Тенденции в области технологии стеклянных подложек или стеклянных сердечников

Что касается технологии стеклянной подложки или стеклянного сердечника, за последние шесть месяцев появилось две важные коммерческой информации.

Так называемое стеклянное ядро, где находится стекло?

Сначала проведите простую популяризацию науки: кусок кубика нужно упаковать после его создания. С одной стороны, эта работа заключается в том, чтобы сделать кристалл, а внешний мир может быть электрически и сигнально связан, ведь чипу необходимо взаимодействовать с внешним миром; С другой стороны, пакет также обеспечивает стабильную рабочую среду для чипа. По крайней мере, что-то вроде чипа ЦП следует держать в руке, никогда не позволяйте руке напрямую касаться устройства внутри кристалла.

Поэтому, когда розничный чип ЦП находится в руке, мы видим верхнюю крышку и зеленую подложку внизу (следующие подложки указаны на английском языке).

С первых лет двухрядного корпуса штыря DIP до поверхностного монтажа, корпуса BGA, переворота чипа (перевернутого чипа) технология упаковки также претерпела несколько поколений изменений. До сих пор, с появлением «усовершенствованной упаковки», представленной упаковкой 2,5D/3D, технология упаковки стала более сложной.

Можно резюмировать, что направлением технологии упаковки всегда была реализация все более плотных межсоединений, то есть большая пропускная способность внутренних кристаллов и внешних соединений. Это должно стать основной движущей силой прогресса в области упаковочных технологий. Появление 2,5D-упаковки связано не только с ограничением размера сетки одного кристалла, но и с тем, что подложка упаковки трудно удовлетворить интенсивные потребности во взаимном соединении нескольких кристаллов.

Вместо этого рассмотрите возможность добавления промежуточного слоя — слоя между кристаллом и подложкой. Этот промежуточный преобразователь может иметь более плотную проводку и межсоединение, а эффективность связи между кристаллом и кристаллом повышается.

Имея такую ​​основу, мы можем начать говорить о том, что такое технология стеклянного ядра. Samtec, производитель электронных решений для подключения, в прошлом году провел презентацию технологии стеклянных сердечников. На диаграмме ниже показано, где можно применить этот метод. Среди них больше беспокоит стеклянный интерпозер — то есть часть интерпозера в расширенном пакете 2.5D заменена на стеклянный.

Кажется, что в контексте зарубежных научных исследований и коммерческих дискуссий о стеклянных сердечниках, хотя все говорят о стеклянной подложке, на самом деле это указывает на стеклянный интерпозер.

В докладе Технологического института Джорджии и IMAP о подложках со стеклянным сердечником профессор Сваминатан указал на применение технологии в гетерогенных архитектурах и указал на стеклянный промежуточный элемент. Классификация представлена ​​на рисунке выше.

2.5D используется не только в качестве промежуточной среды для соединения между кристаллами, но и в 3D-приложениях без TSV существует также так называемое «3D Glass Embedding» — уложенное вертикально. Однако из 2,5D-пакета стекла, сравнивая две колонки с кремниевым и органическим растворами, нетрудно обнаружить, что стеклянный интерпозер здесь не только играет роль интерпозера, он также существует в качестве подложки пакета (обратите внимание, что он на один уровень меньше, чем два других типа решений).

С этой точки зрения роли стеклянного интерпозера и подложки кажутся перекрывающимися; Однако, когда он выступает в роли подложки, он также отвечает требованиям более высокой плотности межсоединения.

Однако согласно технической информации, опубликованной Intel, в качестве подложки в основном используется подложка со стеклянным сердечником, которую они готовят для коммерческого использования, как показано на рисунке выше. Подложка из стеклянного сердечника здесь используется для частичной замены более ранней органической подложки — то есть мы часто можем видеть материал печатной платы под чипом после упаковки.

Когда AnandTech представила эту технологию в прошлом году, также было четко упомянуто, что она еще не является заменой 2.5D-упаковочных решений, таких как CoWoS/EMIB. Другими словами, подложка со стеклянным сердечником еще не должна существовать в качестве кремниевого мостика и кремниевого переходника, обычных в 2,5D-корпусах.

Кроме того, стоит отметить, что если вы внимательно посмотрите на этот PPT Intel, вы обнаружите, что так называемая подложка со стеклянным сердечником представляет собой не всю подложку из стекла (поэтому ее называют стеклянным сердечником), а материал сердцевины подложка стеклянная. RDL (уровень перераспределения) расположен с обеих сторон.

Одним из преимуществ замены подложки на стеклянный сердечник является то, что это обеспечивает более плотные соединения. Данные, предоставленные Intel, заключаются в том, что их решение обеспечивает шаг TGV (сквозные стеклянные переходные отверстия, аналогичные TSV) 75 мкм, что позволяет обеспечить более гибкую маршрутизацию сигнала или меньшее количество слоев RDL.

Но на самом деле читатели, которые обеспокоены усовершенствованной 2,5D-упаковкой, должны знать, что 75 мкм недостаточно даже для схем кремниевого моста 2,5D (таких как EMIB), не говоря уже о 3D-гибридном соединении и промежутках уже <10 мкм. Таким образом, подложка со стеклянным сердечником здесь действительно существует в качестве замены органической подложки для повышения плотности межсоединений.

Тем не менее, похоже, что Intel намерена сделать подложку со стеклянным сердечником дополняющей другие технологии упаковки, например, некоторые решения для микросхем требуют более высокой пропускной способности, чем традиционная разводка подложки, но не требуют такой же высокой плотности соединений, как упаковка EMIB, поэтому стеклянный сердечник Подложку можно выбрать.

Посмотрите на боковой профиль посередине. Помимо верхнего и нижнего слоев RDL, средним является TGV.

Стекло ТГВ через отверстие

Стоит отметить, что для TGV через стекло Samtec считает, что толщина «золотой зоны» составляет около 200 мкм, но если вы выберете другой тип стекла, толщина подложки может составлять от 40 до 20 мкм. Intel также упомянула, что соотношение сторон TGV более преувеличено, чем у традиционных решений, когда речь идет о технологии подложки со стеклянным сердечником (позже будет упомянуто, что толщина стеклянного сердечника составляет 1 мм, соотношение сторон 20:1, подходит для искусственного интеллекта и центров обработки данных). .

Настоящая ценность стеклянного ядра заключается в самом материале. Во-первых, шероховатость поверхности аналогична кремниевой, что позволяет создать на ней тонкий слой РДЛ. Во-вторых, коэффициент теплового расширения (КТР) также хорош, и подложка может сохранять относительное соответствие матрице, когда материал деформируется и изменяется. Модуль Юнга, также известный как модуль упругости, придает необходимую жесткость. Влагопоглощение такое же, как у силикона. Теплопроводность – это, по сути, наличие теплоизоляционных материалов.

Есть некоторые преимущества у смежных применений, таких как герметичная упаковка, где лазерная сварка может выполняться при комнатной температуре без необходимости использования высоких температур. Существуют также системы передачи сигналов на основе света, и стекло имеет более естественные преимущества.

Ранее Intel сообщала, что механические и электрические свойства стекла лучше, в том числе более высокая устойчивость к высоким температурам во время упаковки по сравнению с органической подложкой, что позволяет добиться меньшего коробления и деформации. Он более плоский, поэтому его проще упаковывать и литографировать. Сам TGV имеет лучшие электрические характеристики, такие как низкие потери, и обеспечивает более чистую маршрутизацию сигнала и подачу питания - передача сигнала 448G может быть достигнута без необходимости оптического соединения; Конечно, более низкие потери также означают большую экономию энергии.