第四个计算时代需要的不仅仅是高级逻辑芯片和存储芯片

188金宝搏备用网址应用材料公司今天举办了第三届大师班今年,该公司将重点关注半导体行业两个重要且快速增长的领域:ICAPS和先进封装。ICAPS代表物联网、通信、汽车、电源和传感器。ICAPS包含了铸造逻辑中除了三个最先进的节点之外的所有节点。先进的封装是关于异构设计的,随着经典摩尔定律2D扩展的放缓,越来越多的半导体和系统公司采用这种设计来驱动他们的功率、性能、面积/成本和上市时间(PPACt™)路线图。

为什么我们在同一事件中突出这些主题似乎并不明显。然而,ICAPS和先进封装技术的共同之处在于,它们在第四计算时代扮演了一个非常有利的角色——这个时代正在向我们到来,并推动着对硅和设备的空前需求。请允许我解释一下。

进入第四个计算时代

2018年,机器产生的数据首次超过人类。我们认为,这一里程碑标志着第四个计算时代的开始,物联网(IoT)、大数据和人工智能为半导体行业创造了新的增长浪潮,补充了定义了第二和第三个计算时代的PC和智能手机市场(见图1)。到2025年,我们预计机器每年将生成99%的数据。

图1:2018年标志着第四次计算时代的开始,物联网、大数据和人工智能正在为半导体创造新的增长浪潮。

其中大部分数据将来自网络边缘的数十亿物联网产品,应用范围从农业到工厂自动化,从医疗保健到家庭安全。ICAPS设备,如CMOS图像传感器、MEMS设备、射频芯片、功率设备和模数转换器,定义了这些物联网产品的功能和与物理世界的交互。使用前面提到的生物隐喻博客由我的同事Mike Chudzik博士,ICAPS为计算机提供眼睛、耳朵——甚至鼻子和皮肤——这样它们就能感知世界,产生信息并通过电波进行交流。根据同样的类比,云数据中心就像这个分布式系统的大脑。谁能说大脑更重要呢?毕竟,智能手机中约70%的半导体成分是ICAPS芯片,没有它们,设备的用处并不比计算器大多少。没有ICAPS,就不可能有自动驾驶汽车。

为垂直市场提供技术解决方案

另一件似乎不明显的事情是,为什么ICAP和高级包装嵌套在应用材料公司的同一业务部门中。原因在于,无论从市场角度还是从材料工程角度来看,高性能计算、无线通信、汽车、配电和数字成像等终端市场都是独特的、高度专业化的。Applied的ICAP和包188金宝搏备用网址装团队包括能够与客户及其独特路线图挑战相关的设备专家。他们有能力跨越Applied广泛而深入的材料工程技术组合,包括协同优化和集成解决方案,实现垂直市场突破。

IMS为独联体

迈克举了一个例子大师班使用共同改进和综合材料解决方案(IMS™)提高CMOS图像传感器(见图2)。我们的专用CIS工程团队设计了一个集成的平台方案的资格在客户现场改善领域的新一代数码相机分辨率、灵敏度和动态范围。

图2:在CMOS图像传感器中,Applied使用材料工程来改善光信号,同时通过最小化相邻光电二极管之间的电和光串扰来增加像素密度。

动力装置材料工程

碳化硅(SiC)是当今最先进的电动汽车的“硅超级英雄”,为它们提供了前所未有的扭矩和续航里程。将碳化硅从150毫米晶圆扩大到200毫米晶圆,将有助于降低成本和提高产量,扩大市场。一个关键的挑战是,SiC比硅更硬,但也容易受到晶格损伤,从而降低器件性能,浪费电力和产生热量。

我们ICAPS团队的设备专家与我们的设备业务合作,创造了独特的系统,高度优化,以满足领先芯片制造商的需求。今天我们介绍一种新的sic优化的CMP系统,可以完美地将原始硅片平面化,从而形成无缺陷的外延层。我们还推出了一项“热植入”技术,允许离子精确植入和扩散到碳化硅晶体中,同时保持晶格的完整性(见图3)。

图3:应用公司的新型碳化硅优化Mirra®Durum™CMP系统(左)和VIISta®900 3D热离子植入系统(右)特别设计,以帮助SiC芯片行业转向更大的200mm晶圆。

这些只是将应用材料的广度和深度带入高度专业化的ICAPS设备和市场的几十个项目中的两个。188金宝搏备用网址

ICAPS与高级包装:实现良性循环

在第四个计算时代,边缘数十亿新的ICAPS设备正在推动需要在云中处理的数据生成的指数级增长。

与此同时,我的另一位同事Nirmalya Maity博士在最近的一篇文章中解释道博客在美国,传统摩尔定律2D缩放的放缓,令芯片制造商更难将高性能计算、机器学习和推理所需的所有晶体管都安装在一个芯片上。这就是为什么异构设计和集成对世界领先的芯片和系统公司变得如此重要:它使他们能够灵活地分解设计,节省面积/成本,同时将它们集成到先进的封装上,以优化电源和性能。这种新发现的灵活性——以及硅IP重用的机会——也保证了更快的上市时间。简而言之,异构设计和先进的包装使PPACt成为可能。

为了与我们成为客户PPACt实施公司的目标保持一致,Applied今天做了几个项目先进的包装声明

Die-to-Wafer混合键:今天,我们与BE Semiconductor Industries N.V. (Besi)合作,为客户提供经过验证的、共同优化的基于模具的混合键合设备解决方案。此外,我们还为客户提供先进的混合粘接软件建模和仿真能力,以及生产测试车辆的能力。所有这些功能都可以在我们位于新加坡的先进包装开发中心获得,在那里我们已经与客户进行了合作。

薄片混合键:今天,我们宣布了与EV集团(EVG)的另一项联合开发协议,旨在为晶片到晶片混合键合提供共同优化的制造解决方案。此次合作汇集了Applied在沉积、平整、植入、计量和检测方面的专业知识,以及EVG在晶圆键合、晶圆预处理和激活、对准和键合覆盖计量方面的领导地位。

更大的高级基质:今天,我们还宣布了最近对Tango Systems的收购,并计划为客户提供远远超出300mm硅片基片面积限制的产品。客户将能够设计更大的先进封装,在高达600mm x 600mm的矩形基片上制造,并具有细间距互连(见图4)。Applied还使客户能够使用其显示业务的技术,如eBeam审查。

图4:为了实现更大的封装尺寸和更大的互连密度,Applied从最近收购Tango Systems中提供最先进的面板级处理技术。

总之,人工智能时代正在推动从边缘到云的增长。为了实现这个增长时代,该行业需要同时跨越前沿、ICAPS和先进的封装技术进行创新。最终的结果是数据生成和人工智能处理的良性循环,将释放数万亿美元的经济价值。

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