Geïntegreerde schaal en dimensie

Home columnist Dagelijks hoogtepunt Geïntegreerde schaal en dimensie

2022-04-02 1395

01 Schaal van integratie

Schaal, algemeen begrepen alsGrootte, De gemeten lengte,De voorgeschreven limieten,Het kan worden uitgebreid naar normen en statuten.In dit artikel verwijst schaal naar de grootte of omvang van het beschreven object.volgensAnalyseer de integratieschaal van klein naar groot. Laten we beginnen met het kleinste elementaire deeltje!

1. fundamenteel deeltje

De bekende wereld van de mensheid bestaat uit 61 soorten elementaire deeltjes.

61 soorten elementaire deeltjes worden onderverdeeld in quarks, leptons en bosons. (boson) Drie categorieën.

Van hen zijn alleen het elektron, het foton en het neutrino stabiele deeltjes die in de natuur voorkomen en die op de macroscopische wereld kunnen inwerken. De beroemde quark, opgesloten in samengestelde deeltjes zoals protonen en neutronen, kan niet worden vrijgelaten voor leven.

elektron (lepton): Het elektron is het meest bekende en meest gebruikte basisdeeltje door de mens. Tegenwoordig draaien moderne wetenschap en technologie voornamelijk om elektronica. Zonder elektronica zou de hele wereld stagneren. (lepton): Het elektron is het meest bekende en meest gebruikte basisdeeltje door de mens. Tegenwoordig draaien moderne wetenschap en technologie voornamelijk om elektronica. Zonder elektronica zou de hele wereld stagneren.

foton (Boson): Fotonen werden al eerder toegepast dan elektronen, en dat al sinds de oudheid. Tegenwoordig zijn fotonen onmisbaar in het dagelijks leven en in de nieuwste wetenschappelijke disciplines.

neutrino (lepton): Neutrino's zijn moeilijk te detecteren, daarom worden ze mysterieuze deeltjes genoemd. Hoewel ze momenteel niet veel worden gebruikt, worden ze beschouwd als een soort deeltje met een groot potentieel. Ze zijn extreem snel, bijna de lichtsnelheid, en kunnen ongehinderd door alle objecten heen bewegen. Ze kunnen in de toekomst worden gebruikt voor neutrinocommunicatie, stratumscanning en andere gebieden.

En die basisdeeltjes die niet zelfstandig in de natuur kunnen bestaan, kunnen niet rechtstreeks met de macrowereld omgaan en zijn dus niet praktisch. Bovendien hebben ze veel minder invloed op de mens dan elektronen, fotonen en neutrino's.

2、atoom

Wij schalen op naar atomen.

Van de 118 bekende elementen zijn er 92 afkomstig uit de natuur; de overige elementen worden kunstmatig geproduceerd. De kleinste eenheid die een element vertegenwoordigt, wordt een atoom genoemd, en verschillende atomen vormen verschillende stoffen.

De structuur van een atoom bestaat uit een kern en elektronen die eromheen bewegen. De kern beslaat slechts een honderd miljardste van het atoomvolume. Het atoomvolume wordt dus bepaald door de extranucleaire elektronen.

Er is een golf-deeltjedualiteit van elektronen. Het heeft geen vaste baan zoals de beweging van macroscopische objecten. Het is onmogelijk te voorspellen waar het op een bepaald moment in de extranucleaire ruimte zal verschijnen. We kennen alleen de waarschijnlijkheid dat het ergens zal verschijnen. Net als een negatief geladen wolk rond de kern, wordt het een "elektronenwolk" genoemd.

Neem bijvoorbeeld silicium, het meest gebruikte element in onze halfgeleiders. Er bevinden zich 14 elektronen buiten de kern van silicium, waaronder 2 elektronen in de eerste laag, 8 elektronen in de tweede laag en 4 valentie-elektronen in de buitenste laag.

Er zijn geen duidelijke vrije elektronen in het kristal. De vier buitenste elektronen van het siliciumatoom zijn niet zo actief als de geleider, en ook niet zo sterk verbonden als de isolator. Hun activiteit bevindt zich tussen de geleider en de isolator en ze hebben halfgeleidereigenschappen. Silicium kan elektriciteit geleiden, maar de geleidbaarheid is minder goed dan die van metaal en neemt toe met de temperatuur.

