Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Такие приложения, как искусственный интеллект (ИИ) и высокопроизводительные вычисления (HPC), привели к резкому росту спроса на мощные вычислительные чипы. По мере того, как закон Мура приближается к своему пределу, усовершенствованная упаковка постепенно становится ключом к повышению производительности чипов. В настоящее время многие передовые технологии упаковки, такие как 2.5D, 3D-IC, гетерогенная интеграция и чиплеты, помогают разработчикам микросхем обеспечить больше функций в чипах меньшего размера и с меньшим энергопотреблением, а также добиться скачка в производительности. Однако эти технологические достижения также создают беспрецедентные проблемы, которые предъявляют более высокие требования к существующим производственным процессам, оборудованию и материалам.

Все более совершенная упаковка включает в себя процессы, известные как «средний путь» между производством пластин («передняя часть») и упаковкой и тестированием чипов («внутренняя часть»), включая перераспределение (RDL), ударное производство (Bumping) и сквозное производство. кремниевый переход (TSV) и другие технологические процессы включают фотолитографию, проявку, травление, зачистку и другие технологические этапы, аналогичные производству пластин. Среди них решающую роль играет технология фотолитографии. Фотолитографическое оборудование широко используется в производстве упаковки с флип-чипом, RDL, 2,5D/3D упаковки TSV и т. д. в области современной упаковки.

Сегодня в области производства корпусов на уровне плат и высококачественных подложек (подложек) ИС литография с прямой записью полностью заменила традиционную литографию в области высококачественных дисплеев, современной упаковки и полупроводников третьего поколения; начала появляться и литография. В условиях развития современной упаковки компания Xinqi Micropackaging, отечественный лидер в области технологии литографии прямой записи, вносит прорывные изменения в отрасль благодаря своим превосходным характеристикам и инновационным техническим решениям.

Появляется усовершенствованная упаковка и появляется литография с прямой записью.

В качестве примера возьмем TSMC CoWoS, которая привлекла большое внимание с прошлого года. Это технология упаковки 2.5D, представляющая собой комбинацию CoW и ОС. Сначала чип подключается к кремниевой пластине посредством процесса упаковки «чип на пластине» (CoW), а затем чип CoW подключается к подложке (подложке) для интеграции его в CoWoS. Суть этой технологии заключается в размещении разных чипов на одном кремниевом переходнике для соединения нескольких чипов. В кремниевом переходнике TSMC использует микровыступы (μBmps), сквозные кремниевые переходы (TSV) и другие технологии для замены традиционного проводного соединения для соединений между кристаллами, что значительно повышает плотность межсоединений и пропускную способность передачи данных. В зависимости от различных используемых интерпозеров TSMC делит технологию упаковки CoWoS на три типа: CoWoS-S (Silicon Interposer), CoWoS-R (RDL Interposer) и CoWoS-L (Local Silicon Interconnect и RDL Interposer).

Например, CoWoS используется для производства высокопроизводительных чипов искусственного интеллекта для таких компаний, как Nvidia, AMD, Amazon и Google. Поскольку количество транзисторов в чипах искусственного интеллекта продолжает увеличиваться, а также поскольку они используются в центрах обработки данных и облачных вычислениях, Требования к размеру не высоки, поэтому будущие чипы AI, вероятно, будут становиться все больше и больше. В настоящее время TSMC использует технологию упаковки CoWoS для разработки чипов искусственного интеллекта, которые больше, чем AMD Instinct MI300X и Nvidia B200. Площадь упаковки достигла 120x120 мм.

Пан Чанлун, директор по продажам Pan-Semiconductor в Xinqi Micropackaging, отметил, что в настоящее время TSMC в основном использует CoWoS-S. Поскольку появляется все больше и больше конструкций чипов большой площади, появляется все больше и больше промежуточных устройств, а размер маски становится больше. и больше. При использовании посредников, если размер слоя более чем в четыре раза превышает размер самой большой сетки TSMC (сетка 1X≈830 мм²), что более чем в 3,3 раза превышает текущий уровень промежуточного слоя, он перейдет на CoWoS-L.

