Το μέλλον των υπολογιστών: 3D chip stacking

Εργαστήριο προηγμένης συσκευασίας A * STAR και Applied Materials στη Σιγκαπούρη

Σε λίγες εβδομάδες, η Intel θα κυκλοφορήσει το Ivy Bridge, τα πρώτα εξαρτήματα 22nm μαζικής παραγωγής, και το πιο σημαντικό είναι το πρώτο που χρησιμοποίησε τρισδιάστατα τρισδιάστατα τρισδιάστατα FinFET 3D. Αυτές οι CPU θα είναι απίστευτα γρήγορες και θα χρησιμοποιούν πολύ λίγη ισχύ, αλλά τελικά είναι μια ακόμη τελευταία προσπάθεια για να αποσπάσετε λίγο περισσότερη ζωή από ένα υλικό και μια διαδικασία που θα χτυπήσει σύντομα έναν τοίχο . Ο υπολογιστής εξακολουθεί να είναι κυρίως μονόκλωνο. ρίχνοντας περισσότερα τρανζίστορ και περισσότερους πυρήνες σε ένα πρόβλημα θα σας οδηγήσει μόνο μέχρι τώρα.



Ευτυχώς, υπάρχει μια άλλη τεχνολογία ωρίμανσης που θα πρέπει να παρέχει μια πολύ απαραίτητη μίσθωση ζωής στη βιομηχανία πυριτίου: στοίβαγμα τσιπ ή για να δώσει την επίσημη ονομασία της, συσκευασία τσιπ 3D σε επίπεδο γκοφρέτας. Η στοίβαξη τσιπ είναι ακριβώς αυτό που ακούγεται: Παίρνετε ένα ολοκληρωμένο τσιπ υπολογιστή (DRAM, ας πούμε) και, στη συνέχεια, το τοποθετείτε πάνω από ένα άλλο τσιπ (CPU). Ως αποτέλεσμα, τώρα έχουν δύο μάρκες που απέχουν εκατοστά σε μια πλακέτα κυκλώματος λιγότερο από ένα χιλιοστό χώρια. Αυτό μειώνει την κατανάλωση ενέργειας (η μετάδοση δεδομένων μέσω καλωδίων χαλκού είναι ακατάστατη δουλειά) και επίσης βελτιώνει το εύρος ζώνης κατά ένα τεράστιο ποσό.

Μηχανή εφαρμοσμένων υλικών στο εργαστήριο της ΣιγκαπούρηςΠροφανώς, ωστόσο, δεν μπορείτε απλά να πάρετε ένα τσιπ DRAM και να το χτυπήσετε πάνω από έναν επεξεργαστή. Οι μάρκες πρέπει να σχεδιαστούν με γνώμονα τη στοίβαξη των τσιπ και χρειάζεται εξειδικευμένα μηχανήματα για να ευθυγραμμιστούν και να τα τοποθετηθούν. Για το σκοπό αυτό, Εφαρμοσμένα Υλικά - η εταιρεία που κατασκευάζει όλες τις μηχανές που χρησιμοποιεί η Intel , TSMC, Samsung, GloFo και κάθε άλλος κατασκευαστής ημιαγωγών - και το Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής (IME) της A * STAR ανακοίνωσαν το άνοιγμα εργαστηρίου τρισδιάστατης συσκευασίας τσιπ στη Σιγκαπούρη . Χτισμένο με συνδυασμένη επένδυση άνω των 100 εκατομμυρίων δολαρίων, το Κέντρο Αριστείας στην Προηγμένη Συσκευασία διαθέτει ένα καθαρό δωμάτιο 14.000 τετραγωνικών ποδιών που περιέχει μια πλήρη γραμμή παραγωγής 300 χιλιοστών και εργαλεία συσκευασίας 3D που είναι μοναδικά για το A * STAR. Ωστόσο, το Κέντρο δεν είναι εμπορικό φαβορί: Είναι πραγματικά σχεδιασμένο ως εγκατάσταση για άλλες εταιρείες, όπως η TSMC ή η Samsung, να έρθουν και να πειραματιστούν με τρισδιάστατες συσκευασίες. Όσον αφορά τα Εφαρμοσμένα Υλικά, φυσικά, αυτός είναι ένας εξαιρετικός τρόπος επίδειξης και πώλησης των μηχανημάτων του.