De atomaire schaal, de buitenste laag van een atoom, heeft geen precieze definitie. De straal van een atoom wordt meestal gemeten aan de hand van de gemiddelde kernafstand tussen aangrenzende atomen. Dus, wat is de afstand tussen siliciumatomen in een siliciumkristal?

De meest basale geometrische eenheid van een kristal wordt een eenheidscel genoemd. Een siliciumkristal is een kubus met een zijde van 0.543 nm. Neem één zijde van de siliciumatoomcel als vlak, en de siliciumatomen zijn gerangschikt zoals weergegeven in de volgende afbeelding. De minimale afstand tussen de siliciumatomen in dit vlak is 0.384 nm en de breedte van de rangschikking van drie siliciumatomen is 1.152 nm.

Hoeveel siliciumatomen zitten er in een kubieke nanometer?

In de eenheidscel van een vlakgecentreerde kubus die is samengesteld uit siliciumatomen, bevindt zich in elk van de acht hoekpunten en zes vlakken één siliciumatoom. Verder bevinden zich vier siliciumatomen op 1/4 van de vier ruimtelijke diagonalen. Het gemiddelde aantal atomen in elke silicium-eenheidscel is 8 (8 × 1/8 + 6 × 1/2 + 4 = 8).

De lengte van de eenheidscelzijde van silicium is a (roosterconstante), en a = a = 5.4305? (0.543 nm) bij 300 K K.

8 ÷（0.5433）=49.97≈50，Dat wil zeggen dat het aantal siliciumatomen in 1 nm 50 is, en hetzelfde resultaat kan worden verkregen door de dichtheid van het siliciummateriaal en de massa van de siliciumatomen te berekenen.

Om de geleidbaarheid van silicium te verbeteren, wordt een kleine hoeveelheid vijfwaardige elementen gedoteerd om een N-type halfgeleider te vormen, of wordt een kleine hoeveelheid driewaardige elementen gedoteerd om een P-type halfgeleider te vormen.

Ongeacht welk type elementen gedoteerd wordt, de roosterstructuur van silicium zal in principe niet veranderen, dus de afstand tussen de atomen zal niet veranderen, 1 nm & nbsp; Het aantal atomen zal niet veranderen, het is nog steeds 50.

Op nanometerschaal kunnen atomen worden geteld.

3. Van atomen tot functionele cellen

Wat is een functiecel? We definiëren het als de kleinste eenheid van functie. In geïntegreerde schakelingen kunnen transistoren worden gedefinieerd als functionele cellen. Natuurlijk zijn ook weerstanden, condensatoren, spoelen en diodes functionele cellen.

De functie van een cel bestaat uit atomen, en de realisatie ervan wordt bereikt door elektronen te controleren. Met andere woorden, de functie van een functionele cel wordt bepaald door elektronen, en als een cel elektronen redelijkerwijs kan controleren, zal deze overeenkomstige functies hebben.

De realisatie van haar functies komt voort uit de werkelijke behoeften, menselijke wijsheid en die grote uitvindingen of ontdekkingen.

Laten we de meest typische functionele celtransistor in geïntegreerde schakelingen als voorbeeld nemen.

De reden waarom een transistor een functionele cel kan worden, is omdat het effectief elektronen kan aansturen.

De volgende afbeelding toont de huidige mainstream FinFET-transistor. Door een redelijke spanning op de gate aan te leggen, kunnen elektronen van de source naar de drain stromen, waardoor stroom wordt gegenereerd en geleiding ontstaat.

Door het in- en uitschakelen van transistoren kunnen verschillende toestanden worden weergegeven. Wanneer meerdere transistoren worden gecombineerd, kunnen verschillende logische schakelingen worden gevormd die elk verschillende functies vervullen.

Zolang ze dezelfde functie kunnen vervullen, geldt: hoe kleiner het volume functionele cellen, hoe beter. Hoe klein kunnen functionele cellen zijn?

Voor de bestaande silicium-gebaseerde transistor geldt dat de mogelijkheden grofweg worden beperkt door twee factoren: ten eerste de kleinste structuurbreedte in de transistor en ten tweede het oppervlak (volume) dat door de transistor zelf wordt ingenomen.

