最新资讯风向标

三星公布新2.5D封装技术,电气工程专家认为仍存缺陷

2022-05-06 23:47 作者: 来源: 本站 浏览: 18次 字号:

摘要:   上周四,韩国半导体巨头三星宣布,其下一代 2。5D 封装技术 I-Cube4 即将上市,该技术提升了逻辑器件和内存之间的通信效率,集成 1 颗逻辑芯片和 4 颗高带宽内存(HBM)。   另外,该技术还在保持性能的前提下,将中介层(Interposer)...

  上周四,韩国半导体巨头三星宣布,其下一代 2。5D 封装技术 I-Cube4 即将上市,该技术提升了逻辑器件和内存之间的通信效率,集成 1 颗逻辑芯片和 4 颗高带宽内存(HBM)。

  另外,该技术还在保持性能的前提下,将中介层(Interposer)做得比纸还薄,厚度仅有 100μm,节省了芯片空间。

  加拿大电气工程技术专家阿德里安・吉本斯(Adrian Gibbons)对 I-Cube4 作了较为详细的解读。

  一、高性能计算需求不断提升,封装设计难度提高

  在过去的几年中,高性能计算(HPC)领域的需求一直在稳定增长,ML(机器学习)在 5G 边缘的应用更是加大了这一需求。

  过去的几年,在 3D NAND 等器件中,2。5D 和 3D 芯片堆叠正在逐步取代传统 IC 封装设计。

  据阿德里安介绍,相比传统的封装技术,2。5D 封装技术具备三项关键优势,分别是较低的芯片空间(footprint efficiency)、优秀的热管理和更快的运行速度。

  当下,在超算、数据中心等领域,CPU、GPU 的内核数量不断增加,热管理的难度也在不断提升。

  三星的新型 I-Cube4 封装技术包含 4 个 HBM 和 1 个逻辑芯片,通过异构集成,提升了逻辑和内存之间的访问速度与电源效率,并能够应用于高性能计算、AI、5G、云等多种应用。

▲ 中介层可堆叠实现高带宽内存接口(来源:Bo Pu)

  二、三星控制中介层厚度,降低互连

  中介层是多个芯片模块或电路板传递电信号的管道,也是插口或接头之间的电信号接口。

  一般来说,随着芯片复杂度的提升,硅底中介层也会越来越厚,但 I-Cube4 的中介层厚度仅有 100μm,提升了产品性能。

  据阿德里安介绍,I-Cube4 的 2。5D 封装技术降低了空间占用和功率损耗,也使互连较小,加强了产品的热管理。

  另外,HBM 信道中的电信号完整性也是一个关键参数。通过将基准眼图掩模应用到电信号的眼图(Eye masks)上,可确定实际电路的传输质量,是评估信号完整度的最佳方式之一。

  所以三星的研究人员采用该方法比较了两种不同的图层拓扑(layer topologies),以评估最佳性能,还将两种不同结构下的走线(trace)宽度和各走线之间的距离进行了比较。

▲ 眼图的 6 毫米走线 毫米走线(右)(来源:Bo Pu)

  通过研究,三星研究人员发现,两种结构在 3µ;m 处的性能相似,是其走线W 的布线原则。这是因为在 PCB 设计中,走线之间会产生干扰,应保证线间距足够大。当线 倍线% 的电场不互相干扰,这种布线W 原则。

  最后,三星还针对 I-Cube4 开发了无模具架构(mold-free structure),通过预筛选测试,在制造过程中找出缺陷产品,从而有效地提升成品率。另外,这也减少了封装步骤,节省了成本并缩短了周转时间。