Yarimo'tkazgichli qadoqlash an'anaviy 1D PCB dizaynlaridan plastinka darajasida ilg'or 3D gibrid bog'lanishgacha rivojlandi. Ushbu yutuq yuqori energiya samaradorligini saqlab qolgan holda, 1000 Gb/s gacha bo'lgan o'tkazish qobiliyatiga ega bo'lgan bitta raqamli mikron diapazonida o'zaro bog'lanish oralig'ini yaratish imkonini beradi. Ilg'or yarimo'tkazgichli qadoqlash texnologiyalarining markazida 2,5D qadoqlash (bu yerda komponentlar oraliq qatlamda yonma-yon joylashtiriladi) va 3D qadoqlash (faol chiplarni vertikal ravishda joylashtirishni o'z ichiga oladi) mavjud. Ushbu texnologiyalar HPC tizimlarining kelajagi uchun juda muhimdir.
2.5D qadoqlash texnologiyasi turli xil oraliq qatlam materiallarini o'z ichiga oladi, ularning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega. To'liq passiv kremniy plitalari va mahalliylashtirilgan kremniy ko'priklarini o'z ichiga olgan kremniy (Si) oraliq qatlamlari eng yaxshi sim o'tkazish imkoniyatlarini taqdim etishi bilan mashhur bo'lib, ularni yuqori samarali hisoblash uchun ideal qiladi. Biroq, ular materiallar va ishlab chiqarish jihatidan qimmatga tushadi va qadoqlash sohasida cheklovlarga duch keladi. Ushbu muammolarni yumshatish uchun mahalliylashtirilgan kremniy ko'priklaridan foydalanish ortib bormoqda, bunda maydon cheklovlarini bartaraf etish bilan birga nozik funksionallik muhim bo'lgan kremniy strategik jihatdan qo'llaniladi.
Ventilyatorli quyma plastmassalardan foydalanadigan organik oraliq qatlamlar kremniyga nisbatan tejamkorroq alternativ hisoblanadi. Ularning dielektrik o'tkazuvchanligi pastroq, bu esa paketdagi RC kechikishini kamaytiradi. Ushbu afzalliklarga qaramay, organik oraliq qatlamlar kremniy asosidagi qadoqlash bilan bir xil darajadagi o'zaro bog'liqlik xususiyatlarini kamaytirishga erisha olmaydi, bu esa ularning yuqori samarali hisoblash dasturlarida qo'llanilishini cheklaydi.
Shisha vositachi qatlamlari, ayniqsa Intelning yaqinda shisha asosidagi sinov avtomobillari qadoqlashini ishga tushirganidan so'ng, katta qiziqish uyg'otdi. Shisha bir qator afzalliklarga ega, masalan, sozlanishi issiqlik kengayish koeffitsienti (CTE), yuqori o'lchamli barqarorlik, silliq va tekis yuzalar va panel ishlab chiqarishni qo'llab-quvvatlash qobiliyati, bu esa uni kremniy bilan taqqoslanadigan sim o'tkazish qobiliyatiga ega vositachi qatlamlar uchun istiqbolli nomzodga aylantiradi. Biroq, texnik qiyinchiliklardan tashqari, shisha vositachi qatlamlarining asosiy kamchiligi - bu yetuk bo'lmagan ekotizim va hozirgi kunda keng ko'lamli ishlab chiqarish quvvatining yo'qligi. Ekotizim yetuklashib, ishlab chiqarish imkoniyatlari yaxshilanishi bilan yarimo'tkazgichli qadoqlashda shisha asosidagi texnologiyalar yanada o'sishi va qo'llanilishini ko'rishi mumkin.