Uit bovenstaande analyse weten we dat de breedte van drie naast elkaar geplaatste siliciumatomen meer dan 1 nm bedraagt. Kan de minimale structuurbreedte van de transistor 1 nm bereiken of zelfs kleiner zijn? Dat is nu nog moeilijk te beoordelen. Naast de moeilijkheid om zo'n kleine breedte te produceren, is het ook lastig om een transistor die volgens de bestaande theorie werkt, normaal te laten functioneren.

Een nieuw type transistor, zoals een transistor met één atoom, heeft een minimale structuurbreedte van slechts één atoom. De transistor kan aan en uit worden gezet door één atoom te laten werken.

Er wordt gezegd dat het energieverbruik van monoatomaire transistoren slechts een tienduizendste (1/10000) bedraagt van dat van silicium-gebaseerde transistoren, wat een doorslaggevend voordeel is voor toekomstige toepassingen.

4. Van functionele cellen naar normale systemen

Functionele cellen kunnen erg klein zijn en de huidige technologie kan de integratie van meer dan 10 miljard transistoren op een chip ter grootte van een vingernagel ondersteunen. Meerdere functionele cellen kunnen een functieblok vormen, dat op zijn beurt een functie-eenheid vormt, en meerdere functie-eenheden vormen een microsysteem.

Voor mensen geldt echter dat de omvang van hun producten afgestemd moet zijn op de menselijke behoeften en gelijk moet zijn aan de omvang van de mens zelf.

Neem bijvoorbeeld een mobiele telefoon of een computer. De eerste moet je vaak vasthouden en moet dus de grootte hebben van een menselijke hand. De tweede moet je op je bureau of knieën leggen en moet dus de grootte hebben van het menselijk lichaam in horizontale positie.

Dit soort systeem, dat we een Common System noemen, is een systeem waarmee gewone mensen contact kunnen maken en dat ze vaak kunnen gebruiken. Systemen bestaan vaak uit microsystemen, functionele eenheden en uiteindelijk functionele cellen.

Omdat de schaal van het systeem moet worden aangepast aan die van de mens, zal de schaal ervan niet veel veranderen, zelfs niet als de ontwikkeling van wetenschap en technologie vordert. Om echter aan de toenemende functionele eisen van de mens te voldoen, zullen de functionele cellen in het systeem blijven toenemen, dat wil zeggen, de functiedichtheid van het systeem zal blijven toenemen.

Bovendien zal deze trend zich in het ontwikkelingsproces van de menselijke beschaving voortzetten, wat ook in lijn is met de beschrijving van de wet van functiedichtheid.

5. Van constant systeem naar groot systeem

Daarnaast is er nog een ander soort systeem dat mensen bedient, maar niet individuen, maar groepen, en dat dus zeer grootschalig kan zijn. We noemen dit soort systeem het gigantisch systeem. Denk bijvoorbeeld aan een bemand ruimtevaartsysteem, een draadloos communicatienetwerksysteem, een wereldwijd GPS-satellietsysteem, enzovoort.

Grootschalige systemen zijn doorgaans zeer complex en bestaan doorgaans uit vele constante systemen, microsystemen of functionele eenheden.

Het GPS-systeem is bijvoorbeeld verdeeld in drie delen: het ruimtedeel, dat bestaat uit 24 satellieten; het gronddeel, dat bestaat uit het hoofdcontrolestation, het monitoringstation en de grondantenne; en het gebruikersdeel, dat wil zeggen verschillende GPS-signaalontvangers.

Het GPS-systeem kan in realtime zeer nauwkeurige positionering, snelheidsmeting en nauwkeurige timing uitvoeren voor verschillende mobiele gebruikers, zoals grondvoertuigen, schepen, vliegtuigen, satellieten en ruimteschepen.

Net als gewone systemen zullen grote systemen hun functionele dichtheid vergroten om aan grotere functionele vereisten te voldoen. Deze trend zal zich voortzetten met de ontwikkeling van de menselijke beschaving, wat ook in lijn is met de beschrijving van de wet van functionele dichtheid.

