逻辑的未来依赖于异构设计和集成

物联网(IoT)、大数据和人工智能正在对性能、功率、区域成本和上市时间(PPACt)提出新的要求,这些要求已经超出了经典的摩尔定律的范围。这催生了一种被Applied称为“新剧本”的方法组合。“playbook的一个关键支柱是先进的封装,这是异质设计和集成各种类似或不同芯片的简写。设计者现在可以将各种节点和晶圆尺寸的CMOS芯片与其他功能集成,包括电源、射频和光子学。他们可以结合来自不同IDMs和铸造厂的硅来创建异质芯片、子系统或高度集成的系统。简而言之,它是关于实现设计和制造灵活性的新水平,以解决芯片PPACt。

最近,我的几个同事发了一个帖子博客关于最近在旧金山举行的IEEE国际电子设备会议(IEDM)上的一个杰出的小组讨论。标题为“逻辑的未来:EUV来了,现在怎么办?”这个小组是由我的同事主持的Regina释放还有来自Facebook、IBM Research、英特尔、斯坦福大学和台积电的专家。我将重点介绍小组成员对异质设计和先进包装的看法,并分享在这一领域正在进行的一些创新工作,以帮助实现逻辑领域下一个十年的进步。

小组成员讨论了可以从先进包装中受益的两个大趋势:云计算和5G。超规模计算架构师正在寻找新的方法,以在恒定或较低的功耗下实现更高的性能。5G基础设施和设备设计者还将信号完整性、外形因素、散热和成本放在首位。

异构设计和高级封装提供了超越2D扩展的新方法,以实现工程师所期望的优化。不需要前沿节点的功能系统块可以在跟踪节点几何图形上制造,可能会重用现有的逻辑设计。这可以降低硅的成本,缩短设计时间,加快产量和市场时间,这是在有前景的新市场建立领导地位的关键利益。此外,先进的封装可用于缩短芯片互连和减少寄生,以显著提高数据率和整体性能。

英特尔高级首席工程师兼工艺与产品集成技术开发组主任Ramune Nagisetty在会议上表示:“我坚信先进的封装技术将推动摩尔定律的发展。”“未来是先进的包装和可互操作的芯片的规模专业化。我预测一个行业规模的生态系统将围绕chiplet library的概念发展,在这个概念中,你可以将一个旧的技术节点替换为一个新的技术节点,例如在高速内核中。然后你可以在特定的节点中混合特定的功能,比如电能传输,或者内存,或者特定类型的加速器,比如gpu。这基本上是把高分辨率芯片技术带入先进的包装领域。”

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为了实现这一目标,应用材料188金宝搏备用网址公司在新加坡的先进包装开发中心使该行业能够在异质集成方面取得突破。该工厂是世界上最先进的晶圆级包装实验室之一。在这里,我们与行业合作伙伴一起,在占地1.73万平方英尺的10级无尘室中,研发先进的包装设备、工艺和设备结构,拥有全套圆片级包装设备。候选包经过设计、建模、模拟、制造和全面测试,以开发能够满足新兴行业需求的过程技术。

与我们的合作伙伴一起,我们专注于开发晶圆级系统和工艺技术解决方案,以实现异构封装集成的未来路线图。我们通过实现异构集成的基本“构建模块”,即高级凹凸和微凹凸(1D)、细线重分布层(RDL-2D)、透硅通道(TSV-3D)和混合键合互连(HBI-3D)来实现这一点。除了单元级流程之外,我们正在为这些构建块开发全流程解决方案,并通过我们内部设计的测试工具验证它们。我们还与客户合作开发定制包装解决方案,在将综合解决方案转移到客户的大批量生产设施之前,在我们的高级包装开发中心对这些构件进行裁剪和原型制作。

我们先进的包装开发中心是一个很好的例子,说明我们如何调整我们的研究和开发,以加速“新剧本”。“寻找混合、匹配和集成硅的新方法,将使我们的客户获得更好的PPACt,并进入人工智能计算时代。”

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