Жарым өткөргүчтөрдүн таңгагы салттуу 1D PCB конструкцияларынан пластина деңгээлиндеги алдыңкы 3D гибриддик байланышка чейин өнүккөн. Бул жетишкендик жогорку энергия үнөмдүүлүгүн сактоо менен бирге 1000 ГБ/с чейинки өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен бир орундуу микрон диапазонунда өз ара байланыш аралыгын түзүүгө мүмкүндүк берет. Өркүндөтүлгөн жарым өткөргүчтөрдүн таңгактоо технологияларынын негизинде 2,5D таңгактоо (мында компоненттер ортоңку катмарга жанаша жайгаштырылат) жана 3D таңгактоо (активдүү чиптерди вертикалдуу тизүүнү камтыйт) турат. Бул технологиялар HPC системаларынын келечеги үчүн абдан маанилүү.
2.5D таңгактоо технологиясы ар кандай ортоңку катмар материалдарын камтыйт, алардын ар биринин өзүнүн артыкчылыктары жана кемчиликтери бар. Толугу менен пассивдүү кремний пластиналары жана локалдашкан кремний көпүрөлөрүн камтыган кремний (Si) ортоңку катмарлары эң мыкты зымдоо мүмкүнчүлүктөрүн камсыз кылганы менен белгилүү, бул аларды жогорку өндүрүмдүү эсептөөлөр үчүн идеалдуу кылат. Бирок, алар материалдар жана өндүрүш жагынан кымбат жана таңгактоо аймагында чектөөлөргө туш болушат. Бул көйгөйлөрдү азайтуу үчүн, локалдашкан кремний көпүрөлөрүн колдонуу көбөйүүдө, ал жерде майда функционалдуулук маанилүү болгон жерде аймактык чектөөлөрдү чечүү менен бирге кремнийди стратегиялык жактан колдонууда.
Органикалык ортоңку катмарлар, желдеткич менен калыпка салынган пластиктерди колдонуу менен, кремнийге караганда үнөмдүү альтернатива болуп саналат. Алардын диэлектрикалык туруктуулугу төмөн, бул таңгактагы RC кечигүүсүн азайтат. Бул артыкчылыктарга карабастан, органикалык ортоңку катмарлар кремнийге негизделген таңгактоо сыяктуу эле өз ара байланыш өзгөчөлүктөрүн азайтуу деңгээлине жетүү үчүн күрөшүп, алардын жогорку өндүрүмдүү эсептөө колдонмолорунда колдонулушун чектейт.
Айнектин ортоңку катмарлары, айрыкча Intel компаниясынын жакында айнек негизиндеги сыноо унааларынын таңгагын чыгаргандан кийин, олуттуу кызыгууну жаратты. Айнек бир катар артыкчылыктарды сунуштайт, мисалы, жылуулук кеңейүүсүнүн жөнгө салынуучу коэффициенти (CTE), жогорку өлчөмдүү туруктуулук, жылмакай жана жалпак беттер жана панелдерди өндүрүүнү колдоо мүмкүнчүлүгү, бул аны кремнийге салыштырмалуу зымдоо мүмкүнчүлүктөрү бар ортоңку катмарлар үчүн келечектүү талапкер кылат. Бирок, техникалык кыйынчылыктардан тышкары, айнектин ортоңку катмарларынын негизги кемчилиги - бул экосистеманын жетиле электиги жана учурда ири масштабдуу өндүрүш кубаттуулугунун жоктугу. Экосистема жетилип, өндүрүш мүмкүнчүлүктөрү жакшырган сайын, жарым өткөргүч таңгактоодогу айнек негизиндеги технологиялар андан ары өсүшүнө жана колдонулушуна дуушар болушу мүмкүн.