6. Schaaloverzicht van integratie

Hier vatten we de integratieschaal samen met twee figuren.We verdelen het elektronische systeem in zes niveaus volgens de hiërarchie, dit wordt de zes-niveau classificatie van elektronische systemen genoemd..Onder hen is de functionele cel de kleinste functionele eenheid, functionele cel → functioneel blok.→Functionele eenheden, die uit drie verschillende functionele eenheden bestaan, vormen een microsysteem.→Constant systeem→Systeem, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Vervolgens analyseren we de functionele cellen en verdelen we ze in vier niveaus op basis van de hiërarchie: basisdeeltjes vormen atomen, atomen vormen eenheidscellen en eenheidscellen vormen functionele cellen.

In dit artikel verdelen we de verschillende niveaus, van elementaire deeltjes tot het meest complexe systeem dat de mens momenteel kan realiseren, in 10 (4+6) niveaus volgens de schaal. Functionele cellen vormen de meest cruciale schakel, de basiseenheid en drager van functies, net zoals menselijke cellen de constituerende eenheid van het menselijk leven en de drager van wijsheid zijn.

Voor elk niveau of elke schakel zijn andere mensen nodig om te ontdekken, realiseren, innoveren, ontwikkelen en menselijke wijsheid te integreren.

02 Ik hou van je

De wereld die de mens kan waarnemen, kent slechts drie ruimtelijke dimensies, plus tijd, die vaak vierdimensionale ruimte-tijd wordt genoemd.

De 11-dimensionale ruimtetijd die in de snaartheorie wordt beschreven, kan zijn werkelijke bestaan niet bewijzen. Zelfs het bestaan ervan, net als de elementaire deeltjes die in de microscopische wereld opgesloten zitten, kan niet worden waargenomen in de macroscopische wereld van mensen, waardoor het vrijwel geen invloed heeft op menselijke activiteiten.

Volgens ons gebruikelijke begrip is de nuldimensie een punt, één dimensie is een lijn, twee dimensies zijn een vlak en drie dimensies zijn een ruimte.

Integratie is het proces waarbij verschillende eenheden samen worden gebracht en hun specifieke functies worden gerealiseerd. Daarom zijn nuldimensionale punten en eendimensionale lijnen niet geschikt voor integratie. In werkelijkheid zijn de belangrijkste integratiemethoden tweedimensionale planaire integratie en driedimensionale stereoscopische integratie.

In de praktijk is het wat terughoudend om integratie alleen in twee- en driedimensionaal te classificeren. Sommige mensen gebruiken bijvoorbeeld "valse 3D" en "echte 3D" om verschillende soorten chipstapeling te onderscheiden.

In dit artikel verdelen we integratie in vijf dimensies: 2D, 2D+, 2.5D, 3D en 4D. Dit doen we om de classificatie en differentiatie van integratie te vergemakkelijken en tegelijkertijd compatibel te zijn met de huidige gangbare opvattingen.

Daarnaast geven we twee belangrijke criteria: fysieke structuur en elektrische verbinding.

De hieronder beschreven integratie is vooral gericht op het gebied van de verpakking van geïntegreerde schakelingen en kan worden vergeleken met andere gebieden.

1、2Dgeïntegreerd

2D Integratie betekent dat alle chips en passieve apparaten horizontaal op het oppervlak van het substraat worden gemonteerd.

Maak een coördinatensysteem met de linkerbenedenhoek van het bovenoppervlak van het substraat als oorsprong, het vlak waarop het bovenoppervlak van het substraat zich bevindt als het XY-vlak en de normaal van het substraat als de Z-as.

Fysieke structuur: Alle chips en passieve apparaten zijn geïnstalleerd op het substraatvlak, dat in direct contact staat met het XY-vlak. De bedrading en via's op het substraat bevinden zich onder het XY-vlak. Elektrische verbinding: alles moet door het substraat lopen (behalve een paar bondingspunten die rechtstreeks met elkaar verbonden zijn door bondingsdraden).

Onze meestgebruikte 2D-integratietechnologie wordt toegepast op MCM, sommige SiP's en PCB's.

MCM (Multi Chip Module) Een multi-chipmodule is een compleet onderdeel waarbij meerdere kale chips met hoge dichtheid op hetzelfde substraat zijn gemonteerd.