Bump + RDL + TSV chip stacking (Transposer παρακάτω)Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι στοίβαξης μαρκών, οι οποίοι θα είναι διαθέσιμοι στο νέο ερευνητικό κέντρο. Η πιο βασική τεχνική (Bump + RDL) περιλαμβάνει τη στοίβαξη δύο μαρκών μεταξύ τους και στη συνέχεια τη σύνδεσή τους και των δύο σε ένα flip chip στο κάτω μέρος της στοίβας. οι μάρκες είναι φυσικά κοντά, κάτι που είναι ένα καλό βήμα προς τα εμπρός, αλλά δεν μπορούν να επικοινωνούν απευθείας μεταξύ τους. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ήδη σε ορισμένα SoC για την τοποθέτηση του DRAM στην κορυφή της CPU. Η δεύτερη τεχνική, η οποία είναι επίσης η πιο περίπλοκη, ονομάζεται μέσω-πυριτίου μέσω (TSV, απεικονίζεται δεξιά). Με το TSV, κάθετα κανάλια χαλκού είναι ενσωματωμένα σε κάθε μήτρα, έτσι ώστε όταν τοποθετούνται το ένα πάνω στο άλλο, τα TSV συνδέουν τα τσιπ μεταξύ τους. Αυτή είναι η τεχνική που θα χρησιμοποιήσουν οι IBM και 3M στοίβα εκατοντάδες μνήμη πεθαίνει μαζί για να φτιάξετε DRAM υπερ-πυκνότητας. Μέχρι στιγμής, το TSV έχει χρησιμοποιηθεί μόνο σε αισθητήρες CMOS κάμερας, αλλά η υιοθέτηση θα αυξηθεί τα επόμενα χρόνια καθώς η τεχνολογία ωριμάζει.



Η τρίτη τεχνική, η οποία δεν είναι τεχνικά στοίβαγμα, αλλά εξακολουθεί να μετρά ως «προηγμένη συσκευασία», χρησιμοποιεί ένα transposer πυριτίου (απεικονίζεται παραπάνω, κάτω από τα στοιβαγμένα τσιπ). Ένα transposer είναι ουσιαστικά ένα κομμάτι πυριτίου που λειτουργεί σαν «μίνι μητρική πλακέτα», συνδέοντας δύο ή περισσότερα τσιπ μαζί (αν θυμάστε ψωμί από τις μέρες σας ως εκκολαπτόμενος ηλεκτρονικός μηχανικός, είναι το ίδιο πράγμα, αλλά σε πολύ μικρότερη κλίμακα). Το πλεονέκτημα αυτής της τεχνικής είναι ότι μπορείτε να αποκομίσετε τα οφέλη της μικρότερης καλωδίωσης (υψηλότερο εύρος ζώνης, χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας), αλλά τα συστατικά τσιπ δεν χρειάζεται να αλλάξουν καθόλου. Τα τρανζίστορ αναμένεται να χρησιμοποιηθούν σε επερχόμενες κάρτες γραφικών πολλαπλών GPU Nvidia και AMD.

Θεωρητικά, δεν υπάρχει σχεδόν κανένα όριο για το πόσες μήτρες μπορούν να στοιβάζονται με αυτόν τον τρόπο. Τα Εφαρμοσμένα Υλικά, το Micron και η Samsung υποστηρίζουν την ιδέα ενός DIMM οκτώ επιπέδων, αλλά σε μια συνέντευξη, το Applied Materials μας λέει ότι πρέπει να είναι δυνατά περισσότερα επίπεδα. Ο μόνος πραγματικός περιορισμός είναι η παραγωγή θερμότητας και η απαγωγή, η οποία θα περιορίσει τον αριθμό των CPU που μπορείτε να έχετε σε μια στοίβα, αλλά δεν υπάρχει κανένας λόγος ότι ένα ολόκληρο SoC - CPU, DRAM, NAND flash, ραδιόφωνα, IC διαχείρισης ισχύος και GPU - δεν μπορούσε να ενσωματωθεί σε ένα μόνο μέσω πυριτίου μέσω τσιπ. Σύμφωνα με τα Εφαρμοσμένα Υλικά, αυτό θα επέτρεπε πακέτα που είναι περίπου 35% μικρότερα, καταναλώνουν 50% λιγότερη ισχύ και θα αποδίδουν σημαντικά ταχύτερα - επιθυμητά χαρακτηριστικά όταν πρόκειται για smartphone και tablet. Προχωρώντας προς τα εμπρός, το TSV είναι πιθανό να κυριαρχήσει σε οποιονδήποτε χώρο που δίνει εξαιρετική απόδοση στην ισχύ, όπως το κινητό και ο διακομιστής.

Οφέλη της στοίβας τσιπ TSV



Τέλος, η στοίβαξη chip λειτουργεί προφανώς σε συνέργεια με τα 3D FinFET της Intel - αν και περίεργα δεν υπάρχει ένδειξη TSV στον οδικό χάρτη της Intel, ενώ το TSMC είναι παντού. Ίσως το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι οι νέες διαδικασίες παραγωγής και συσκευασίας χρειάζονται πολύ χρόνο για να ξεκινήσουν: Χρειάστηκαν 10 χρόνια στην Intel για να εξαλειφθεί η μαζική παραγωγή FinFETs, και επίσης, η στοίβα των chip έχει χαρακτηριστεί ως το επόμενο μεγάλο πράγμα για σχεδόν όσο καιρό. Το Εφαρμοσμένο Υλικό και το νέο εργαστήριο συσκευασίας 3D του IME είναι σίγουρα ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση, αλλά μην περιμένετε ότι ο επόμενος επιτραπέζιος επεξεργαστής σας θα έχει στοίβα το DRAM. είμαστε ακόμα δύο χρόνια τουλάχιστον.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com