Пан Чанлун, директор по продажам компании Semiconductor Semiconductor

Данные показывают, что теоретический предел сетки EUV составляет 858 мм² (26 мм х 33 мм), поэтому при соединении шести масок будет достигнута площадь SiP 5148 мм². Такой большой промежуточный модуль не только обеспечивает место для нескольких крупных вычислительных чиплетов, но также оставляет достаточно места для 12-стековой памяти HBM, что означает пропускную способность 12288-битного интерфейса памяти до 9,8 ТБ/с. Создание SiP площадью 5148 мм² — чрезвычайно сложная задача. Нынешний ускоритель Nvidia H100, упаковка которого охватывает промежуточную маску нескольких размеров, стоит целых 30 000 долларов. В результате более крупные и мощные чипы, вероятно, еще больше повысят стоимость упаковки.

В дополнение к CoWoS-L некоторые компании, занимающиеся разработкой микросхем, также начали изучать системы уровня пластины (Система на пластине, SoW). В этом типе конструкции используется вся пластина в качестве упаковочной единицы, а также микросхемы, связанные с логикой, хранением и управлением. необходимо интегрировать через упаковку, подключение RDL будет довольно сложным, а количество слоев RDL будет все выше и выше.

Что касается тенденций этих двух передовых технологий упаковки, Пан Чанлун сказал, что упаковка чипов большей площади создаст множество проблем при использовании традиционных шаговых литографических машин.

Одна из них — проблема сращивания масок. По мере увеличения площади упаковки одна маска не может покрыть весь чип, и необходимо использовать и соединять несколько масок. Это усложняет производственный процесс и может привести к ошибкам соосности в местах соединения, что влияет на производительность и выход конечного продукта. Кроме того, увеличение площади упаковки может привести к увеличению коробления и дефектов в процессе производства, что приведет к снижению выхода продукции. Любая небольшая ошибка, особенно в области сшивания маски, может повлиять на производительность всего чипа. С интеграцией чипов и использованием пластин большого размера проблема коробления пластин становится все более серьезной и становится одной из основных проблем, влияющих на надежность современной упаковки.

Во-вторых, возрастает сложность конструкции и снижается эффективность производства. Проектирование упаковки большого размера требует более сложной технологии разводки и укладки. Например, разводка слоя RDL будет довольно сложной, а количество слоев будет увеличиваться, что создает чрезвычайно высокие проблемы как для проектных работ, так и для производственного процесса. . В частности, дизайн упаковки большого размера требует переключения масок в фотолитографической машине для обнажения линий на одном и том же слое. Такая частая смена масок снизит эффективность производства и удлинит производственный цикл.

Третье — ограничения оборудования. Размер маски традиционного оборудования для шаговой проекционной литографии в основном составляет 26×33 мм², и может не быть опыта решения таких проблем, как коробление упаковок большого размера. Для фотолитографии упаковок большого размера требуется оборудование, способное работать с пластинами/носителями большего размера и решать такие проблемы, как коробление.

Пан Чанлун сказал, что в дополнение к упаковке на уровне пластин, такой как CoWoS и SoW, технология упаковки FoPLP также начала набирать обороты. Машины для шаговой литографии также не могут справиться с упаковкой такой большой площади, и будет использоваться технология литографии с прямой записью. лучший выбор.

В области пан-полупроводников технология литографии в основном делится на литографию по маске и литографию с прямой записью в зависимости от того, используется ли маска. Масочную литографию можно разделить на бесконтактную/контактную и проекционную литографию.Литография с прямой записью, также известная как литография без маски, представляет собой управляемую компьютером высокоточную проекцию сфокусированного луча на поверхность подложки, покрытой светочувствительным материалом, без необходимости использования маски для прямого сканирования. В течение долгого времени технология литографии с использованием маски была лучшим выбором в процессе литографии, однако с ростом стоимости в будущем технология литографии с прямым письмом без маски может постепенно стать более популярной в отрасли из-за ее ценовых преимуществ; и расположение отрасли. Технология литографии с прямой записью, особенно в области современной упаковки, постепенно становится ключевой силой в продвижении отраслевых инноваций благодаря своим уникальным преимуществам и широкому рыночному потенциалу.