In de traditionele verpakkingsindustrie zijn alle verpakkingen chipgeoriënteerd, bedienen ze de chip, beschermen ze de chip, schalen ze op en maken ze elektrisch verbinding, zonder enig concept van integratie. Met de opkomst van MCM komt het concept van integratie in verpakkingen tot leven, waardoor ook de essentie van verpakkingen is veranderd. MCM verschuift het concept van verpakkingen van chips naar modules, componenten of systemen.

Het procespad van 2D-geïntegreerde SiP is zeer vergelijkbaar met dat van MCM. Het belangrijkste verschil tussen 2D-geïntegreerde SiP en MCM is dat de schaal van 2D-geïntegreerde SIP groter is dan die van MCM en dat het een onafhankelijk systeem kan vormen.

2D-integratiediagram

Bovendien kan FOWLP-gebaseerde integratie, zoals INFO, hoewel er geen substraat is, ook worden toegeschreven aan 2D-integratie. Momenteel behoort de transistoropstelling in geïntegreerde schakelingen in principe ook tot 2D-integratie.

2D-integratie is het eenvoudigst voor EDA-ontwerptools. De volgende afbeelding toont het 2D-integratieontwerp geïmplementeerd in EDA-tools.

2D geïntegreerd ontwerp gerealiseerd in EDA-tools

2、2D+geïntegreerd

2D+ integratie verwijst naar de traditionele integratie van chips, verbonden door bondingdraden. Sommige mensen vragen zich misschien af: is chipstapping niet 3D? Waarom zou het dan gedefinieerd moeten worden als 2D+ integratie?

Hoofdzakelijk gebaseerd op de volgende twee redenen: 1) 3D-integratie verwijst momenteel grotendeels naar integratie via 3D TSV. Om conceptuele verwarring te voorkomen, definiëren we deze traditionele chipstapel als 2D+-integratie; 2) Hoewel de fysieke structuur 3D is, moet de elektrische verbinding door het substraat lopen, dat wil zeggen dat deze eerst met het substraat wordt verbonden door middel van bondingdraden, waarna de elektrische verbinding op het substraat wordt uitgevoerd. Dit is hetzelfde als 2D-integratie. Vergeleken met 2D-integratie is het beter door de structurele stapeling, wat ruimte bespaart, daarom wordt het 2D+-integratie genoemd.

Fysieke structuur: Alle chips en passieve apparaten bevinden zich boven het XY-vlak, sommige chips maken geen rechtstreeks contact met het substraat en de bedrading en via's op het substraat bevinden zich onder het XY-vlak. Elektrische verbinding: alles moet door het substraat gaan (behalve een paar bondingspunten die rechtstreeks met elkaar verbonden zijn door bondingsdraden).

Hieronder ziet u enkele integraties die 2D+ zijn.

Schematisch diagram van 2D+ integratie

Bovendien kan de integratiemodus van de PoP-klasse (Package on Package) ook worden beoordeeld op basis van de fysieke structuur en de elektrische verbinding, die kunnen worden toegeschreven aan 2D+-integratie.

EDA-ontwerptools hebben altijd 2D+-integratie ondersteund. De volgende afbeelding toont het 2D+-integratieontwerp dat in EDA-tools is geïmplementeerd.

2D+ Geïntegreerd Ontwerp Geïmplementeerd in EDA Tools

3、2.5D-integratie

2.5D, zoals de naam al doet vermoeden, ligt tussen 2D en 3D. Het verwijst meestal naar een dimensie met de kenmerken van 2D en een beetje 3D. In werkelijkheid bestaat er geen dimensie als 2.5D.

Fysieke structuur: Alle chips en passieve apparaten bevinden zich boven het XY-vlak, en ten minste enkele chips en passieve apparaten zijn op de interposer geïnstalleerd. De bedrading en via's van de interposer bevinden zich boven het XY-vlak, en de bedrading en via's van het substraat onder het XY-vlak. Elektrische verbinding: De interposer kan de elektrische verbinding verzorgen tussen de chips die zich op de interposer bevinden.

De sleutel van 2.5D-integratie ligt in de interposer. Er zijn over het algemeen verschillende situaties: 1) of de interposer van silicium is gemaakt, 2) of de interposer van TSV is gemaakt, en 3) of de interposer van andere materialen is gemaakt. Bij de silicium-interposer noemen we de via door de interposer TSV en bij de glazen interposer noemen we deze TGV.

