Hotline Layanan
Based on XY plane extension Teknologi pengemasan canggih
Bidang XY di sini merujuk pada wafer atau bidang XY dari chip. Fitur khas dari jenis kemasan ini adalah tidak adanya lubang TSV (Through-Silicon Vein). Teknologi atau cara perluasan sinyal terutama diimplementasikan melalui lapisan RDL (Residual Disconnect). Biasanya tidak ada substrat. Kabel RDL terpasang pada badan silikon chip atau pada cetakan tambahan. Karena produk akhir yang dikemas tidak memiliki substrat, kemasan seperti ini relatif tipis dan saat ini banyak digunakan pada smartphone.
1.FOWLP
Sebelum munculnya teknologi WLP, langkah-langkah proses pengemasan tradisional sebagian besar dilakukan setelah pemotongan dan pengirisian die. Wafer pertama-tama dipotong dan diiris, kemudian dikemas ke dalam berbagai bentuk.
WLP muncul sekitar tahun 2000. Ada dua jenis: Fan-in (in-in) dan Fan-out (out-out). Pengemasan tingkat wafer WLP berbeda dari pengemasan tradisional. Dalam proses pengemasan, sebagian besar prosesnya adalah mengoperasikan wafer, yaitu, pengemasan keseluruhan (Packaging) dilakukan pada wafer, dan setelah pengemasan selesai, wafer dipotong menjadi beberapa bagian. Karena dipotong menjadi beberapa bagian setelah pengemasan selesai, ukuran chip yang dikemas hampir sama dengan ukuran chip tanpa kemasan, sehingga disebut juga CSP (Chip Scale Package) atau WLCSP (Wafer Level Chip Scale Packaging). Jenis pengemasan ini sesuai dengan tren pasar produk elektronik konsumen yang ringan, kecil, pendek, dan tipis. Kapasitansi dan induktansi parasitiknya relatif kecil, dan memiliki keunggulan biaya rendah dan pembuangan panas yang baik.Pada awalnya, WLP sebagian besar mengadopsi tipe Fan-in, yang dapat disebut Fan-in WLP atau FIWLP. Ini terutama digunakan pada chip dengan area yang lebih kecil dan jumlah pin yang lebih sedikit.
As IC technology improves, the chip area shrinks, and the chip area cannot accommodate enough pins. Therefore, the Fan-Out WLP packaging form, also known as FOWLP, is derived, which makes full use of RDL for connections outside the chip area to obtain more pins.
Dalam FOWLP, karena RDL dan Bump akan diarahkan ke bagian tepi chip kosong, wafer chip kosong perlu dipotong dan disegmentasi terlebih dahulu, kemudian chip kosong independen dikonfigurasi ulang ke dalam proses wafer. Berdasarkan hal ini, melalui pemrosesan batch dan interkoneksi pengkabelan metalisasi, paket akhir dibentuk. Proses enkapsulasi FOWLP ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
FOWLP didukung oleh banyak perusahaan, dan setiap perusahaan memiliki metode penamaan yang berbeda. Gambar di bawah ini menunjukkan FOWLP yang disediakan oleh perusahaan-perusahaan besar.
Baik menggunakan Fan-in maupun Fan-out, koneksi antara kemasan tingkat wafer WLP dan PCB berbentuk flip chip. Sisi aktif chip menghadap ke bawah ke arah papan sirkuit tercetak, yang dapat mencapai jalur listrik terpendek, yang juga memastikan kecepatan lebih tinggi dan efek parasitik yang lebih rendah. Di sisi lain, karena penggunaan pengemasan batch, seluruh wafer dapat dikemas sekaligus, dan pengurangan biaya merupakan pendorong lain untuk kemasan tingkat wafer. 2.INFOInFO (Integrated Fan-out) adalah teknologi pengemasan FOWLP canggih yang dikembangkan oleh TSMC pada tahun 2017. Ini merupakan integrasi dari proses FOWLP dan dapat dipahami sebagai integrasi dari beberapa proses Fan-Out chip, sementara FOWLP berfokus pada proses pengemasan Fan-Out itu sendiri. InFO memberikan ruang untuk integrasi beberapa chip dan dapat diterapkan pada pengemasan chip frekuensi radio dan nirkabel, pengemasan chip prosesor dan baseband, prosesor grafis, dan chip jaringan. Gambar di bawah ini adalah diagram perbandingan FIWLP, FOWLP, dan InFO.
Prosesor iPhone Apple pada tahun-tahun awal diproduksi oleh Samsung, tetapi TSMC telah menerima pesanan untuk dua generasi prosesor iPhone, dimulai dengan Apple A11. Salah satu kuncinya adalah teknologi pengemasan baru TSMC, InFO, yang memungkinkan chip untuk dihubungkan secara langsung, mengurangi ketebalan dan membebaskan ruang berharga untuk baterai atau komponen lainnya.
