Упакоўка 2.5D супраць 3D

Ключавыя вывады

• Тэхналогіі ўпакоўкі паўправаднікоў 2.5D і 3D маюць вырашальнае значэнне для прадукцыйнасці электронных прылад. Абодва рашэнні прапануюць павышаную прадукцыйнасць, памяншэнне памеру і павышэнне энергаэфектыўнасці ў рознай ступені.
• Упакоўка 2.5D з’яўляецца выгаднай для камбінавання розных кампанентаў і памяншэння займаемай плошчы. Ён падыходзіць для прымянення ў высокапрадукцыйных вылічэннях і паскаральніках штучнага інтэлекту.
• 3D-ўпакоўка забяспечвае беспрэцэдэнтную інтэграцыю, эфектыўнае рассейванне цяпла і паменшаную даўжыню злучэнняў, што робіць яе ідэальнай для высокапрадукцыйных прыкладанняў.

У імклівым свеце паўправадніковых тэхналогій упакоўка адыгрывае вырашальную ролю ў вызначэнні прадукцыйнасці, памеру і энергаэфектыўнасці электронных прылад. Дзве вядомыя тэхналогіі ўпакоўкі, 2,5D і 3D ўпакоўка, сталі вядомымі рашэннямі. Кожны прапануе унікальныя перавагі і праблемы, што робіць іх важнымі меркаваннямі для вытворцаў і дызайнераў паўправаднікоў.

Мы вывучым адрозненні і прымяненне 2,5D і 3D упакоўкі і тое, як яны зрабілі рэвалюцыю ў паўправадніковым свеце.

Разуменне ўпакоўкі 2.5D

Упакоўка 2.5D, таксама вядомая як тэхналогія інтэрпазера 2.5D , з’яўляецца прамежкавым этапам паміж традыцыйнай упакоўкай 2D і паўнавартаснай упакоўкай 3D. У 2,5D-ўпакоўцы некалькі паўправадніковых плашчакоў , як правіла, з розных тэхналагічных працэсаў, размяшчаюцца побач на крамянёвай пракладцы. Інтэрпазер дзейнічае як мост, які злучае асобныя плашкі і забяспечвае высакахуткасны інтэрфейс сувязі. Такое размяшчэнне забяспечвае большую гібкасць пры камбінаванні розных функцый у адным пакеце.

Самая распаўсюджаная тэхналогія інтэграцыі 2.5D прадугледжвае спалучэнне крамянёвага інтэрпазера з TSV . У гэтай канфігурацыі чып звычайна падключаецца да інтэрпазера з дапамогай тэхналогіі MicroBump. Крамянёвая падкладка, якая служыць прамежкавым элементам, злучана з падкладкай праз злучэнні Bump. Паверхня крамянёвай падкладкі злучана паміж сабой з дапамогай правадоў пласта пераразмеркавання (RDL) , у той час як TSV дзейнічаюць як каналы для электрычных злучэнняў паміж верхняй і ніжняй паверхнямі крамянёвай падкладкі.

Такая форма інтэграцыі 2,5D добра падыходзіць для сцэнарыяў, калі памер чыпа адносна вялікі і існуе патрабаванне высокай шчыльнасці кантактаў. Як правіла, чып усталёўваецца на крамянёвую падкладку ў канфігурацыі FlipChip .

Перавагі ўпакоўкі 2.5D

1. Палепшаная прадукцыйнасць: упакоўка 2.5D дазваляе інтэграваць разнастайныя кампаненты, такія як працэсары, памяць і датчыкі, у адным пакеце. Гэта блізкасць прыводзіць да памяншэння даўжыні міжзлучэнняў, што прыводзіць да паляпшэння цэласнасці сігналу і меншай затрымкі.
2. Памяншэнне памеру: укладваючы штампы на інтэрпазер, упакоўка 2,5D памяншае агульны след упакоўкі (у параўнанні з 2D), што робіць яе ідэальнай для меншых і тонкіх прылад.
3. Палепшаная энергаэфектыўнасць: карацейшыя міжзлучэнні і аптымізаванае размяшчэнне мікрасхем у 2,5D-ўпакоўцы прыводзяць да зніжэння энергаспажывання, што робіць яго прыдатным для прылад, якія працуюць ад батарэі.