Integratie met TSV in de siliciumtussenlaag is de meest voorkomende 2.5D-integratietechnologie. De chip is meestal verbonden met de tussenlaag via MicroBump, en het siliciumsubstraat als tussenlaag is verbonden met het substraat via Bump. Het oppervlak van het siliciumsubstraat is bedraad via RDL, en TSV dient als kanaal voor de elektrische verbinding tussen de boven- en onderkant van het siliciumsubstraat. Deze 2.5D-integratie is geschikt voor situaties met grote chipgrootte en een hoge pindichtheid, en de chip wordt doorgaans op het siliciumsubstraat geïnstalleerd in de vorm van een FlipChip.

Schematisch diagram van 2.5D-integratie met TSV

De 2.5D geïntegreerde structuur van een silicium interposer zonder TSV wordt over het algemeen weergegeven in de volgende afbeelding. Een grote kale chip wordt direct op het substraat gemonteerd en de verbinding tussen deze chip en het substraat kan worden gemaakt met behulp van Bond Wire of Flip Chip. Vanwege het grote oppervlak kunnen meerdere kleinere kale chips boven de grote chip worden gemonteerd, maar de kleine chip kan niet rechtstreeks met het substraat worden verbonden, dus moet er een interposer worden geplaatst. Meerdere kale chips worden boven de tussenlaag geïnstalleerd en RDL-bedrading wordt op de tussenlaag aangebracht, zodat de signalen van de chips naar de rand van de tussenlaag kunnen worden geleid en vervolgens via Bond Wire met het substraat kunnen worden verbonden. Dit type interposer heeft doorgaans geen TSV nodig, maar hoeft alleen elektrisch te worden verbonden via bedrading op het bovenoppervlak van de interposer, die via Bond Wire met het substraat is verbonden.

Schematisch diagram van 2.5D-integratie zonder TSV

EDA-ontwerptools bieden nu goede ondersteuning voor 2.5D-integratie. De volgende afbeelding toont het 2.5D-integratieontwerp gerealiseerd in EDA-tools.

2.5D geïntegreerd ontwerp gerealiseerd in EDA-tools

4、3D-integratie

Het belangrijkste verschil tussen 3D-integratie en 2.5D-integratie is dat bij 2.5D-integratie de bedrading en het ponsen op de Interposer plaatsvindt, terwijl bij 3D-integratie de bedrading (TSV) en het ponsen (RDL) direct op de chip plaatsvindt om de bovenste en onderste chips elektrisch met elkaar te verbinden.

Fysieke structuur: Alle chips en passieve apparaten bevinden zich boven het XY-vlak en de chips zijn op elkaar gestapeld. Er lopen TSV's door de chips boven het XY-vlak, en bedrading en via's van het substraat onder het XY-vlak. Elektrische verbinding: De chips zijn rechtstreeks elektrisch verbonden via TSV's en RDL's.

3D-integratie wordt meestal gebruikt in vergelijkbare chipstapels. Veel identieke chips worden verticaal op elkaar gestapeld en met elkaar verbonden door TSV die door de chipstapels loopt, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Vergelijkbare chipintegratie wordt meestal gebruikt bij geheugenintegratie, zoals DRAM-stacks, FLASH-stacks, enzovoort.

Schematisch diagram van 3D-integratie van vergelijkbare chips

Bij 3D-integratie van verschillende chips worden twee chips doorgaans verticaal gestapeld, elektrisch met elkaar verbonden door TSV's (Teletronic Interaction) en verbonden met het onderliggende substraat. Soms is RDL (Reduced Level) op het chipoppervlak nodig om de TSV's van de bovenste en onderste lagen met elkaar te verbinden.

Schematisch diagram van 3D-integratie van verschillende chips

Bovendien is de huidige 3D Nand Flash een 3D-integratietechnologie, waarbij geheugencellen met meerdere lagen rechtstreeks op de chip worden gemaakt. Bovendien is de huidige 3D Nand Flash een 3D-integratietechnologie, waarbij geheugencellen met meerdere lagen rechtstreeks op de chip worden gemaakt.

EDA-ontwerptools bieden nu goede ondersteuning voor 3D-integratie. De volgende afbeelding toont het 3D-integratieontwerp geïmplementeerd in EDA-tools.

