Защо производителите на чипове инвестират милиарди в „усъвършенствано опаковане“

Инвестицията от 40 милиарда $ на Samsung в производството на чипове в Тексас, оповестена в понеделник, включва проект за създаване на оборудване за „ усъвършенствано пакетиране на чипове “, което ще приближи Съединени американски щати с огромна крачка до да могат да създават авангардни чипове с изкуствен интелект на родна земя.

Ходът на корейската компания се преглежда като огромна победа за администрацията на Байдън, която, дружно с Китай, призна възходящото значение на модерните опаковки във веригата за доставки на полупроводници.

Водещите международни производители на чипове наливат милиарди долари в разширение и възстановяване на усъвършенствани техники за пакетиране, вярвайки, че те ще бъдат от решаващо значение за възстановяване на продуктивността на полупроводниците.

Какво е усъвършенствано пакетиране на чипове?

Тъй като процесът на миниатюризиране на чипове стартира да доближава своите физически граници, производителите на чипове са принудени да разпознават различни способи, с цел да продължат да усъвършенстват продуктивността, с цел да отговорят на все по-интензивните изчислителни условия на технология като генериращ AI.

Чрез консолидиране или „ пакетиране “ на голям брой чипове — без значение дали са от един и същи тип или разнообразни разновидности — по-тясно дружно, производителите на чипове могат да усилят скоростта и успеваемостта, като в същото време заобикалят рестриктивните мерки на миниатюризацията.

Какви са образците за разширено пакетиране?

Памет с висока честотна лента (hbm)

Високопроизводителните чипове като графичните процесори (GPU) на Nvidia изискват голямо количество памет, с цел да съхраняват своите калкулации. Дори най-модерните чипове с памет сами по себе си не оферират задоволителна „ ширина на честотната лента “, с цел да могат изчисленията да се съхраняват и изпращат напред-назад, както е належащо.

Чиповете с памет с висока честотна лента се създават посредством нареждане на чипове с памет Dram и свързването им с дребни жици, преминаващи през дребни дупки във всеки пласт, като многоетажна библиотека с асансьор, който бързо транспортира огромни размери книги сред етажите за събиране и доставка.

chIP -ON-WAFER-ON-SUBSTRATE (CoWoS)

В случая на AI чипа H100 „ Hopper “ на Nvidia, шест HBM чипа са интегрирани с планиран от Nvidia и създаден от TSMC GPU, употребявайки тайванския производител Усъвършенствана техника за пакетиране „ Chip-on-Wafer-on-Substrate “ (CoWoS).

Графичният процесор и HBM чиповете се намират на силициев интерфейс, прочут като „ interposer “, посредством който споделят между тях. След това вложката се намира върху главен пласт или „ субстрат “. Съперниците на TSMC, Samsung и Intel, имат свои лични имена за сходни версии на същата техника.

Понякога се назовава „ 2.5D “ усъвършенствана техника за пакетиране, тъй като до момента в който пластовете Dram в HBM са подредени, HBM чиповете и GPU са ситуирани един до различен. Новото оборудване на Samsung в Тексас ще може да прави както 2.5D, по този начин и HBM опаковки, до момента в който другият корейски производител на чипове SK Hynix построява цех за HBM в Индиана.

„ 3D пакетирането “ в този подтекст би включвало отвесна интеграция на HBM и GPU съставените елементи, само че инженерите занапред ще измислят по какъв начин да поддържат такава система задоволително охлаждана и захранвана.

интегрирано разклоняване (информация)

Разширеното пакетиране също е потребно, когато чипът работи в строги физически граници. Чиповете, употребявани в смарт телефоните, са добър образец, тъй като логическите чипове не могат да станат доста по-малки, а смарт телефоните не могат да станат доста по-големи.

През 2017 година тайванският производител на чипове TSMC, дружно с Apple, показа нова усъвършенствана техника за пакетиране, наречена Integrated Fan-Out. Това включва консолидиране на логичност и чипове с памет по-близо един до различен посредством нов „ пласт за преразпределение “ с висока компактност, подобрявайки продуктивността, като в същото време отстранява нуждата от по-дебел главен пласт.

Какви са последствията за промишлеността?

Усъвършенстваното пакетиране изисква по-голямо съдействие сред експертите в промишлеността.

TSMC, да вземем за пример, която няма опит в производството на чипове за памет, работи в тясно съдействие с AI чиповете на Nvidia с водача на пазара HBM SK Hynix, който няма опит в производството на логичен чипове.

Samsung Electronics и Intel, в това време, имат връх както в логиката, по този начин и в паметта, както и в усъвършенстваните пакети, което значи, че евентуално ще могат да предложат на клиентите интегрирани услуги във всичките три области.

Нарастването на смисъла на усъвършенстваните опаковки също по този начин предлага опция за второстепенните производители на чипове и обичайните компании за пакетиране, всички от които влагат в личните си усъвършенствани благоприятни условия за пакетиране, да завоюват по-голям дял от полупроводниците на стойност 500 милиарда $ пазар.