المقدمة: التحول النموذجي من المتجانسة إلى المعيارية
أصبح المسار التقليدي لدمج المزيد من الوظائف في قالب سيليكون واحد أصغر حجمًا (قانون مور) باهظ التكلفة ويمثل تحديًا فنيًا للعديد من التطبيقات. إجابة الصناعة هي التكامل غير المتجانس (HI): تجميع شرائح صغيرة متخصصة متعددة-مُحسَّنة للمنطق أو الذاكرة أو التناظرية أو الترددات اللاسلكية أو الضوئيات-في حزمة على مستوى النظام-مقترنة بإحكام. يوفر أسلوب "أكثر من مور" هذا أداءً فائقًا ومرونة ووقتًا-للوصول إلى السوق-. في قلب هذه الثورة يكمن مكون متواضع ولكنه متطور: وسيط السيليكون وعمليات التعبئة على مستوى الرقاقة (WLP)- التي تجعل كل ذلك ممكنًا.
الفصل الأول: الوسيط السيليكوني: الجهاز العصبي للنظام
المتدخل عبارة عن ركيزة من السيليكون السلبي تقع بين قاعدة الحزمة والشرائح الصغيرة المكدسة. إنها ليست شريحة جهاز في حد ذاتها، ولكنها عبارة عن -"لوحة دوائر إلكترونية" عالية الكثافة مصنوعة من السيليكون.
- الوظيفة: يتمثل دورها الأساسي في توفير الآلاف من -الممرات الكهربائية فائقة الدقة بين الشرائح الصغيرة الموضوعة عليها. ويتم تحقيق ذلك من خلال شبكة من النتوءات الصغيرة- الموجودة على سطحها ومن خلال-سلك السيليكون (TSVs)-الأسلاك النحاسية العمودية التي تمر بالكامل عبر رقاقة وسيط السيليكون، لتربط الجانبين العلوي والسفلي.
- لماذا السيليكون؟ لا يمكن للركائز الزجاجية أو العضوية أن تتطابق مع مزايا السيليكون:
- مطابقة CTE: يتطابق معامل التمدد الحراري (CTE) تمامًا مع معامل التمدد الحراري لشرائح السيليكون، مما يمنع الإجهاد الميكانيكي والفشل أثناء دورات درجة الحرارة.
- توصيلات فائقة الدقة-: تتيح الطباعة الحجرية لأشباه الموصلات كثافة أسلاك بمقياس ميكرون-، تتجاوز بكثير أي ركيزة عضوية، مما يتيح الاتصال البيني الهائل المطلوب، على سبيل المثال، لتوصيل وحدة معالجة الرسومات بأكوام متعددة من ذاكرة النطاق الترددي العالي- (HBM).
- التوصيل الحراري: ينشر السيليكون الحرارة بشكل فعال من شرائح الحوسبة القوية.
الفصل الثاني: تحدي التصنيع: من الرقاقة إلى الوسيط
يؤدي إنتاج وسيط لا تشوبه شائبة إلى دفع عملية معالجة الرقاقات ومعالجتها إلى أقصى حدودها:
- رقاقة البداية: يتطلب سيليكون ذو مقاومة عالية- لتقليل فقدان الإشارة عند الترددات العالية. ويجب أن يتمتع أيضًا بتوحيد بلوري ممتاز لنقش TSV الدقيق.
- تشكيل TSV: هذا هو التحدي الأساسي. يتم حفر الثقوب العميقة والضيقة عبر الرقاقة بأكملها (أو معظمها) باستخدام النقش الأيوني التفاعلي العميق المتقدم (DRIE). يتم بعد ذلك تبطين هذه الثقوب بمادة عازلة وطبقة عازلة ومليئة بالنحاس.
- ترقق الرقاقة: بعد معالجة الجانب الأمامي-، يجب ترقق الرقاقة من الخلف (غالبًا إلى 100 ميكرومتر أو أقل) لكشف الجزء السفلي من أجهزة TSV للاتصال. تتطلب عملية الطحن الخلفي-دقة فائقة لتجنب انحراف الرقاقة أو التشقق أو إحداث ضغط يؤدي إلى انخفاض أداء الجهاز. يعد التلميع اللاحق (تخفيف التوتر) أمرًا بالغ الأهمية.
- الربط المؤقت/الربط-: يتم ربط الرقاقة الرقيقة والهشة مؤقتًا بزجاج حامل صلب باستخدام مادة لاصقة خاصة للدعم أثناء المناولة والمعالجة الخلفية-للجانب، ثم يتم إلغاء-الربط في النهاية-عملية دقيقة.