3D geïntegreerd ontwerp gerealiseerd in EDA-tools

5、4D-integratie

We hebben 2D, 2D+, 2.5D, 3D-integratie en 4D-integratie geïntroduceerd. Hoe worden deze gedefinieerd?

Bij verschillende hierboven genoemde integraties staan de Z-assen van alle chips, interposers en substraten verticaal omhoog in het driedimensionale coördinatensysteem, d.w.z. alle substraten en chips zijn parallel geïnstalleerd. Bij 4D-integratie is deze situatie veranderd.

Wanneer de XY-vlakken van verschillende substraten niet parallel zijn, dat wil zeggen dat de Z-asrichtingen van verschillende substraten ten opzichte van elkaar verschoven zijn, kunnen we dit type integratie definiëren als 4D-integratie. Fysieke structuur: Een aantal substraten is niet-parallel geïnstalleerd en elk substraat is voorzien van componenten, waardoor de installatiemethoden van componenten divers zijn. Elektrische verbinding: de substraten zijn verbonden door flexibele circuits of solderen, en de elektrische verbindingen van chips op de substraten zijn divers.

Schematisch diagram van 4D-integratie op basis van stijf-flexibel substraat

Schematisch diagram van gasdichte keramische 4D-integratie

Bij de definitie van 4D-integratie gaat het vooral om de oriëntatie en de onderlinge verbinding van meerdere substraten. Bij 4D-integratie kan elk substraat dus 2D-, 2D+-, 2.5D- en 3D-integratiemethoden omvatten.

De 4D-integratietechnologie kan de problemen oplossen die niet kunnen worden opgelost met parallelle driedimensionale stapeling. Daarnaast biedt het meer en meer flexibele chipinstallatieruimte, lost het het probleem van warmteafvoer van krachtige chips op en besteedt het aandacht aan het luchtdichtheidsprobleem in de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren.

EDA-ontwerptools bieden nu ook goede ondersteuning voor 4D-integratie. De volgende afbeelding toont het 4D-integratieontwerp geïmplementeerd in EDA-tools.

4D geïntegreerd ontwerp gerealiseerd in EDA-tools

4D-integratietechnologie verbetert de flexibiliteit en diversificatie van integratie. In de toekomst zal 4D-integratie zeker een plaats innemen tussen verschillende integratiedimensies en een belangrijke integratietechnologie worden na 2D-, 2D+-, 2.5D- en 3D-integratietechnologieën.

In strikt fysieke zin zijn alle objecten, volgens de bestaande menselijke cognitie, driedimensionaal en bestaat de tweedimensionale folie niet. De vierdimensionale ruimte moet dus geverifieerd worden.

Om verschillende integratiemodi te kunnen onderscheiden, verdelen we ze in vijf integratiedimensies: 2D, 2D+, 2.5D, 3D, 4D.

6. Samenvatting van de dimensie van integratie

Hier gebruiken we een afbeelding om de integratiedimensies samen te vatten, zoals weergegeven in de volgende afbeelding: EDA-ontwerptekeningen met vijf integratiedimensies en de specifieke integratietypen die in elke dimensie voorkomen.

03 overzicht

Integratie verwijst in het algemeen naar menselijke activiteiten, niet naar natuurlijke processen. Integratie is daarom ook een belangrijk middel voor mensen om de wereld te transformeren.

In dit artikel analyseren we moderne elektronische integratietechnologie vanuit twee perspectieven: schaal en dimensie. Beide behoren tot de categorie ruimte; de ene vertegenwoordigt de grootte van de ruimte en de andere de oriëntatie ervan.

De integratieschaal varieert van het kleinste elementaire deeltje tot het meest complexe grote systeem en wordt beschreven in 10 niveaus. De geïntegreerde dimensie definieert vijf dimensies voor classificatie en beschrijving. De integratieschaal varieert van het kleinste elementaire deeltje tot het meest complexe grote systeem en wordt beschreven in 10 niveaus. De geïntegreerde dimensie definieert vijf dimensies voor classificatie en beschrijving.

Onze beschrijving van de integratie vanuit de ruimtelijke as is voldoende.

Analyse | Elektrisch aandrijfsysteem op ondiep vasteland EMR4

Betreed de wafelfabriek en leer meer over het chipproductieproces