3D qadoqlash texnologiyasi nuqtai nazaridan, Cu-Cu bo'rttirmasiz gibrid bog'lash yetakchi innovatsion texnologiyaga aylanib bormoqda. Ushbu ilg'or texnika dielektrik materiallarni (masalan, SiO2) ko'milgan metallar (Cu) bilan birlashtirish orqali doimiy o'zaro bog'liqlikka erishadi. Cu-Cu gibrid bog'lash 10 mikrondan past masofalarga, odatda bitta raqamli mikron oralig'ida erisha oladi, bu esa bo'rttirma oralig'i taxminan 40-50 mikron bo'lgan an'anaviy mikro-bo'rttirma texnologiyasiga nisbatan sezilarli yaxshilanishni anglatadi. Gibrid bog'lashning afzalliklari orasida I/O ning oshishi, o'tkazish qobiliyatining oshishi, 3D vertikal stackingning yaxshilanishi, energiya samaradorligining yaxshilanishi va pastki plomba yo'qligi sababli parazit ta'sirining kamayishi va issiqlik qarshiligi kiradi. Biroq, bu texnologiyani ishlab chiqarish murakkab va yuqori xarajatlarga ega.
2.5D va 3D qadoqlash texnologiyalari turli xil qadoqlash texnikalarini qamrab oladi. 2.5D qadoqlashda, oraliq qatlam materiallarini tanlashga qarab, yuqoridagi rasmda ko'rsatilgandek, uni kremniy asosidagi, organik asosli va shisha asosidagi oraliq qatlamlarga ajratish mumkin. 3D qadoqlashda mikro-bump texnologiyasini ishlab chiqish oraliq o'lchamlarini kamaytirishga qaratilgan, ammo bugungi kunda gibrid bog'lash texnologiyasini (to'g'ridan-to'g'ri Cu-Cu ulanish usuli) qo'llash orqali bitta xonali oraliq o'lchamlariga erishish mumkin, bu esa sohada sezilarli yutuqlarni ko'rsatadi.
**Kuzatilishi kerak bo'lgan asosiy texnologik tendentsiyalar:**
1. **Kattaroq vositachi qatlam maydonlari:** IDTechEx ilgari kremniy vositachi qatlamlarining 3 barobar kattalikdagi retikula o'lchami chegarasidan oshib ketishi qiyinligi sababli, 2,5D kremniy ko'prigi eritmalari tez orada HPC chiplarini qadoqlash uchun asosiy tanlov sifatida kremniy vositachi qatlamlarini almashtirishini bashorat qilgan edi. TSMC NVIDIA va Google va Amazon kabi boshqa yetakchi HPC ishlab chiqaruvchilari uchun 2,5D kremniy vositachi qatlamlarining yirik yetkazib beruvchisi bo'lib, kompaniya yaqinda o'zining birinchi avlod CoWoS_L ni 3,5 barobar kattalikdagi retikula o'lchamiga ega ommaviy ishlab chiqarishni e'lon qildi. IDTechEx ushbu tendentsiya davom etishini kutmoqda va asosiy o'yinchilarni qamrab oluvchi hisobotida keyingi yutuqlar muhokama qilinadi.
2. **Panel darajasidagi qadoqlash:** 2024-yilgi Tayvan xalqaro yarimo'tkazgichlar ko'rgazmasida ta'kidlanganidek, panel darajasidagi qadoqlash muhim yo'nalishga aylandi. Ushbu qadoqlash usuli kattaroq oraliq qatlamlardan foydalanish imkonini beradi va bir vaqtning o'zida ko'proq paketlar ishlab chiqarish orqali xarajatlarni kamaytirishga yordam beradi. Salohiyatiga qaramay, deformatsiyani boshqarish kabi muammolar hali ham hal qilinishi kerak. Uning tobora ommalashib borayotgani kattaroq, tejamkorroq oraliq qatlamlarga bo'lgan talabning ortib borayotganini aks ettiradi.
3. **Shisha vositachi qatlamlari:** Shisha kremniy bilan taqqoslanadigan nozik simlarni ulash uchun kuchli nomzod material sifatida paydo bo'lmoqda, bu esa sozlanishi mumkin bo'lgan CTE va yuqori ishonchlilik kabi qo'shimcha afzalliklarga ega. Shisha vositachi qatlamlari panel darajasidagi qadoqlash bilan ham mos keladi, bu esa yuqori zichlikdagi simlarni boshqarishni osonlashtiradigan xarajatlar bilan ulash imkoniyatini beradi, bu esa uni kelajakdagi qadoqlash texnologiyalari uchun istiqbolli yechimga aylantiradi.