Как литография с прямой записью меняет ландшафт рынка современной упаковки

Являясь лидером сегмента отечественного литографического оборудования для прямой записи, компания Xinqi Micropackaging постоянно ускоряет разработку несущих плат, усовершенствованной упаковки, новых дисплеев и масок, поскольку спрос на несущие платы среднего и высокого класса для печатных плат и ИС растет, а локализация Скорость увеличивается. Компоновка при изготовлении шаблонов, силовых дискретных устройствах, фотоэлектрическом меднении и т. д. Пан Чанлун сказал, что в области современной упаковкиПомимо стоимости и удобства эксплуатации, обусловленного отсутствием маски, микромонтируемое литографическое оборудование прямой записи Xinqi также имеет преимущества в RDL, межсоединении, интеллектуальной коррекции и пригодности для упаковки чипов большой площади. Оборудование совершенствуется. бесперебойно работает на стороне клиента и постоянно получает повторные заказы от ведущих китайских заказчиков упаковки.

Пан Чанлун резюмировал несколько основных преимуществ применения технологии литографии прямой записи в современной упаковке. Во-первых, производство масок часто требует много времени и средств. При литографии с прямой записью не используются маски, необходимые для традиционной пошаговой литографии.Благодаря цифровому экспонированию рисунка непосредственно на кремниевой пластине время от разработки продукта до выхода на рынок значительно сокращается, а производственные затраты значительно снижаются.Кроме того, технология литографии с прямой записью может адаптироваться к сложным конструкциям RDL и многослойным структурам упаковки, чего может быть трудно достичь при традиционной пошаговой литографии. Клиенты могут более гибко настраивать и оптимизировать конструкции в соответствии с различными потребностями, особенно в области исследований и разработок или выборки. этап разработки.

Во-вторых, технология литографии с прямой записью снижает необходимость замены и сращивания масок, упрощая производственный процесс и тем самым повышая эффективность производства. Технология литографии с прямой записью может эффективно решить проблемы упаковки больших размеров, особенно с увеличением площади упаковки и развитием таких технологий, как CoWoS-L и FoPLP. Он может обрабатывать упаковки большой площади, которые превышают размеры традиционных масок, избегая проблем со сращиванием масок и повышая эффективность производства. В то же время свободная мультисегментация и интеллектуальные режимы расширения и сжатия прямой фотолитографии имеют превосходное качество в борьбе с короблением и деформацией многослойных материалов большого размера в упаковке на уровне картона.

Наконец, в ответ на текущий рыночный спрос на локализацию и снижение внешней зависимости, материковый Китай активизирует усилия по разработке передовых пакетов, таких как CoWoS и Chiplet, чтобы компенсировать разрыв в производительности, несмотря на ограничения передовых процессов. Технология литографии прямого письма обеспечивает автономное и контролируемое решение, которое помогает снизить риски в цепочке поставок и повысить конкурентоспособность отечественной промышленности.

«Поскольку требования к высокопроизводительным чипам большой вычислительной мощности продолжают расти, спрос на передовые технологии упаковки, такие как CoWoS-L и FoPLP, будет продолжать расти с появлением таких будущих продуктов, как RDL и SOW большого размера. Технология литографии с прямой записью будет опираться на свои преимущества. Преимущества крупногабаритной упаковки и ее стоимость откроют широкое рыночное пространство», — сказал Пан Чанлун.В настоящее время микроупаковочное оборудование Xinqi достигло ширины линии всего 2 мкм, и задействованные процессы включают вертикальную проводку TSV, горизонтальную проводку с соединением каналов RDL и т. Д., отвечающее требованиям заказчиков передовой упаковки с гибкими цифровыми масками и высокой производительностью. В настоящее время клиентам доставлено несколько устройств, и стабильность и функциональность продуктов были проверены.

Стоит отметить, что помимо процесса фотолитографии, литография с прямой записью также демонстрирует значительные технические преимущества в области резки пластин и интеллектуальной коррекции.