Apple mulai menggunakan kemasan InFO dengan iPhone 7 dan akan terus menggunakannya. iPhone 8, iPhone X, dan merek ponsel lainnya di masa mendatang juga akan mulai menggunakan teknologi ini. Bergabungnya Apple dan TSMC telah mengubah status aplikasi teknologi FOWLP dan akan memungkinkan pasar untuk secara bertahap menerima dan menerapkan teknologi kemasan FOWLP (InFO) secara luas. 3.FOPLPFOPLP (Fan-out Panel Level Package) pengemasan tingkat panel mengambil ide dan teknologi dari FOWLP, tetapi menggunakan panel yang lebih besar, sehingga dapat memproduksi massal produk yang dikemas beberapa kali lebih besar daripada chip wafer silikon 300 mm. Teknologi FOPLP merupakan perluasan dari teknologi FOWLP. Teknologi ini melakukan proses Fan-Out pada papan pembawa persegi yang lebih besar, sehingga disebut teknologi pengemasan FOPLP. Papan pembawa panel dapat berupa papan pembawa PCB atau papan pembawa kaca untuk panel LCD. Saat ini, FOPLP menggunakan papan pembawa PCB 24-18 inci (610-457 mm), yang luasnya sekitar 4 kali lipat dari wafer silikon 300 mm. Oleh karena itu, dapat dianggap sebagai proses tunggal yang dapat memproduksi massal produk pengemasan canggih yang ukurannya 4 kali lipat dari wafer silikon 300 mm. Seperti proses FOWLP, teknologi FOPLP dapat mengintegrasikan proses front-end dan back-end pengemasan. Hal ini dapat dianggap sebagai proses pengemasan satu kali, sehingga dapat secara signifikan mengurangi biaya produksi dan material. Gambar di bawah menunjukkan perbandingan antara FOWLP dan FOPLP.
Dibandingkan dengan interposer silikon, wafer silikon EMIB lebih kecil, lebih fleksibel, dan lebih ekonomis. Teknologi pengemasan EMIB dapat mengemas CPU, IO, GPU, dan bahkan FPGA, AI, dan chip lainnya secara bersamaan sesuai kebutuhan. Teknologi ini dapat mengemas chip dengan proses 10nm, 14nm, 22nm, dan proses berbeda lainnya menjadi satu chip untuk memenuhi kebutuhan bisnis yang fleksibel.
Melalui EMIB, platform KBL-G mengintegrasikan prosesor Intel Core dan GPU AMD Radeon RX Vega M. Platform ini menggabungkan kemampuan komputasi yang kuat dari prosesor Intel dengan kemampuan grafis yang unggul dari GPU AMD, serta memiliki pengalaman pendinginan yang sangat baik. Chip ini telah mencetak sejarah dan membawa pengalaman produk ke level yang baru.
Berdasarkan perpanjangan sumbu Z Teknologi pengemasan canggih
Teknologi pengemasan canggih berbasis ekstensi sumbu Z terutama menggunakan TSV untuk ekstensi sinyal dan interkoneksi. TSV dapat dibagi menjadi TSV 2.5D dan TSV 3D. Melalui teknologi TSV, beberapa chip dapat ditumpuk dan dihubungkan secara vertikal.
In 3D TSV technology, chips are very close to each other, so there will be less delay. In addition, the shortened interconnect length can reduce related parasitic effects, allowing the device to run at higher frequencies, which translates into performance improvements and greater cost reductions. TSV technology is a key technology for three-dimensional packaging. Research institutions including semiconductor integrated manufacturers, integrated circuit manufacturing foundries, packaging foundries, emerging technology developers, universities and research institutes, and technology alliances have conducted various research and development on TSV processes. In addition, readers need to note that although advanced packaging technology based on Z-axis extension mainly performs signal extension and interconnection through TSV, RDL is also indispensable. For example, if the TSVs of the upper and lower chips cannot be aligned, local interconnection through RDL is required. 5.CoWoSCoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) adalah teknologi pengemasan 2.5D yang diluncurkan oleh TSMC. CoWoS mengemas chip ke papan adaptor silikon (interposer), menggunakan pengkabelan kepadatan tinggi pada papan adaptor silikon untuk interkoneksi, dan kemudian memasangnya pada substrat pengemasan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
TSMC began mass production of CoWoS in 2012. Through this technology, multiple chips are packaged together and interconnected through high-density Silicon Interposer, achieving the effects of small package size, high performance, low power consumption, and fewer pins.
Teknologi CoWoS digunakan secara luas. Nvidia GP100 dan chip Google TPU2.0 di balik AlphaGo yang mengalahkan Ke Jie semuanya menggunakan teknologi CoWoS. Kecerdasan buatan (AI) juga memiliki kontribusi CoWoS. Saat ini, CoWoS telah mendapat dukungan dari produsen chip kelas atas seperti NVIDIA, AMD, Google, XilinX, dan Huawei HiSilicon.
6.HBMHBM (High-Bandwidth Memory) adalah memori bandwidth tinggi, yang terutama ditujukan untuk pasar kartu grafis kelas atas. HBM menggunakan teknologi 3D TSV dan 2.5D TSV untuk menumpuk beberapa chip memori bersama-sama melalui 3D TSV, dan menggunakan teknologi 2.5D TSV untuk menghubungkan chip memori yang ditumpuk dan GPU pada papan pembawa. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram skematik teknologi HBM.