3D таңгактоо технологиясы жагынан алганда, Cu-Cu соккусуз гибриддик байланыш алдыңкы инновациялык технологияга айланууда. Бул өнүккөн ыкма диэлектрикалык материалдарды (SiO2 сыяктуу) камтылган металлдар (Cu) менен айкалыштыруу аркылуу туруктуу байланыштарга жетишет. Cu-Cu гибриддик байланышы 10 микрондон төмөн аралыктарга, адатта бир орундуу микрон диапазонунда жетише алат, бул соккулардын аралыгы болжол менен 40-50 микрон болгон салттуу микро-сокку технологиясына караганда бир топ жакшырууну билдирет. Гибриддик байланыштын артыкчылыктарына I/O көбөйүшү, өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн жогорулашы, 3D вертикалдык катмарлоону жакшыртуу, энергиянын натыйжалуулугун жогорулатуу жана түбүн толтуруунун жоктугунан улам мителик эффекттердин жана жылуулукка туруктуулуктун азайышы кирет. Бирок, бул технологияны өндүрүү татаал жана чыгымдары жогору.
2.5D жана 3D таңгактоо технологиялары ар кандай таңгактоо ыкмаларын камтыйт. 2.5D таңгактоодо, ортоңку катмар материалдарын тандоого жараша, аны жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кремний негизиндеги, органикалык негиздеги жана айнек негизиндеги ортоңку катмарларга бөлүүгө болот. 3D таңгактоодо микро-бамп технологиясын иштеп чыгуу аралык өлчөмдөрдү азайтууга багытталган, бирок бүгүнкү күндө гибриддик байланыш технологиясын (түз Cu-Cu туташтыруу ыкмасы) колдонуу менен бир орундуу аралык өлчөмдөргө жетишүүгө болот, бул тармакта олуттуу прогрессти белгилейт.
**Көзөмөлдөө керек болгон негизги технологиялык тенденциялар:**
1. **Чоңураак ортомчу катмар аянттары:** IDTechEx мурда кремний ортомчу катмарларынын торчо өлчөмүнүн 3 эселик чегинен ашып кетишинин кыйынчылыгынан улам, 2,5D кремний көпүрө чечимдери жакында HPC чиптерин таңгактоо үчүн негизги тандоо катары кремний ортомчу катмарларын алмаштырат деп болжолдогон. TSMC NVIDIA жана Google жана Amazon сыяктуу башка алдыңкы HPC иштеп чыгуучулары үчүн 2,5D кремний ортомчу катмарларынын негизги жеткирүүчүсү болуп саналат жана компания жакында эле торчо өлчөмү 3,5 эсе чоң биринчи муундагы CoWoS_L массалык өндүрүшүн жарыялады. IDTechEx бул тенденция улана берет деп күтөт, андан аркы жетишкендиктер негизги оюнчуларды камтыган отчетунда талкууланат.
2. **Панель деңгээлиндеги таңгактоо:** 2024-жылы Тайванда өткөн эл аралык жарым өткөргүчтөр көргөзмөсүндө белгиленгендей, панель деңгээлиндеги таңгактоо маанилүү багытка айланды. Бул таңгактоо ыкмасы чоңураак ортомчу катмарларды колдонууга мүмкүндүк берет жана бир эле учурда көбүрөөк таңгактарды чыгаруу менен чыгымдарды азайтууга жардам берет. Потенциалдуу мүмкүнчүлүктөрүнө карабастан, warpage башкаруу сыяктуу көйгөйлөрдү дагы эле чечүү керек. Анын барган сайын популярдуу болуп баратышы чоңураак, үнөмдүү ортомчу катмарларга болгон суроо-талаптын өсүп жатканын чагылдырат.
3. **Айнектин ортомчу катмарлары:** Айнек кремнийге салыштырмалуу ичке зымдарды алуу үчүн күчтүү талапкер материал катары пайда болууда, анын кошумча артыкчылыктары, мисалы, жөнгө салынуучу CTE жана жогорку ишенимдүүлүк. Айнектин ортомчу катмарлары панелдик деңгээлдеги таңгактоо менен да шайкеш келет, бул жогорку тыгыздыктагы зымдарды башкарууга оңой чыгымдар менен өткөрүү мүмкүнчүлүгүн сунуштайт, бул аны келечектеги таңгактоо технологиялары үчүн келечектүү чечимге айлантат.
