บทนำ

Intel เป็นผู้นำระดับโลกในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และนวัตกรรม ซึ่งอุทิศให้กับการขับเคลื่อนนวัตกรรมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เช่น ปัญญาประดิษฐ์, 5G และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง และขับเคลื่อนโลกอัจฉริยะที่เชื่อมต่อถึงกัน 56 ปีที่แล้ว Gordon Moore หนึ่งในผู้ก่อตั้ง Intel ได้เสนอกฎของ Moore ซึ่งได้ขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมวงจรรวมมาจนถึงทุกวันนี้ ในด้านบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง Intel ยังคงเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีโดยแนะนำบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงและเทคโนโลยีการเชื่อมต่อระหว่างกันอย่างสร้างสรรค์ เช่น EMIB, Foveros, Co-EMIB และ ODI โดยยังคงขับเคลื่อนเทคโนโลยีไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง วันนี้ เรามีโอกาสเชื่อมต่อกับ Johanna Swan ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยบรรจุภัณฑ์และโซลูชันระบบที่ Intel เพื่อมีส่วนร่วมในการสื่อสารเชิงลึกและแลกเปลี่ยนเกี่ยวกับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง และเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการพัฒนาที่ล้ำสมัยในบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง ในสาขาคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล Intel เป็นบริษัทที่มีความคิดสร้างสรรค์มากที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย Intel Inside ได้เจาะลึกหัวใจของผู้คน ตั้งแต่ Pentium ไปจนถึง Core และ i3, i5, i7 และ i9 แต่ละผลิตภัณฑ์จะนำประสบการณ์ใหม่ล่าสุดมาสู่ผู้คน โดยขับเคลื่อนโลกดิจิทัลไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง

ยุคของความแตกต่างมาถึงแล้ว Intel ได้ปลดปล่อยความคิดสร้างสรรค์ใหม่ๆ ออกมาหรือไม่ และจะนำเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ใดบ้างมาสู่โลก? มาฟังเสียงจากอินเทลกันดีกว่า

ซูนี่ ลี่ 

ก่อนอื่น เราอยากจะขอให้ผู้อำนวยการ Swan พูดคุยเกี่ยวกับแผนการวิจัยและพัฒนาของ Intel และผลการวิจัยล่าสุดในด้านเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง

โจฮันนา สวอน 

แน่นอน ก่อนอื่น ฉันต้องการแบ่งปันกับทุกคนเกี่ยวกับแผนงานของ Intel สำหรับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง แกน X ในแผนภูมิแสดงถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แกน Y แสดงถึงความหนาแน่นของการเชื่อมต่อ และแกน Z แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับขนาดของเทคโนโลยีของเรา

จากบรรจุภัณฑ์มาตรฐานไปจนถึงสะพานเชื่อมต่อระหว่างชิปหลายชิป (EMIB) ชิปจำนวนมากถูกรวมอยู่ในแพ็คเกจ และระยะห่างระหว่างการกระแทกก็เล็กลง โดยลดลงจาก 100um เป็น 55-36um

ถัดไป Intel ตั้งเป้าที่จะบรรลุระดับเสียงที่เล็กกว่า 10um การได้ Bump Pitch ที่เล็กกว่า 10 ไมโครเมตรหมายความว่าอย่างไร สิ่งนี้นำเราไปสู่เทคโนโลยี Hybrid Bonding ของ Intel

ที่งาน ECTC ปีนี้ Intel ได้นำเสนอบทความเกี่ยวกับเทคโนโลยี Hybrid Bonding ซึ่งเป็นวิธีการเพื่อให้ได้การเชื่อมต่อที่หนาแน่นยิ่งขึ้นระหว่างชิปแบบเรียงซ้อน และช่วยให้ฟอร์มแฟคเตอร์มีขนาดเล็กลง เทคโนโลยีทางด้านซ้ายของแผนภาพ หรือที่เรียกว่าโฟเวรอส มีระยะพิทช์ 50 ไมโครเมตร โดยมีประมาณ 400 บีมต่อตารางมิลลิเมตร ในอนาคต Intel ตั้งเป้าที่จะลด Bump Pitch ให้เหลือประมาณ 10 ไมโครเมตร และบรรลุ 10,000 Bump ต่อตารางมิลลิเมตร

เทคโนโลยี Hybrid Bonding ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อระหว่างชิปได้มากขึ้น ส่งผลให้ความจุลดลง ลดกำลังต่อช่องสัญญาณ และทิศทางในการส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่เหนือกว่า

