www.svethardware.cz
>
>
>
>

Moderní výrobní technologie - 3D stacking čipů a integrovaných obvodů

Moderní výrobní technologie - 3D stacking čipů a integrovaných obvodů
, , článek
V dnešním článku se zaměříme na technologii vrstvení čipů a integrovaných obvodů, na tak zvaný "stacking". Protože se jedná o perspektivní technologii, která se bude více a více používat, podíváme se na ni dnes trochu podrobněji.
K oblíbeným
Kapitoly článku:
  1. Moderní výrobní technologie - 3D stacking čipů a integrovaných obvodů
  2. Pohled na technologii stackingu čipů
  3. Použití 3D zapouzdření a stohování ICs
reklama
Článků o výrobních technologiích na SHW bylo již několik a dnes budeme pokračovat článkem o stackingu čipů a integrovaných obvodů (ICs, integrated circuits) a několika dalších zajímavých technologiích. Začneme trochu oklikou, protože s tématem stackingu souvisí i několik dalších témat. Jak jsme již několikrát na našich stránkách uvedli, například v souvislosti s projektem Tera-scale, vrstvení čipů bude čím dál více používaná technologie a 3D stacking se již také stává realitou. Nejedná se z principu o novou technologii a v polovodičovém průmyslu se používají techniky vrstvení již poměrně dlouhou dobu. Vždy je ale co zlepšovat a ne jinak je tomu právě u technologie vrstvení čipů.


Vrstvení čipů - Qui bono?


Prvně je možná dobré položit si otázku, proč vlastně čipy vrstvit? Odpověď vás asi napadne vzápětí - u pamětí tak mužeme integrovat požadovanou kapacitu do několika čipů a ty navrstvit na sebe. Více čipů tak dostaneme na menší plochu a v oblasti zapouzdření integrovaných obvodů má tato technologie potenciál s 3D stackingem v budoucnosti přinést menší revoluci. Techniky vrstvení také umožňují spojit různé technologické součásti na úrovni čipu, jako například senzory a nedigitální součásti, a vrstvit jinak různé nekompatiblní výrobní technologie (nebo výrobu rozdělit, například z důvodu úspory - ne všechny části potřebují pro výrobu technologicky nejvyspělejší postupy jako například moderní procesory).


a) 3D struktury mohou integrovat komponenty mnoha typů, b) metody spojení čip-čip, c) spojení waferů/čipů s TSV technologií

Možností, jak navýšit kapacitu pamětí nebo jak integrovat například více tranzistorů a aktivní logiky na mm2 a udělat to zároveň i co nejlevněji, je samozřejmě více. Kapacita postupně roste s integrací a stále se zmenšující výrobní technologií, případně s nasazením dalších technologií jako SOI (Silicon On Insulator) a s řadou dalších technik. Rostoucí integrace ale přináší i své problémy. Kromě již nezbytných inovací na poli použitých materiálů a výrobních postupů (které jsou samozřejmě čím dál dražší a časově náročnejší) roste i cena zařízení pro litografii, nákladnost těchto technik a čím dál náročnějších výrobních postupů obecně.

Stacked packaging jako vrstvení čipů na úrovni zapouzdření se již používají zejména u nejvyšších kapacit čipů pamětí, kde standardní postupy nedovolují zatím vyrobit požadovanou kapacitu paměti. Dalším krokem je již 3D integrace, jako například ukázal Intel již na IDF při prezentaci projektu Tera-scale.


Stacking křemíkových vrstev v podání Intelu


Výhody a přínos technologie 3D stackingu


A teď již k samotné technologii vrstvení a 3D stackingu. Jak již zaznělo v předchozí části, 3D vrstvení čipů, které bude obsahovat několik vrstev aktivní logiky, přináší kromě vyšší integrace na mm2 i řadu dalších výhod. Kromě nižší ceny je to také možnost integrace mezispojů a tak zvaných "wire bonds" včetně těch, které jsou jinak například částečně realizovány na úrovni plošných spojů (zejména v případě integrace paměti a procesoru), do samotného (zde je asi dobré podotknout navrstveného) čipu.