Пан Чанлун отметил, что в процессе производства чипов для нанесения надписей на пластину необходимо использовать процесс резки. Однако традиционная алмазная резка, резка шлифовальным кругом или лазерная резка нанесут серьезное повреждение пластине, что приведет к ее напряжению, растрескиванию и т. д. Снижение производительности чипа и другие проблемы. В настоящее время в области современной упаковки высококлассные клиенты начинают использовать плазменную резку глубокого травления кремния (DRIE), чтобы заменить традиционные методы резки. Однако DRIE требует процесса экспонирования, но этот процесс экспонирования не сложен. Технология литографии с прямой записью позволяет напрямую рисовать точные линии резки на кремниевых пластинах или других базовых материалах. Эти узоры могут представлять собой простые прямые линии, кривые или другую сложную геометрию. форму и обеспечивает более гладкие и точные режущие кромки, уменьшая напряжение и повреждения, которые могут возникнуть при использовании традиционных методов резки, таких как резка ножом или лазерная резка. Кроме того, поскольку в литографии с прямой записью используется цифровой луч и виртуальная маска, не требуется создавать и заменять физические маски для каждого отдельного шаблона резки, что значительно экономит затраты и время.

Другой типичный сценарий CoWoS — интеграция нескольких HBM в чипы AI, что требует объединения нескольких чипов DRAM в один блок хранения большой емкости. В этом процессе можно использовать литографию с прямой записью, чтобы точно нарисовать разметочные линии для резки и укладки чипов.По сравнению с традиционными методами резки он не только повышает точность резки, но также помогает добиться более плотной укладки стружки, тем самым улучшая плотность хранения и производительность. . Кроме того, технология литографии с прямой записью может также обеспечить высокую плоскостность поверхности чипа после резки, что имеет решающее значение для последующих процессов, таких как гибридное соединение.

«Применение технологии литографии с прямым письмом в этих двух сценариях резки может не только повысить точность и качество резки, но также сократить производственные затраты и время, а также повысить общую эффективность производства», - подчеркнул Пан Чанлун: «Благодаря литографии с прямым письмом».

Кроме того, для интеллектуальной коррекции все чаще используется технология литографии с прямой записью.

Пан Чанлун объяснил, что в настоящее время существуют три основные технические трудности при реконструкции пластин для усовершенствованной упаковки. Первая — это сдвиг матрицы, который означает отклонение, расширение и сжатие во время процесса переноса чипа. Это приводит к отклонению между фактическим положением сердцевины и положением. заданное положение, требующее исправления; второе – коробление, которое представляет собой деформацию, вызванную несоответствием коэффициента термического расширения материала ЭМС и кремниевой пластины, что может привести к плохому воздействию. Третье – остатки клея. ). Для решения проблемы смещения основных частиц технология литографии с прямой записью может обеспечить точность рисунка слоя RDL за счет изменения проводки или слоя PI или коррекции рисунка коррекции рельефа. Кроме того, в процессе размещения FoWLP решение для коррекции PI, основанное на литографии с прямым письмом, может очень хорошо уменьшить ошибку размещения установочной машины. Таким образом, в области смещения зерна, коробления подложки, деформации подложки и т. д. возможность адаптивной настройки технологии литографии с прямой записью дает ей преимущества высокой производительности и хорошей консистенции.

Поскольку преимущества литографии с прямой записью по сравнению с шаговой литографией в основном отражаются в возможности корректировки рисунка в реальном времени без физической маски, что повышает эффективность производства и производительность, она может адаптироваться к сложной коррекции многослойных и крупногабаритных материалов. пакеты. Его гибкость и возможности высокоточной коррекции упрощают производственный процесс, снижают затраты и поддерживают быстрое развитие передовых технологий упаковки для удовлетворения спроса рынка на высокопроизводительные чипы с высокой плотностью.

Возможности и проблемы сосуществуют, и экологическая цепочка прямой литографии меняется.

По оценкам Yole и Jiwei Consulting, мировой рынок современной упаковки вырастет с 37,9 млрд долларов США до 48,2 млрд долларов США в период с 2022 по 2026 год, при этом среднегодовой темп роста составит 6,2%. В будущем доля передовых упаковочных технологий на всем рынке упаковки будет постепенно увеличиваться. Развитие 3D-упаковки, секторной упаковки (FOWLP/PLP), технологии склеивания проволок с микрошагом и упаковки системного уровня (SiP). важно продолжать путь закона Мура.

