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为了复生摩尔定律英特尔决议用玻璃来衔接芯片
来源:鲍勃体育下载   上传时间:2024-03-04 20:07:53

  最近,英特尔在官网上放出音讯,说下一代先进封装的基板,它们计划用玻璃代替有机资料。

  理由呢,不是玻璃更廉价,也不是更美观,而是他们发现用玻璃做基板的芯片,比有机资料的功能好多了。

  一个是进步芯片中信号传输的功率,另一个是明显进步芯片的密度,从而拉动更好的功能。

  英特尔官方还放出豪言,说在在 2030 年之前,它们一个封装上的晶体管就能扩展到 1 万亿个。

  世超翻出摩尔定律的曲线图,现在一个封装的晶体管极限也就 1340 亿个,来自苹果的 M2 Ultra 芯片, 1 万亿个的数据和它比较,直接将近 10 倍。

  看到这儿,我猜各位差友心里或许犯这样的嘀咕,玻璃也不是啥稀有的资料,它真有这么大本领?

  芯片基板,是进行最终一步封装的主角,用来固定上一步从晶圆切好的晶片( Die ),基板上固定的晶片越多,整个芯片的晶体管数量天然也就越多。

  打个比方,整个封装好的芯片适当所以一个城市,如果说基板上晶片是摩天大楼的话,那基板就适当所以串联起这些大楼的公共交通,晶体管便是生活在大楼里的人。

  一个是在现有的公共交通资源下做好城市规划,对应到芯片封装中便是进步工艺。

  别的一个便是盖更多更高的楼,条件是城市的公共交通系统得全面晋级,对应下来便是改动基板的资料。

  从上世纪 70 时代开端起步到现在,芯片基板资料现已阅历了两次迭代,最开端的芯片基板靠引线结构来固定晶片。

  到了二十世纪 90 时代,由于有更好的密封性和杰出的导热性,陶瓷基板逐步替代了之前的金属引线 时代,咱们现在最常见的有机资料基板呈现了。

  和陶瓷基板比较,有机资料基板不必烧结,加工难度小,还有利于高速信号的传输。

  但有机资料身上也有缺陷,便是它和晶片两个资料之间的热胀大系数不同太大了。

  温度低还好,但只需温度略微过高一点,一个变形程度很大,别的一个很小,晶片和基板之间的衔接就会断开。

  尺度小,但想要上面的晶体管变多,就只有在工艺上下功夫了,为此,业界的厂商也都使出了十八般武艺。

  而在堆叠式封装范畴,现在也是卷出了天边,阅历了屡次迭代,现已来到了最先进的硅通孔技能( TSV ),便是让硅芯片堆起来,然后穿孔连通。

  不过现在,不管封装技能再怎样精进再怎样牛,它们面临摩尔定律的开展的新趋势,都渐渐的开端绰绰有余了。

  就拿 TSV 技能来说,虽然在某些特定的程度上它能让晶体管数量成倍增长,但一同它的技能方面的要求也更高,更不必说本钱了。

  而且,下一代封装技能的要求是:封装尺度要超越 120 mm* 120 mm 。

  而现在芯片的封装规划都要求晶片个挨个地凑在一同,发热必定是避免不了的,想要搞更大的封装尺度用有机资料必定没戏。

  咱们在最初就现已给出了答案——玻璃。这儿的玻璃并不是说要用纯玻璃做基板,而是把之前之前基板中相似合成树脂的资料替换成玻璃,金属的封边仍旧还在,相似下图这种。

  玻璃当然也不是咱们日常用的那种玻璃,而是会经过调整,造出一种和硅的性质挨近的玻璃。

  相较于之前的有机资料,这次替换的玻璃首要看中的是它的三个功能:机械功能、耐热性和电气功能。

  由于玻璃资料超级平坦,要光刻或许封装也更简略,所以相同的面积下,在它上面开的孔的数量要比在有机资料上多得多。

  就适当所以,在玻璃资料上建的公共交通会比在有机资料上建得更密布、线路也会愈加多。

  据英特尔的说法,玻璃芯通孔之间的距离可以小于 100 微米,这直接能让晶片之间的互连密度进步 10 倍。

  万一有个特殊情况,玻璃中也含有二氧化硅,和硅的性质挨近,它们的热胀大系数也差不多,就算温度过高,也是基板上的芯片和基板以相同的胀大速度一同变形。

  最终便是玻璃芯共同的电气功能,说更精确一点其实是开孔之后的玻璃的电气功能,它的电介质损耗会更低,答应愈加明晰的信号和电力传输。

  这样一来,信号传输过程中的功率损耗就会下降,芯片全体的功率也就天然而然被提上去了。

  而这些功能归纳下来,在最终芯片上的表现便是,用玻璃芯基板封装的话,可放置的芯片数量比其他芯片多 50% 。

  不过还有个问题,已然相较于有机基板,玻璃基板的功能这么好,为啥不早点用玻璃基板呢?

  其实不是不想用,而是要替换一个资料,可不是那么简略的事儿,前期探索、中期研制、后期落地,这都是要砸钱、砸时刻的。

  还拿英特尔来说,它在十年前就渐渐的开端研制玻璃芯基板了,前前后后丢在里边的资金少说也有十亿美元。

  而现在的效果也便是拼装好了一套测验东西,要实践量产玻璃芯基板,还得比及 2026 年往后。

  当然不止英特尔,整个行业界也有不少企业都在着手搞玻璃基板的研制,究竟玻璃替代有机资料也算是业界的一个一致。

  就比方多半年前,日本的 DNP 也泄漏正在开发玻璃基板,以替换掉传统的树脂基材,而且他们还定下一个小方针:在 2027 年之前靠玻璃基板拿下 50 亿日元的销售额。

  要说最早入局玻璃基板的,还得是 SKC 子公司 Absolics ,甚至在上一年的时分,它就现已出资了 6 亿美元,计划在乔治亚州科文顿建厂了。

  当然,在短时刻内,芯片基板商场的干流还仍旧会是有机资料,究竟技能迭代完结商业化回身也需求一个过渡时期,技能本钱、良率等等都是厂商要处理的问题。

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