Oproti standardnímu "2D" čipu může dojít k výraznému zmenšení vzdálenosti na mezispojích

S rostoucí složitostí obvodu a čipu zde samozřejmě musí být také několik vrstev vodičů. Zde je přínos ve snížení ceny a možném zmenšení výsledného čipu a integrovaného obvodu, což je k ustavičné snaze o miniaturizaci a snížení nákladů velice podstatné. Významné změny jsou také na úrovni mezispojů, kde při dnešním stále vzrůstajícím objemům dat nutně musí růst i propustnosti (jak na úrovni samotného procesoru, tak i mezi jednotlivými čipy nebo procesory ve víceprocesorových systémech). S rostoucí integrací dochází k tomu, že procesory jsou stále rychlejší a stejnou měrou roste i kapacita pamětí, ale šířka paměťové sběrnice a možné propustnosti na této úrovni rostou mnohem pomaleji.

Tento handicap je samozřejmě vůle eliminovat, pokud je to ekonomicky únosné a z hlediska nárustu výkonu a dalších benefitů možné. Částečně například pomocí více kanálů u řadiče paměti nebo s masivní cache (zde jsou možnosti ale značne omezené její možnou velikostí) na úrovni chytře navržené rychlé sběrnice nebo dalšími technikami vzhledem ke konkrétnímu nasazení. Jako jedna z možností zde může pomoci právě technologie 3D vrstvení čipů a integrovaných obvodů. Dále se podíváme na technologii vrstvení a jaké jsou v této oblasti používané metody.
reklama
Nejnovější články
NASA pátrá po zbytcích Beresheet, přežít mohlo laserové "zrcátko" NASA pátrá po zbytcích Beresheet, přežít mohlo laserové "zrcátko"
Beresheet narazil do Měsíce rychlostí, že neměl šanci přežít v celku, ovšem NASA předpokládá, že zařízení Lunar Retroreflector Array (LRA) přežít mohlo. Jeho úkolem je odrážet laserové paprsky a přesně tak se jej NASA pokusí najít.
19.4.2019, aktualita, Jan Vítek
Sega Mega Drive Mini jsou k předobjednání Sega Mega Drive Mini jsou k předobjednání
Nedávno byly představeny nové mini-retro konzole Sega Mega Drive Mini, které mají dorazit na trh během letošního září. Sega přitom změnila vývojářský tým, který na nich pracuje a slíbila další hry nad rámec těch původně slíbených. 
19.4.2019, aktualita, Jan Vítek
NASA konečně detekovala nejstarší typ molekul vesmíru NASA konečně detekovala nejstarší typ molekul vesmíru
Už dlouho se předpokládá, že pravděpodobně nejstarší typ molekul ve vesmíru byla HeH, čili prostý dvouprvkový hydrid helia. Je to celkem logické uvažování, když helium a vodík jsou nejstarší prvky. Až nyní to ale máme potvrzeno pozorováním.
19.4.2019, aktualita, Jan Vítek
Jiří Olšanský 'Rik_Leah': co to znamená být streamer? Jiří Olšanský 'Rik_Leah': co to znamená být streamer?
YouTube je sice coby platforma pro upload videí nadále velmi populární, ale v případě pravidelného streamování (živého vysílání i několik hodin v kuse) se těší větší oblibě Twitch.tv. Přinášíme vám tak rozhovor s někým, kdo se tomu už delší dobu věnuje.
19.4.2019, rozhovor, Karel Polívka
Video: Kolik robotů SpotMini od Boston Dynamics utáhne náklaďák? Video: Kolik robotů SpotMini od Boston Dynamics utáhne náklaďák?
Společnost Boston Dynamics, která je známá svými pokročilými roboty, zveřejnila na YouTube krátké video, ve němž předvádí další kousky, které jsou její stroje schopné vykonat. Tentokrát se zaměřila na celou smečku robotů SpotMini. 
18.4.2019, aktualita, Kateřina Hoferková