แผนภาพต่อไปนี้เปรียบเทียบเทคโนโลยี Bump Bonding แบบดั้งเดิมกับเทคโนโลยี Hybrid Bonding เทคโนโลยีพันธะไฮบริดต้องใช้วิธีการผลิต การจัดการ การทำความสะอาด และการทดสอบแบบใหม่ ข้อดีของเทคโนโลยี Hybrid Bonding ได้แก่ ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น ระยะพิทช์ที่ปรับขนาดได้ต่ำกว่า 1 ไมครอน และประสิทธิภาพด้านความร้อนที่ดีขึ้น

จากแผนภาพ เราจะเห็นได้ว่าในเทคโนโลยี Bump Bonding แบบดั้งเดิม จะมีเสาทองแดงที่มีการบัดกรีระหว่างชิปทั้งสอง พวกมันจะถูกติดเข้าด้วยกันผ่านการบัดกรีแบบรีโฟลว์ จากนั้นจึงเติมด้วยการเติมด้านล่าง

ในทางกลับกัน เทคโนโลยี Hybrid Bonding แตกต่างจาก Bump Bonding แบบดั้งเดิม มันไม่มีการกระแทกที่โดดเด่น พื้นผิวอิเล็กทริกที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษนั้นเรียบมาก จริงๆ แล้วยังมีรอยเว้าเล็กน้อยด้วยซ้ำ ชิปทั้งสองจะติดกันที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นเพื่อการหลอม เมื่อถึงจุดนี้ ทองแดงจะขยายตัวและยึดติดกันอย่างแน่นหนา ทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

เทคโนโลยี Hybrid Bonding ช่วยลดระยะห่างของการเชื่อมต่อระหว่างกันให้ต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร ทำให้มีความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น ความหนาแน่นของการเชื่อมต่อระหว่างทองแดงที่หนาแน่นขึ้น และประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการเติมด้านล่าง แน่นอนว่าเทคโนโลยี Hybrid Bonding ต้องการวิธีการผลิต การทำความสะอาด และการทดสอบแบบใหม่

ทีนี้ เหตุใดสนามที่เล็กกว่าจึงน่าดึงดูดมากกว่า? Intel กำลังเปลี่ยนไปสู่แนวทางการออกแบบชิปเล็ต โดยที่ SoC จะถูกแยกย่อยเป็น GPU, CPU, ชิป IO ซึ่งจากนั้นจะรวมเข้าด้วยกันเป็นแพ็คเกจเดียวโดยใช้เทคโนโลยี SiP นอกจากนี้ ด้วยเทคโนโลยี Chiplet บล็อกขนาดเล็กจะมี IP ส่วนบุคคลและสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ นี่เป็นเทคนิคที่ยอดเยี่ยมที่ช่วยให้สามารถกำหนดผลิตภัณฑ์ตามความต้องการเฉพาะของลูกค้าได้

เทคโนโลยี Chiplet ได้ปฏิวัติการเชื่อมต่อระหว่างกันแบบชิปต่อชิป เนื่องจากการเชื่อมต่อแบบชิปต่อชิปจำนวนมากขึ้นต้องการความหนาแน่นของการเชื่อมต่อระหว่างกันที่สูงขึ้น สิ่งนี้ได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจากการเชื่อมแบบ Bump Bonding แบบดั้งเดิมไปเป็นการเชื่อมแบบไฮบริด

นอกจากนี้ เรายังเผชิญกับความท้าทายอีกประการหนึ่งในการประกอบชิปเหล่านี้เข้าด้วยกันโดยยังคงรักษากระบวนการผลิตด้วยความเร็วเท่าเดิม เมื่อมีการวางชิปมากขึ้น เราจะประมวลผลได้เร็วพอโดยการวางชิปเพียงครั้งละหนึ่งชิปหรือไม่ วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่การประกอบเป็นชุด ซึ่งเราเรียกว่าเทคโนโลยีการประกอบตัวเอง

Intel กำลังร่วมมืออย่างแข็งขันกับ CEA-LETI ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการด้านอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีสารสนเทศของคณะกรรมาธิการพลังงานทางเลือกของฝรั่งเศสและพลังงานปรมาณู เพื่อวิจัยการวางตำแหน่งชิปหลายตัวในขั้นตอนกระบวนการเดียว สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการวางตำแหน่งที่กำหนดและรวดเร็ว เช่นเดียวกับการหยิบและวางชิปเพิ่มเติม

ในระหว่างกระบวนการประกอบเอง ชิปมีความสามารถในการคืนสภาพให้กลับสู่สถานะพลังงานต่ำสุดได้ เมื่อนำมาใกล้เพียงพอ หุ่นยนต์จะประกอบและวางตำแหน่งตัวเองโดยใช้พลังงานขั้นต่ำโดยอัตโนมัติ นี่คือกลไกการประกอบเองซึ่ง Intel วิจัยร่วมกับ CEA-LETI

เราได้รวมเอาเทคโนโลยีการเชื่อมแบบไฮบริดและการประกอบตัวเองเข้าไว้ในแผนงานของเราสำหรับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง