Erdieroaleen ontziak ohiko 1D PCB diseinuetatik oblea mailan 3D hibrido lotura aurreratuetara eboluzionatu dute. Aurrerapen honek interkonexioen tartea mikra bakarreko tartean ahalbidetzen du, 1000 GB/s-ko banda-zabalerarekin, energia-eraginkortasun handia mantenduz. Erdieroaleen ontzien teknologia aurreratuen muinean 2.5D ontziak daude (non osagaiak tarteko geruza batean bata bestearen ondoan jartzen diren) eta 3D ontziak (txipa aktiboak bertikalki pilatzea dakarrena). Teknologia hauek funtsezkoak dira HPC sistemen etorkizunerako.
2.5D ontziratze-teknologiak hainbat tarteko geruza-material erabiltzen ditu, bakoitzak bere abantailak eta desabantailak dituelarik. Siliziozko (Si) tarteko geruzak, siliziozko oblea pasiboak eta siliziozko zubi lokalizatuak barne, kableatu-gaitasun onenak eskaintzeagatik dira ezagunak, eta horrek aproposak bihurtzen ditu errendimendu handiko konputaziorako. Hala ere, garestiak dira materialei eta fabrikazioari dagokionez, eta ontziratze-eremuaren mugak dituzte. Arazo horiek arintzeko, siliziozko zubi lokalizatuen erabilera gero eta handiagoa da, silizioa estrategikoki erabiliz funtzionalitate fina funtsezkoa den lekuetan, eremu-mugak konpontzen diren bitartean.
Moldeatutako plastikozko haizagailuak erabiltzen dituzten tarteko geruza organikoak silizioa baino alternatiba errentagarriagoa dira. Konstante dielektriko txikiagoa dute, eta horrek RC atzerapena murrizten du paketean. Abantaila horiek izan arren, tarteko geruza organikoek zailtasunak dituzte siliziozko paketeek bezalako interkonexio ezaugarrien murrizketa maila lortzeko, eta horrek mugatzen du errendimendu handiko konputazio aplikazioetan erabiltzea.
Beirazko tarteko geruzek interes handia piztu dute, batez ere Intelek duela gutxi beirazko ibilgailuen proba-ontziak merkaturatu ondoren. Beirazkoak hainbat abantaila eskaintzen ditu, hala nola hedapen termikoaren koefiziente erregulagarria (CTE), dimentsio-egonkortasun handia, gainazal leunak eta lauak, eta panelen fabrikazioa laguntzeko gaitasuna, eta horrek silizioaren pareko kableatzeko gaitasunak dituzten tarteko geruzetarako hautagai itxaropentsua bihurtzen du. Hala ere, erronka teknikoez gain, beirazko tarteko geruzen eragozpen nagusia ekosistema heldugabea eta eskala handiko ekoizpen-ahalmenaren egungo falta da. Ekosistema heldutzen den heinean eta ekoizpen-ahalmenak hobetzen diren heinean, erdieroaleen ontzietan beirazko teknologiek hazkunde eta adopzio gehiago izan ditzakete.
3D ontziratze-teknologiari dagokionez, Cu-Cu lotura hibridoaren bump-gabeko teknologia berritzaile nagusia bihurtzen ari da. Teknika aurreratu honek interkonexio iraunkorrak lortzen ditu material dielektrikoak (SiO2 bezalakoak) txertatutako metalekin (Cu) konbinatuz. Cu-Cu lotura hibridoak 10 mikra baino gutxiagoko tarteak lor ditzake, normalean mikra bakarreko tartean, eta horrek hobekuntza nabarmena adierazten du mikro-bump teknologia tradizionalarekin alderatuta, azken honek 40-50 mikra inguruko bump tarteak baititu. Lotura hibridoaren abantailen artean daude I/O handiagoa, banda-zabalera hobetua, 3D pilaketa bertikal hobea, energia-eraginkortasun hobea eta efektu parasito eta erresistentzia termiko murriztua, beheko betegarririk ez dagoelako. Hala ere, teknologia hau konplexua da fabrikatzeko eta kostu handiagoak ditu.
2.5D eta 3D ontziratze-teknologiek hainbat ontziratze-teknika hartzen dituzte barne. 2.5D ontziratzean, tarteko geruza-materialen aukeraketaren arabera, siliziozko, organikozko eta beirazko tarteko geruzetan sailka daitezke, goiko irudian ikusten den bezala. 3D ontziratzean, mikro-talka teknologiaren garapenak tarteko dimentsioak murriztea du helburu, baina gaur egun, lotura hibridoen teknologia (Cu-Cu konexio zuzeneko metodoa) erabiliz, digitu bakarreko tarteko dimentsioak lor daitezke, eta horrek aurrerapen nabarmena markatu du arloan.
**Jarraitu beharreko joera teknologiko nagusiak:**
1. **Bitarteko geruza-eremu handiagoak:** IDTechEx-ek aurreikusi zuen siliziozko bitartekari geruzek erretikuluaren 3x tamaina-muga gainditzeko duten zailtasunagatik, 2,5D siliziozko zubi-soluzioek laster ordezkatuko zituztela siliziozko bitartekari geruzak HPC txipak ontziratzeko lehen aukera gisa. TSMC 2,5D siliziozko bitartekari geruzen hornitzaile nagusia da NVIDIArentzat eta Google eta Amazon bezalako beste HPC garatzaile nagusientzat, eta konpainiak duela gutxi iragarri du bere lehen belaunaldiko CoWoS_L-ren ekoizpen masiboa, 3,5x erretikuluaren tamainarekin. IDTechEx-ek espero du joera horrek jarraitzea, eta aurrerapen gehiago aztertuko dituela bere txostenean, jokalari nagusiak biltzen dituena.