Прымяненне ўпакоўкі 2.5D

Упакоўка 2.5D знайшла прымяненне ў розных галінах, уключаючы высокапрадукцыйныя вылічэнні, цэнтры апрацоўкі дадзеных і сеткавае абсталяванне. Ён асабліва добра падыходзіць для паскаральнікаў штучнага інтэлекту (AI), дзе некалькі тыпаў чыпаў павінны эфектыўна працаваць разам.

Разуменне 3D-упакоўкі

3D-ўпакоўка выводзіць інтэграцыю на новы ўзровень, накладваючы некалькі паўправадніковых плашчакоў адзін на аднаго, ствараючы трохмерную структуру. Такі падыход павышае агульную прадукцыйнасць і функцыянальнасць пакета. Гэта прыводзіць да яшчэ больш кароткіх міжзлучэнняў і памяншэння памеру пакета. Аднак па меры таго, як мікрасхемы паглыбляюцца ў вобласць сапраўдных 3D-IC, дзе лагічныя мікрасхемы або мікрасхемы памяці накладваюцца адна на адну, праектаванне, вытворчасць і, у канчатковым рахунку, працаздольнасць і працэсы тэсціравання становяцца значна больш складанымі і складанымі.

Свет 3D-упакоўкі прапануе розныя падыходы для задавальнення розных патрабаванняў. Ёсць упакоўка «True 3D», у якой пласціны складана складзеныя адна на адну для максімальнай інтэграцыі. Існуе таксама іншая катэгорыя » 3D інтэграцыі сістэмы на чыпе (SoC) ,» якая можа ўключаць такія функцыі, як задні ўзровень размеркавання электраэнергіі або размяшчэнне пласцін памяці адна на адной. Нарэшце, «3D-сістэма ва ўпакоўцы (SiP)» прадугледжвае крок кантактаў каля 700 мікрон і ўключае ў сябе разгорнутую ўпакоўку на ўзроўні пласцін.

Кожны з гэтых падыходаў задаволены канкрэтнымі тэхналагічнымі патрэбамі і праблемамі ў галіне 3D-ўпакоўкі.

Перавагі 3D-упакоўкі

1. Неперасягненая інтэграцыя: 3D-ўпакоўка дазваляе максімальна кампактна інтэграваць шырокі спектр кампанентаў і функцыянальных магчымасцей, што робіць магчымым стварэнне вельмі складаных сістэм у кампактным формаў-фактары.
2. Палепшанае рассейванне цяпла: вертыкальнае размяшчэнне плашчакоў у 3D-упакоўцы забяспечвае эфектыўнае рассейванне цяпла, вырашаючы цеплавыя праблемы, звязаныя з высокапрадукцыйнымі вылічэннямі.
3. Паменшаная даўжыня міжзлучэнняў: 3D-упакоўка дадаткова памяншае даўжыню міжзлучэнняў (больш за 2,5D), мінімізуючы затрымкі сігналу і энергаспажыванне.

Вельмі прыкметная перавага тэхналогіі 3D-упакоўкі — скарачэнне адлегласцей. У складзенай 3D-структуры адлегласці паміж рознымі кампанентамі становяцца прыблізна на 0,7 ад таго, што было б у 2D-аналагі. Гэта памяншэнне адлегласці непасрэдна ўплывае на спажыванне электраэнергіі ў праводнай частцы сістэмы, паколькі прыводзіць да памяншэння ёмістасці. Такім чынам, энергаспажыванне цяпер прыкладна ў 0,7 раза большае, чым было ў канфігурацыі 2D.

Прыкладанні для ўпакоўкі 3D

3D-ўпакоўка набірае абароты ў прыкладаннях, дзе вельмі важная прадукцыйнасць і мініяцюрызацыя. Ён звычайна выкарыстоўваецца ў перадавых тэхналогіях памяці, такіх як памяць з высокай прапускной здольнасцю (HBM) і перадавыя працэсары для смартфонаў высокага класа, гульнявых кансоляў і спецыялізаваных вылічэнняў.