4. **HBM gibrid bog'lanishi:** 3D mis-mis (Cu-Cu) gibrid bog'lanishi chiplar o'rtasida ultra nozik vertikal o'zaro bog'liqliklarga erishish uchun asosiy texnologiya hisoblanadi. Ushbu texnologiya turli xil yuqori darajadagi server mahsulotlarida, jumladan, SRAM va protsessorlar uchun AMD EPYC, shuningdek, CPU/GPU bloklarini I/O matritsasi ustiga joylashtirish uchun MI300 seriyasida qo'llanilgan. Gibrid bog'lanish kelajakdagi HBM taraqqiyotida, ayniqsa 16-Hi yoki 20-Hi qatlamlaridan oshgan DRAM steklari uchun muhim rol o'ynashi kutilmoqda.
5. **Birgalikda qadoqlangan optik qurilmalar (CPO):** Yuqori ma'lumotlar o'tkazuvchanligi va energiya samaradorligiga bo'lgan talabning ortishi bilan optik o'zaro bog'lanish texnologiyasi katta e'tiborni tortdi. Birgalikda qadoqlangan optik qurilmalar (CPO) kirish/chiqish o'tkazuvchanligini oshirish va energiya sarfini kamaytirish uchun asosiy yechimga aylanmoqda. An'anaviy elektr uzatish bilan taqqoslaganda, optik aloqa bir qator afzalliklarni taklif etadi, jumladan, uzoq masofalarda signalning pasayishi, o'zaro ta'sir sezgirligining pasayishi va o'tkazuvchanlik qobiliyatining sezilarli darajada oshishi. Bu afzalliklar CPOni ma'lumotlarni ko'p sarflaydigan, energiya tejaydigan HPC tizimlari uchun ideal tanlovga aylantiradi.
**Kuzatilishi kerak bo'lgan asosiy bozorlar:**
2.5D va 3D qadoqlash texnologiyalarini rivojlantirishga turtki bo'lgan asosiy bozor, shubhasiz, yuqori samarali hisoblash (HPC) sektoridir. Ushbu ilg'or qadoqlash usullari Mur qonunining cheklovlarini yengib o'tish, bitta paket ichida ko'proq tranzistorlar, xotira va o'zaro bog'liqlikni ta'minlash uchun juda muhimdir. Chiplarning parchalanishi, shuningdek, turli funktsional bloklar orasidagi jarayon tugunlaridan optimal foydalanish imkonini beradi, masalan, I/O bloklarini ishlov berish bloklaridan ajratish, samaradorlikni yanada oshirish.
Yuqori samarali hisoblash (HPC) dan tashqari, boshqa bozorlar ham ilg'or qadoqlash texnologiyalarini joriy etish orqali o'sishga erishishi kutilmoqda. 5G va 6G sohalarida qadoqlash antennalari va zamonaviy chip yechimlari kabi innovatsiyalar simsiz ulanish tarmog'i (RAN) arxitekturasining kelajagini shakllantiradi. Avtonom transport vositalari ham foyda ko'radi, chunki bu texnologiyalar xavfsizlik, ishonchlilik, ixchamlik, quvvat va issiqlikni boshqarish va iqtisodiy samaradorlikni ta'minlab, katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash uchun sensorlar to'plamlari va hisoblash bloklarini integratsiyalashni qo'llab-quvvatlaydi.
Iste'molchi elektronikasi (shu jumladan smartfonlar, aqlli soatlar, AR/VR qurilmalari, kompyuterlar va ish stantsiyalari) narxga ko'proq e'tibor qaratganiga qaramay, kichikroq joylarda ko'proq ma'lumotlarni qayta ishlashga tobora ko'proq e'tibor qaratmoqda. Ilg'or yarimo'tkazgichli qadoqlash bu tendentsiyada muhim rol o'ynaydi, garchi qadoqlash usullari HPCda qo'llaniladiganlardan farq qilishi mumkin.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 7-oktabr