К эволюции методов корпусирования

К эволюции методов корпусирования

Выпуск 19(6743) от 30 сентября 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

В прошлом выпуске мы начали публикацию статьи специалистов корпорации SK Hynix (Инчхон, Республика Корея). В ней описываются перспективные методики корпусирования все более миниатюрных и тонких полупроводниковых приборов, призванные обеспечить создание устройств с высокой производительностью и низким энергопотреблением. В этом номере размещается завершение этой статьи.


Балансировка мощности и выработки тепла

В дополнение к инновационной технологии TSV, позволяющей увеличить емкость, существует необходимость в обеспечении возможности создания быстродействующих кристаллов и в решениях на основе гетерогенной интеграции (Hybrid Bonding Solution, см. «Пояснения») схем памяти, которые могут максимизировать характеристики продуктов памяти в системе. Также необходимы новые решения корпусирования, позволяющие решить проблемы тепловыделения, вызванную увеличением мощности ИС ЗУ и ограничениями по толщине, возникающими из-за увеличения числа этажируемых кристаллов памяти. Одним из решений является технология корпусирования на уровне пластины с разветвлением (FO WLP, см. «Пояснения»). Эта технология позволяет переместить контактные площадки устройств ввода/вывода кристалла в его внешнюю область с использованием технологии перемонтажа разводки на уровне пластины. FO WLP в качестве перспективной технологии корпусирования в настоящее время активно применяется к ИС, отличным от ИС ЗУ – ​таким как прикладные процессоры (APs) и ИС управления режимом электропитания (PMICs). Благодаря технологии FO WLP толщина корпуса/модуля может быть уменьшена за счет использования технологии перераспределения слоев (RDL) для замены подложки. Сейчас идет активное изучение применения технологии FO WLP к продуктам памяти, поскольку это может улучшить эффект рассеивания тепла.

Пояснения:

Решение на основе гетерогенной интеграции (Hybrid Bonding Solution) – ​способ реализации различных типов (гетерогенных) устройств в одном корпусе/модуле

Корпусирование на уровне пластины с разветвлением (Fan-Out Wafer-Level Package, FO WLP) – ​корпусирование на уровне пластины с разветвлением, один из видов компромисса между корпусированием на уровне кристалла и корпусированием на уровне пластины. Полупроводниковая пластина режется на кристаллы и отдельные кристаллы ИС встраиваются в новую «искусственную» пластину. В полученной встраиваемой структуре между отдельными кристаллами образуется достаточно места, что позволяет формировать разветвленный слой перераспределения. Уникальное свой-ство FO WLP заключается в том, что в одном WLP можно интегрировать более одного кристалла – ​за счет этажирования. Также можно рассматривать FO WLP как технологию, относящуюся к процессу формирования терминала с шариковыми выводами для внешнего подключения кристалла с расширенными возможностями во внешней области. Благодаря устранению необходимости в подложке для печатных плат можно реализовывать более тонкие корпуса/модули, а стоимость подложек для печатных плат получает потенциал уменьшения. Поскольку этот метод облегчает объединение разнородных микросхем в горизонтальном направлении путем перераспределения, он может быть использован в многофункциональных и высокопроизводительных системах памяти.

Кроме того, для решения проблемы технического ограничения масштабирования и бюджета мощности микросхем памяти активно изучается интеграция с гетерогенными кристаллами ИС, отличными от ИС ЗУ. Такая интеграция может быть реализована в различных формах корпусов/модулей с помощью технологии разветвления (fan-out), которая не только повышает производительность ИС ЗУ, но и обеспечивает возможность расширения за счет новых приложений (рис. 4).

Технология разветвления может быть объединена с различными технологиями корпусирования, включая проволочный монтаж, технологии TSV, перераспределения и формирования столбиковых выводов, и может быть реализована в виде модуля ИС ЗУ различных форм. Это ключевая технология для реализации структуры FO WLP, пригодной для вертикального этажирования, поскольку кристаллы памяти требуют достаточной емкости. Обеспечение электрических характеристик и качества проводки является ключевым фактором, поскольку для продуктов памяти на основе технологии FO WLP необходимо вертикальное подключение разветвленной RDL-разводки от устройств ввода/вывода нескольких этажированных кристаллов – ​в дополнение к общей технологии RDL с разветвлением (рис. 5).


Трансформация корпусирования как фактор роста

Ряд проведенных исследований показал, что приборы, реализованные по технологии 3D этажирования с использованием технологии TSV и технологии разветвления, как ожидается, продемонстрируют в обозримой перспективе ежегодные темпы роста примерно на 20 % и 15 % соответственно. Как следует из этого, можно утверждать, что эти технологии являются характерными для области перспективных технологий корпусирования. Как технологии TSV, так и технологии FO WLP развиваются в направлении разрешения различных ограничений современных ИС ЗУ. В прошлом технология корпусирования в значительной степени способствовала повышению добавленной стоимости схем памяти. Учитывая все вышеизложенное, специалисты корпорации SK Hynix намерены продолжать трансформировать и специализировать перспективные технологии корпусирования для каждого типа схем памяти и продуктов с их использованием, обеспечивая реализацию все большего числа инноваций, активно реагируя на требования рынка.


Ho-Young Son. Advanced Packaging Technologies Overcoming the Memory System Performance and Capacity Limitation. EE Times, 07.21.2021 https://www.eetimes.com/advanced-packaging-technologies-overcoming-the-memory-system-performance-and


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.