4. **HBM гибриддик байланышы:** 3D жез-жез (Cu-Cu) гибриддик байланышы чиптердин ортосундагы өтө майда кадамдуу вертикалдык байланыштарга жетүү үчүн негизги технология болуп саналат. Бул технология ар кандай жогорку класстагы сервердик продуктыларда, анын ичинде катмарланган SRAM жана CPUлар үчүн AMD EPYC, ошондой эле киргизүү/чыгаруу штамптарына CPU/GPU блокторун катмарлоо үчүн MI300 сериясында колдонулган. Гибриддик байланыш келечектеги HBM өркүндөтүүлөрүндө, айрыкча 16-Hi же 20-Hi катмарларынан ашкан DRAM стектери үчүн маанилүү ролду ойнойт деп күтүлүүдө.
5. **Биргелешип таңгакталган оптикалык түзүлүштөр (БТТ):** Маалыматтарды өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн жогорулашына жана энергиянын натыйжалуулугуна болгон суроо-талаптын өсүшү менен оптикалык өз ара байланыш технологиясы олуттуу көңүл бурууга ээ болду. Биргелешип таңгакталган оптикалык түзүлүштөр (БТТ) киргизүү/чыгаруу өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу жана энергияны керектөөнү азайтуу үчүн негизги чечимге айланууда. Салттуу электр берүү менен салыштырганда, оптикалык байланыш бир катар артыкчылыктарды сунуштайт, анын ичинде узак аралыкта сигналдын азайышы, кайчылаш сүйлөшүүлөрдүн сезгичтигинин төмөндөшү жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн бир кыйла жогорулашы. Бул артыкчылыктар БТТны маалыматтарды көп талап кылган, энергияны үнөмдөөчү БТТ системалары үчүн идеалдуу тандоого айлантат.
**Көзөмөлдөө керек болгон негизги рыноктор:**
2.5D жана 3D таңгактоо технологияларынын өнүгүшүнө түрткү берген негизги рынок, албетте, жогорку өндүрүмдүү эсептөө (HPC) тармагы. Бул өнүккөн таңгактоо ыкмалары Мур мыйзамынын чектөөлөрүн жеңүү үчүн абдан маанилүү, бул бир пакеттин ичинде көбүрөөк транзисторлорду, эс тутумду жана өз ара байланыштарды камсыз кылат. Чиптердин ажырашы ошондой эле ар кандай функционалдык блоктордун ортосундагы процесстик түйүндөрдү оптималдуу пайдаланууга мүмкүндүк берет, мисалы, киргизүү/чыгаруу блокторун иштетүү блокторунан бөлүү, натыйжалуулукту андан ары жогорулатуу.
Жогорку өндүрүмдүү эсептөөлөрдөн (ЖӨЭ) тышкары, башка рыноктор да алдыңкы таңгактоо технологияларын кабыл алуу аркылуу өсүшкө жетишет деп күтүлүүдө. 5G жана 6G тармактарында таңгактоо антенналары жана заманбап чип чечимдери сыяктуу инновациялар зымсыз кирүү тармагынын (RAN) архитектурасынын келечегин калыптандырат. Автономдук унаалар да пайда көрөт, анткени бул технологиялар коопсуздукту, ишенимдүүлүктү, компакттуулукту, кубаттуулукту жана жылуулукту башкарууну жана чыгымдардын натыйжалуулугун камсыз кылуу менен бирге көп көлөмдөгү маалыматтарды иштетүү үчүн сенсордук топтомдорду жана эсептөөчү блокторду интеграциялоону колдойт.
Керектөөчү электроника (анын ичинде смартфондор, акылдуу сааттар, AR/VR түзмөктөрү, компьютерлер жана жумушчу станциялар) баага көбүрөөк басым жасалганына карабастан, кичинекей мейкиндиктерде көбүрөөк маалыматтарды иштетүүгө барган сайын көбүрөөк көңүл буруп жатышат. Өркүндөтүлгөн жарым өткөргүч таңгактоо бул тенденцияда негизги ролду ойнойт, бирок таңгактоо ыкмалары HPCде колдонулгандардан айырмаланышы мүмкүн.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 7-октябры