (CPO) funtsezko irtenbide bilakatzen ari dira I/O banda-zabalera hobetzeko eta energia-kontsumoa murrizteko. Transmisio elektriko tradizionalarekin alderatuta, komunikazio optikoak hainbat abantaila eskaintzen ditu, besteak beste, distantzia luzeetan seinalearen murrizketa txikiagoa, diafoniaren sentsibilitatea murriztea eta banda zabalera nabarmen handitzea. Abantaila hauek CPO aukera ezin hobea bihurtzen dute datu-intentsiboa eta energia-eraginkorra den HPC sistemetarako.
** Ikusi beharreko merkatu nagusiak:**
2.5D eta 3D ontziratzeko teknologien garapena bultzatzen duen lehen merkatua, zalantzarik gabe, errendimendu handiko informatika (HPC) sektorea da. Paketatze-metodo aurreratu hauek funtsezkoak dira Moore-ren Legearen mugak gainditzeko, transistore, memoria eta interkonexio gehiago ahalbidetuz pakete bakar baten barruan. Txipen deskonposizioak bloke funtzional ezberdinen arteko prozesu-nodoen erabilera optimoa ahalbidetzen du, hala nola I/O blokeak prozesatzeko blokeetatik bereiztea, eraginkortasuna areagotuz.
Errendimendu handiko informatika (HPC) ez ezik, beste merkatu batzuek ere hazkundea lortuko dutela espero da, ontziratze teknologia aurreratuak hartzearen bidez. 5G eta 6G sektoreetan, paketatze-antenen eta puntako txip soluzioen moduko berrikuntzek haririk gabeko sarbide-sareen (RAN) arkitekturen etorkizuna moldatuko dute. Ibilgailu autonomoek ere onura izango dute, teknologia hauek sentsore-multzoen eta konputazio-unitateen integrazioa onartzen baitute datu kopuru handiak prozesatzeko segurtasuna, fidagarritasuna, trinkotasuna, potentzia eta kudeaketa termikoa eta kostu-eraginkortasuna bermatuz.
Kontsumo-elektronika (smartphones, smartwatches, AR/VR gailuak, ordenagailuak eta lan-estazioak barne) gero eta gehiago bideratzen dira datu gehiago prozesatzen espazio txikiagoetan, kostuari garrantzia handiagoa eman arren. Erdieroale aurreratuen ontziratzeak funtsezko eginkizuna izango du joera horretan, nahiz eta ontziratze-metodoak HPCn erabiltzen direnetatik desberdinak izan daitezkeen.
Argitalpenaren ordua: 2024-10-25