2. **Panel mailako ontziratzea:** Panel mailako ontziratzea arreta garrantzitsua bihurtu da, 2024ko Taiwango Nazioarteko Erdieroaleen Erakusketan azpimarratu zen bezala. Ontziratzeko metodo honek tarteko geruza handiagoak erabiltzea ahalbidetzen du eta kostuak murrizten laguntzen du aldi berean pakete gehiago ekoiztuz. Bere potentziala gorabehera, deformazioen kudeaketa bezalako erronkei oraindik ere aurre egin behar zaie. Bere gero eta garrantzi handiagoa tarteko geruza handiago eta kostu-eraginkorragoen eskaera gero eta handiagoa islatzen du.
3. **Beirazko tarteko geruzak:** Beira kableatu finak lortzeko hautagai sendo gisa agertzen ari da, silizioaren parekoa, abantaila gehigarriekin, hala nola CTE erregulagarria eta fidagarritasun handiagoa. Beirazko tarteko geruzak panel mailako ontziratzeekin ere bateragarriak dira, dentsitate handiko kableatua kostu kudeagarriagoetan egiteko aukera eskainiz, etorkizuneko ontziratze-teknologietarako irtenbide itxaropentsua bihurtuz.
4. **HBM Lotura Hibridoa:** 3D kobre-kobre (Cu-Cu) lotura hibridoa funtsezko teknologia da txipen arteko interkonexio bertikal ultra-finak lortzeko. Teknologia hau hainbat goi-mailako zerbitzari-produktutan erabili da, besteak beste, AMD EPYC-n SRAM eta CPU pilatuetarako, baita MI300 seriean CPU/GPU blokeak S/I matrizeetan pilatzeko ere. Lotura hibridoak funtsezko zeregina izango duela espero da etorkizuneko HBM aurrerapenetan, batez ere 16-Hi edo 20-Hi geruza baino gehiagoko DRAM piletan.
5. **Gailu optikoak batera paketatzen dira (CPO):** Datuen transmisio eta energia-eraginkortasun handiagoaren eskaria gero eta handiagoa denez, interkonexio optikoko teknologiak arreta handia piztu du. Gailu optikoak batera paketatzen dira (CPO) S/I banda-zabalera hobetzeko eta energia-kontsumoa murrizteko irtenbide gakoa bihurtzen ari dira. Transmisio elektriko tradizionalarekin alderatuta, komunikazio optikoak hainbat abantaila eskaintzen ditu, besteak beste, seinalearen ahultze txikiagoa distantzia luzeetan, diafonia-sentsibilitate txikiagoa eta banda-zabalera nabarmen handiagoa. Abantaila hauek CPO aukera aproposa bihurtzen dute datu-intentsiboak diren eta energia-eraginkorrak diren HPC sistemetarako.
**Jarraitu beharreko merkatu nagusiak:**
2.5D eta 3D ontziratze-teknologien garapena bultzatzen duen merkatu nagusia, zalantzarik gabe, errendimendu handiko konputazioaren (HPC) sektorea da. Ontziratze-metodo aurreratu hauek funtsezkoak dira Moore-ren Legearen mugak gainditzeko, transistore, memoria eta interkonexio gehiago ahalbidetuz pakete bakar batean. Txipen deskonposizioak prozesu-nodoen erabilera optimoa ere ahalbidetzen du bloke funtzional desberdinen artean, hala nola S/I blokeak prozesatzeko blokeetatik bereiziz, eraginkortasuna are gehiago hobetuz.
Errendimendu handiko konputazioaz (HPC) gain, beste merkatu batzuek ere hazkundea lortzea espero da ontziratze-teknologia aurreratuen adopzioaren bidez. 5G eta 6G sektoreetan, ontziratze-antenak eta txip-irtenbide aurreratuenak bezalako berrikuntzek moldatuko dute haririk gabeko sarbide-sareen (RAN) arkitekturen etorkizuna. Ibilgailu autonomoek ere onura izango dute, teknologia hauek sentsore-multzoen eta konputazio-unitateen integrazioa onartzen baitute datu kopuru handiak prozesatzeko, segurtasuna, fidagarritasuna, trinkotasuna, energia- eta kudeaketa termikoa eta kostu-eraginkortasuna bermatuz.
Kontsumo-elektronika (smartphone-ak, erloju adimendunak, AR/VR gailuak, ordenagailuak eta lan-estazioak barne) gero eta gehiago zentratzen da datu gehiago espazio txikiagoetan prozesatzera, kostuari garrantzi handiagoa eman arren. Erdieroale aurreratuen ontziratzeak funtsezko zeregina izango du joera honetan, nahiz eta ontziratze-metodoak HPC-n erabiltzen direnetatik desberdinak izan daitezkeen.
Argitaratze data: 2024ko urriaren 7a