الفصل 3: النظام البيئي: مستوى التعبئة والتغليف والتجميع للرقاقة-
المتدخل هو النظام الأساسي، ولكن -تغليف مستوى الرقاقة (WLP) هو مجموعة التقنيات التي تبني النظام النهائي:
- مروحة-خارج الرقاقة-مستوى التغليف (FO-WLP): يتم وضع الشرائح الصغيرة على حامل مؤقت، ويتم تطبيق مركب قالب إيبوكسي لتشكيل "رقاقة معاد تكوينها" حولها. يتم بعد ذلك تصنيع طبقات إعادة التوزيع (RDLs) من الأغشية المعدنية الرقيقة- في الأعلى لتوزيع الوصلات إلى درجة أكبر، مما يلغي الحاجة إلى ركيزة تقليدية أو وسيط لتطبيقات أقل كثافة. إنه حل فعال من حيث التكلفة-لمعالجات الأجهزة المحمولة ووحدات التردد اللاسلكي.
- التكامل 2.5D: المنهج الكلاسيكي المعتمد على المتدخل-. يتم وضع شرائح متعددة جنبًا إلى جنب-بجانب-متدخل سيليكون سلبي يحتوي على TSVs. إنه المعيار لدمج وحدات المعالجة المركزية/وحدات معالجة الرسومات مع ذاكرة HBM.
- تكامل IC ثلاثي الأبعاد: يأخذ التراص إلى المستوى التالي عن طريق ربط الشرائح مباشرة فوق بعضها البعض باستخدام نتوءات دقيقة - أو روابط هجينة (روابط نحاسية مباشرة- إلى- نحاس). ويحقق هذا أعلى كثافة للترابط وأقصر المسارات الممكنة، وهو أمر بالغ الأهمية لمسرعات الذكاء الاصطناعي المستقبلية. ويتطلب الأمر خدمات أكثر تقدمًا في ترقق الرقاقات وربطها.
الفصل الرابع: الضرورة الإستراتيجية للمسابك والأوسات
بالنسبة لمسابك أشباه الموصلات وشركات تجميع واختبار أشباه الموصلات التي يتم الاستعانة بمصادر خارجية (OSAT)، يعد إتقان تقنية المتداخل وWLP ضرورة تنافسية. فهو يتطلب فهمًا متكاملًا رأسيًا للمواد والعمليات والضغط الميكانيكي الحراري-. يعتمد نجاحهم على سلسلة توريد موثوقة للمواد الأولية المتخصصة:
- رقائق رقيقة جدًا -بسمك متفاوت (TTV) للترقق.
- رقائق السيليكون-عالية المقاومة للوسطاء منخفضي الخسارة-.
- رقائق عالية الجودة-مع أسطح خالية من العيوب للحصول على طباعة حجرية RDL ذات درجة وضوح عالية-.
- خدمات تقطيع دقيقة لفرد هذه العبوات الرقيقة المعقدة دون تلف.
شريك لثورة التعبئة والتغليف
لا تستطيع الشركات التي تقود ثورة HI أن تتحمل التناقضات في موادها الأساسية. تعمل شركة Sibranch Microelectronics كعامل تمكين حاسم في هذا النظام البيئي. تعالج قدراتنا بشكل مباشر نقاط الضعف الخاصة بالتعبئة المتقدمة:
نحن نوفر -رقائق السيليكون المسطحة للغاية-عالية المقاومة والمثالية لتصنيع الوسيط.
إن خدماتنا للطحن والتقطيع إلى مكعبات-هي على وجه التحديد الخطوات ذات القيمة المضافة-اللازمة لتحويل الرقاقة القياسية إلى طبقة رقيقة وجاهزة-لمعالجة-ركيزة الوسيط أو لفرد الحزم الدقيقة.
إن خبرتنا في التعامل مع الرقائق-الرقيقة للغاية وفهم التحديات المرتبطة بها توفر دعمًا لا يقدر بثمن لمهندسي التعبئة والتغليف.
من خلال تقديم كل من الركائز المتخصصة وخدمات المعالجة الدقيقة، فإننا نعمل كمزود حلول نقطة واحدة-، مما يقلل من تعقيد سلسلة التوريد والمخاطر التي يتعرض لها شركاؤنا في مجال التغليف المتقدم.
الخلاصة: مركز الجاذبية الجديد
في عصر التكامل غير المتجانس، الحزمة هي النظام، والسيليكون بداخلها-كشرائح نشطة ووسيط سلبي-أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى. أدت تعقيدات TSV، وترقق الرقاقات، والتكديس ثلاثي الأبعاد إلى رفع مستوى علوم المواد والتصنيع الدقيق إلى مركز الصدارة. يتطلب النجاح في هذا النموذج الجديد تعاونًا عميقًا عبر سلسلة التوريد، بدءًا من شريك الركيزة الذي يدرك أن الرقاقة لم تعد مجرد لوحة للترانزستورات، ولكنها جزء لا يتجزأ من -مكون ثلاثي الأبعاد للنظام النهائي-في-الحزمة نفسها.