Параўнанне ўпакоўкі 2.5D і 3D

Упакоўка 2.5D IC супраць 3D IC: параўнальная табліца

Аспект	Упакоўка 2.5D IC	Упакоўка 3D IC
Тэхналагічны ўзровень	Прамежкавае значэнне паміж 2D і 3D	Самы прасунуты і кампактны
Die Кампазіцыя	Бок аб бок на крамянёвай пракладцы	Складаюцца адзін на аднаго
Даўжыня злучэнняў	Паменшаны ў параўнанні з 2D	Нават карацей, чым 2.5D
Скарачэнне следу	Менш за 2D	Найменшы след
Энергаэфектыўнасць	Палепшана ў параўнанні з 2D	Самы эфектыўны
Складанасць	Менш складаны, чым 3D	Больш складаная канструкцыя, патрабуе вырабу і выпрабаванняў
Цеплааддача	Больш эфектыўнае рассейванне цяпла ў параўнанні з 2D	Найлепшая цеплааддача
Будучыя перспектывы	Тып пераходнай тэхналогіі з захаваннем актуальнасці	Рост распаўсюджанасці і суіснавання з 2.5D
Магчымасці гетэрагеннай інтэграцыі	Абмежаваны	Патэнцыял для значных пераваг у спецыялізаваных праграмах

Хаця як 2,5D, так і 3D-упакоўка даюць значныя перавагі, яны не з’яўляюцца ўзаемавыключальнымі, і іх прыдатнасць залежыць ад канкрэтных патрабаванняў прыкладання. 2.5D-упакоўка — гэта прыступка да 3D-упакоўкі, баланс паміж прадукцыйнасцю і складанасцю. Яго часта выбіраюць, калі патрабуецца ўмераны ўзровень інтэграцыі або пры пераходзе ад традыцыйнай 2D-упакоўкі да больш дасканалых тэхналогій.

З іншага боку, 3D-ўпакоўка ідэальна падыходзіць для прыкладанняў, якія патрабуюць перадавой прадукцыйнасці, кампактнасці і энергаэфектыўнасці. 3D-інтэграцыя, калі гэта магчыма, заўсёды будзе больш эфектыўнай ва ўсіх абмеркаваных спосабах у параўнанні з 2.5D, толькі з дадатковай складанасцю. Па меры сталення тэхналогіі мы можам чакаць, што 3D-упакоўка стане больш распаўсюджанай у розных галінах. 3D-упакоўка не заменіць 2,5D-упакоўку, а хутчэй дапоўніць яе. Верагодна, у будучыні мы ўбачым экасістэму, у якой чыплеты можна будзе змешваць і спалучаць у пакеты 2.5D разам з сапраўднымі 3D-канфігурацыямі для розных прыкладанняў.

Акрамя таго, гетэрагеннасць мае патэнцыял для значных пераваг у інтэграцыі 3D. Гетэрагенныя тэхналагічныя архітэктуры, такія як спалучэнне фатоннай інтэгральнай схемы (IC) з электроннай IC, могуць атрымаць вялікую карысць ад 3D-інтэграцыі. У такіх інтэграцыях дасягненне шматлікіх узаемасувязяў, неабходных без істотных ахвяр у магутнасці або прадукцыйнасці, можа быць недасяжным любымі іншымі спосабамі.

Выкарыстоўвайце магутнасць 2.5D і 3D упакоўкі з Cadence

Гатовы выкарыстаць магутнасць 2,5D і 3D упакоўкі для сваіх паўправадніковых канструкцый? Зрабіце наступны крок з Allegro X Advanced Package Designer і ператварыце сваё бачанне ў рэальнасць. Даведайцеся больш у нашым артыкуле і даведайцеся, як Allegro X можа зрабіць рэвалюцыю ў вашых паўправадніковых праектах.

Вядучыя пастаўшчыкі электронікі спадзяюцца на прадукцыю WWPCB для аптымізацыі магутнасці, прасторы і патрэбаў у энергіі для шырокага спектру прымянення на рынку. Каб даведацца больш аб нашых інавацыйных рашэннях, звярніцеся да нашай каманды экспертаў .