Introduzione

Intel è un leader globale nel settore dei semiconduttori e dell'innovazione, impegnato a promuovere l'innovazione e i progressi in tecnologie quali l'intelligenza artificiale, il 5G e il calcolo ad alte prestazioni, nonché a potenziare il mondo interconnesso intelligente. 56 anni fa, uno dei fondatori di Intel, Gordon Moore, propose la Legge di Moore, che fino ad oggi ha guidato lo sviluppo del settore dei circuiti integrati. Nel campo del packaging avanzato, Intel rimane un leader tecnologico, introducendo in modo creativo tecnologie avanzate di packaging e interconnessione come EMIB, Foveros, Co-EMIB e ODI, continuando a portare avanti la tecnologia. Oggi abbiamo l'opportunità di entrare in contatto con Johanna Swan, direttrice della ricerca sugli imballaggi e delle soluzioni di sistema presso Intel, per avviare comunicazioni e scambi approfonditi sulla tecnologia di imballaggio avanzata e per conoscere gli sviluppi all'avanguardia nel packaging avanzato. Nel campo dei personal computer, Intel è senza dubbio l'azienda più creativa. Intel Inside è penetrato profondamente nel cuore delle persone. Dal Pentium al Core, passando per i3, i5, i7 e i9, ogni prodotto offre alle persone un'esperienza completamente nuova, facendo avanzare continuamente il mondo digitale.

L’era dell’eterogeneità è arrivata. Intel ha liberato nuova creatività e quali nuove tecnologie e prodotti porterà nel mondo? Ascoltiamo la voce di Intel.

Suny Li 

Innanzitutto, vorremmo chiedere al Direttore Swan di parlare del piano di ricerca e sviluppo di Intel e degli ultimi risultati della ricerca nel campo della tecnologia di packaging avanzata.

Giovanna Cigno 

Certo, prima vorrei condividere con tutti la roadmap di Intel per la tecnologia di packaging avanzata. L'asse X nel grafico rappresenta l'efficienza energetica, l'asse Y rappresenta la densità di interconnessione e l'asse Z dimostra la scalabilità della nostra tecnologia.

Dal packaging standard al bridge di interconnessione multi-chip incorporato (EMIB), nel package vengono inclusi più chip e il passo tra i dossi sta diventando più piccolo, diminuendo da 100um a 55-36um.

Successivamente, Intel mira a ottenere bump pitch inferiori a 10um. Cosa significa ottenere un bump pitch inferiore a 10 micrometri? Questo ci porta alla tecnologia Hybrid Bonding di Intel.

All'ECTC di quest'anno, Intel ha presentato un documento sulla tecnologia Hybrid Bonding, un metodo per ottenere interconnessioni più dense tra chip impilati e consentire fattori di forma più piccoli. La tecnologia sul lato sinistro del diagramma, nota come Foveros, ha un passo di 50 micrometri, con circa 400 rilievi per millimetro quadrato. Per il futuro, Intel punta a ridurre il bump pitch a circa 10 micrometri e a raggiungere 10,000 bump per millimetro quadrato.

La tecnologia Hybrid Bonding consente più interconnessioni tra i chip, con conseguente capacità inferiore, potenza ridotta per canale e una direzione verso la fornitura di prodotti superiori.

Il diagramma seguente mette a confronto la tradizionale tecnologia di bump bonding con la tecnologia di bonding ibrido. La tecnologia del bonding ibrido richiede nuovi metodi di produzione, manipolazione, pulizia e test. I vantaggi della tecnologia Hybrid Bonding includono una maggiore capacità di trasporto di corrente, passi scalabili inferiori a 1 micron e prestazioni termiche migliorate.

Dal diagramma possiamo vedere che nella tradizionale tecnologia bump bonding sono presenti pilastri in rame con saldatura tra i due chip. Sono fissati insieme mediante saldatura a riflusso e poi riempiti con underfill.

La tecnologia Hybrid Bonding, invece, è diversa dal tradizionale bump bonding. Non presenta protuberanze prominenti. La superficie dielettrica appositamente realizzata è molto liscia, infatti presenta anche una leggera rientranza. I due trucioli vengono attaccati insieme a temperatura ambiente e quindi elevati a temperatura per la ricottura. A questo punto, il rame si espande e si lega saldamente insieme, formando una connessione elettrica.

La tecnologia Hybrid Bonding consente una riduzione del passo di interconnessione al di sotto di 10 micrometri, ottenendo una maggiore capacità di trasporto di corrente, una densità di interconnessione in rame più densa e migliori prestazioni termiche rispetto al riempimento insufficiente. Naturalmente, la tecnologia Hybrid Bonding richiede nuovi metodi di produzione, pulizia e test.

Ora, perché un campo più piccolo è più attraente? Intel si sta spostando verso un approccio di progettazione chiplet, in cui i SoC vengono scomposti in GPU, CPU e chip IO, che vengono poi integrati in un unico pacchetto utilizzando la tecnologia SiP. Inoltre, attraverso la tecnologia chiplet, i blocchi più piccoli hanno IP individuali e possono essere riutilizzati. Questa è un'ottima tecnica che consente di personalizzare i prodotti in base alle specifiche esigenze del cliente.

La tecnologia chiplet ha rivoluzionato le interconnessioni chip-to-chip, poiché un numero maggiore di connessioni chip-to-chip richiede una maggiore densità di interconnessione. Ciò ha portato ad un passaggio dal tradizionale bump bonding al bonding ibrido.

Inoltre, dobbiamo affrontare un’altra sfida su come assemblare insieme questi chip mantenendo il processo di produzione alla stessa velocità. Con più chip da posizionare, possiamo elaborarli abbastanza velocemente posizionando solo un chip alla volta? La soluzione sta nell’assemblaggio batch, che noi chiamiamo tecnologia di autoassemblaggio.

Intel sta collaborando attivamente con il CEA-LETI, il Laboratorio per l'elettronica e la tecnologia dell'informazione della Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica, per ricercare il posizionamento di più chip in un'unica fase del processo. Ciò comporta un posizionamento deterministico e rapido, nonché la raccolta e il posizionamento di più fiches.

Durante il processo di autoassemblaggio, i chip hanno la capacità di ripristinarsi al loro stato energetico più basso. Avvicinandoli abbastanza, si assembleranno autonomamente e si posizioneranno nella configurazione di minima energia. Si tratta di un meccanismo di autoassemblaggio oggetto di ricerca da parte di Intel in collaborazione con CEA-LETI.

Abbiamo già incorporato le tecnologie di incollaggio ibrido e di autoassemblaggio nella nostra tabella di marcia per la tecnologia di imballaggio avanzata.