Teknologi pengemasan Co-EMIB dapat memberikan kinerja yang setara dengan chip tunggal. Kunci untuk mencapai teknologi ini adalah teknologi interkoneksi omnidirectional ODI (Omni-Directional Interconnect). ODI memiliki dua jenis yang berbeda. Selain koneksi tipe elevator yang menghubungkan lapisan yang berbeda, terdapat juga jembatan penghubung yang menghubungkan struktur tiga dimensi yang berbeda, serta mezzanine di antara lapisan, memungkinkan kombinasi chip yang berbeda memiliki fleksibilitas yang sangat tinggi. Teknologi pengemasan ODI memungkinkan chip untuk mencapai interkoneksi horizontal dan vertikal.
Co-EMIB menggunakan metode pengemasan 3D + 2D baru untuk mengubah pola pikir desain chip dari teka-teki datar di masa lalu menjadi susunan blok. Oleh karena itu, selain arsitektur komputasi baru yang revolusioner seperti komputasi kuantum, CO-EMIB dapat dikatakan sebagai praktik terbaik dalam memelihara dan melanjutkan arsitektur dan ekosistem komputasi yang ada.11.SoIC
SoIC, juga dikenal sebagai TSMC-SoIC, adalah teknologi baru yang diusulkan oleh TSMC - System-on-Integrated-Chips. Teknologi SoIC TSMC diharapkan akan diproduksi secara massal pada tahun 2021. Apa sebenarnya SoIC itu? SoIC adalah teknologi tumpukan multi-chip inovatif yang dapat mengintegrasikan proses pada tingkat wafer di bawah 10 nanometer. Fitur paling khas dari teknologi ini adalah struktur pengikatan tanpa bump, yang menghasilkan kepadatan integrasi yang lebih tinggi dan kinerja operasional yang lebih baik. SoIC mencakup dua bentuk teknis: CoW (Chip-on-wafer) dan WoW (Wafer-on-wafer). Dari deskripsi TSMC, SoIC adalah teknologi pengikatan langsung (Bonding) WoW wafer ke wafer atau CoW chip ke wafer, yang termasuk dalam teknologi Front-End 3D (FE 3D), sedangkan InFO dan CoWoS yang disebutkan sebelumnya termasuk dalam teknologi Back-End 3D (BE 3D). TSMC dan Siemens EDA (Mentor) bekerja sama dalam teknologi SoIC dan meluncurkan alat desain dan verifikasi terkait. Gambar di bawah ini adalah perbandingan integrasi 3D IC dan SoIC.
Meringkaskan Teknologi pengemasan canggihDalam artikel ini, kami menjelaskan 12 teknologi pengemasan canggih yang paling umum digunakan saat ini. Tabel berikut adalah perbandingan horizontal dari teknologi pengemasan canggih yang umum digunakan tersebut.
From the comparison, we can see that the emergence and rapid development of advanced packaging mainly occurred in the past 10 years. Its integration technology mainly includes 2D, 2.5D, 3D, 3D+2D, 3D+2.5D. The functional density also includes low, medium, high and extremely high. The application fields include It covers 5G, AI, wearable devices, mobile devices, high-performance servers, high-performance computing, high-performance graphics cards and other fields. The main application manufacturers include well-known chip manufacturers such as TSMC, Intel, and SAMSUNG, which also reflects the trend of integration of advanced packaging and chip manufacturing.
Kesimpulannya, mari kita rangkum: tujuan dari kemasan canggih adalah:
Meningkatkan kepadatan fungsional, memperpendek panjang interkoneksi, meningkatkan kinerja sistem, dan mengurangi konsumsi daya secara keseluruhan.
Pengemasan canggih juga menghadirkan persyaratan baru untuk perangkat lunak EDA. Perangkat lunak EDA perlu mendukung desain FIWLP, FOWLP, 2.5DTSV dan 3D TSV, serta desain multi-substrat. Karena interposer silikon dan substrat pengemasan (Substrat) sering diintegrasikan bersama dalam suatu produk, perusahaan EDA besar telah meluncurkan perangkat lunak baru untuk mendukung desain dan verifikasi pengemasan canggih, termasuk Synopsys, Cadence, dan Siemens EDA (Mentor) yang aktif terlibat.
The figure below shows a screenshot of the advanced packaging design of Siemens EDA XPD tool. The design includes 3D TSV and 2.5D TSV design, Interposer, Substrate, FlipChip, Microbump, BGA and other elements, which are detailed and accurately reflected in the EDA tool. For detailed design methods of advanced packaging, please refer to the new book "Microsystems Based on SiP Technology" to be published in the near future.
Desain kemasan canggih yang umum (tangkapan layar desain Siemens EDA XPD)
Disclaimer: This article is reproduced from "SiP and Advanced Packaging Technology", which supports the protection of intellectual property rights. Please indicate the original source and author of the reprint. If there is any infringement, please contact us to delete it.
Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li
QQ: 332496225 Manajer Qiu
Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen




粤公网安备44030002007346号