В то же время Йол также прогнозирует, что в области передовых корпусов интегральных схем оборудование для лазерной литографии с прямой записью постепенно созреет и займет определенную долю рынка в ближайшие три года с хорошими перспективами применения на рынке. Это правда, что технология литографии с прямой записью начала появляться в области современной упаковки, но ей все еще необходимо преодолеть ряд технических и рыночных проблем, прежде чем ее можно будет использовать в крупномасштабном массовом производстве.

Пань Чанлун отметил, что, прежде всего,С развитием передовых технологий упаковки требования к точности фотолитографии становятся все выше и выше. . Технология литографии прямой записи нуждается в дальнейшем улучшении своего разрешения, чтобы соответствовать требованиям упаковки для меньшей ширины линий и более высокой плотности.Во-вторых, литография с прямой записью еще не полностью сравнима с шаговой литографией с точки зрения производительности и производительности (UPH), а узким местом производительности является главным образом то, что на рынке до сих пор нет фоторезиста, специально разработанного для литографии с прямой записью и соответствующего освещения. источники.Традиционные материалы фоторезиста и диэлектрического слоя предназначены для шаговых литографических машин, и технология литографии прямой записи должна лучше сочетаться с этими материалами, чтобы обеспечить качество и эффективность литографии.Наконец, многие клиенты упаковки по-прежнему не понимают технологию литографии с прямым письмом, и для повышения осведомленности клиентов и их признания необходимы дополнительные знания рынка и популяризация технологии.И как подчеркнуть уникальные преимущества микроукрашений Xinqi в рыночной конкуренции и завоевать доверие клиентов, также является большой проблемой.

Поскольку развитие отечественной полупроводниковой промышленности в области передовых процессов ограничено, спрос на передовую упаковку растет с каждым днем. В настоящее время исследования и разработки в материковом Китае в областях 2,5D и 3D упаковки, таких как CoWoS, ускоряются. Компания Xinqi Micropackaging разработала и приняла ряд практических и эффективных планов и мер по содействию локализации современной упаковки.

«Локализация исследований и разработок является одной из основных стратегий Xinqi Micro-Device. Компания создала сильную местную команду исследований и разработок, которая фокусируется на технологических инновациях и разработке продуктов, чтобы гарантировать, что технология может своевременно реагировать на потребности отечественных клиентов. Благодаря локализованным исследованиям и разработкам Xinqi Micro Packaging может быстро адаптироваться к изменениям рынка и способствовать технологическому прогрессу. «Пань Чанлун сказал: «Что касается повышения производительности литографии с прямой записью и эффективности производства, Xinqi Micropackaging также установила тесное сотрудничество с отечественными производственными и перерабатывающими цепочками. Например, что касается вспомогательного фоторезиста, Xinqi Micro Devices тесно сотрудничает с японскими и материковыми производителями фоторезиста i-line и KrF для проведения проверки производства, корректировки формулы и других работ для улучшения возможности массового производства. В то же время Xinqi Micropackaging также установила тесные отношения сотрудничества с отечественными упаковочными заводами, дизайнерскими компаниями и фабриками по производству пластин, чтобы понять потребности клиентов и отзывы об использовании, а также предоставить им индивидуальные решения. "

Стоит упомянуть, чтоXinqi Micro-assembly стремится увеличить долю локализации деталей. В настоящее время локализовано более 90% деталей.Это не только снижает зависимость от импортных комплектующих и комплектующих и повышает стабильность цепочки поставок, но также снижает затраты на производство и повышает рыночную конкурентоспособность продукции.

По мере того, как технологии продолжают развиваться и рынок постепенно признает это, вся экологическая цепочка будет меняться. Все звенья экологической цепочки, от поставщиков материалов до производителей оборудования и компаний по окончательной упаковке, начинают активно адаптироваться к этим изменениям, изучая новые. продукты, новые процессы и новые решения, совместимые с технологией прямой литографии. Это межотраслевое и межотраслевое сотрудничество будет способствовать дальнейшему ускорению инноваций и применения технологии литографии прямой записи.

Считается, что литография с прямой записью не только будет играть все более важную роль в области современной упаковки, но и станет важным фактором изменения структуры отечественной цепочки полупроводниковой промышленности и повышения конкурентоспособности промышленности.