Nella sua esplorazione del packaging avanzato, Intel ha rivolto la sua attenzione a un nuovo materiale per i substrati dei chip: il vetro. La rigidità del vetro, insieme al suo minore coefficiente di espansione termica, lo rende superiore ai substrati organici, in quanto riduce il grado di espansione e deformazione. Secondo Pooya Tadayon, Intel Fellow e Director of Packaging and Test Technology Development, queste proprietà conferiscono al vetro un particolare vantaggio nella scalabilità dei processi, come ad esempio il raggiungimento di passi più sottili.

_{Tom Rucker, vicepresidente dello sviluppo tecnologico e direttore dell'integrazione dello sviluppo tecnologico di packaging e test presso Intel}

"L'uso di substrati di vetro ci permette di introdurre alcune interessanti funzionalità e geometrie per migliorare l'erogazione di potenza", ha detto Tadayon. "Questo materiale può anche consentire di realizzare diodi ad alta velocità che vanno oltre i 224G e raggiungono addirittura i 448G". Ha aggiunto che l'adozione dei substrati di vetro è un processo graduale, guidato dallo sviluppo di strumenti e processi e dalla domanda emergente. I substrati di vetro coesisteranno con quelli organici piuttosto che sostituirli.

Tom Rucker, vicepresidente dello sviluppo tecnologico e direttore dell'integrazione dello sviluppo tecnologico per il packaging e il test di Intel, ha sottolineato che l'azienda ha spostato l'attenzione sul packaging avanzato dal system-on-chip (SoC) al system-in-package (SiP).

"Con la transizione di molte delle nostre linee di prodotti verso l'uso della tecnologia EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), questo cambiamento continua a prendere piede", ha dichiarato Rucker. "Stiamo anche passando alle interconnessioni 3D, che supportano l'impilamento dei die e permettono di aumentare il numero di die, consentendo geometrie più piccole e prestazioni più elevate, il tutto in un unico package".

_{Pooya Tadayon, Intel Fellow, direttore dello sviluppo tecnologico di packaging e test}

Le sfide meccaniche poste dal packaging su larga scala hanno spinto Intel a espandere le proprie capacità in questo settore. Tadayon ha sottolineato che i substrati sono soggetti a deformazioni e Mark Gardner, Senior Director of Advanced Packaging di Intel Foundry Services, ha aggiunto che ciò rende difficile il montaggio sulle schede madri. "Di conseguenza, abbiamo scoperto che avere competenze nell'assemblaggio delle schede può essere vantaggioso per i nostri clienti e possiamo collaborare con i produttori di schede per offrire loro un processo senza soluzione di continuità", ha spiegato Gardner.

Innovazione continua nella tecnologia dell'imballaggio

I prodotti Intel di recente lancio e di prossima uscita includono:

• Il Serie Max Le GPU per data center, introdotte all'inizio del 2023, sfruttano quasi tutte le tecnologie di packaging avanzate di Intel, tra cui lo stacking 3D side-by-side e l'EMIB. Questi componenti contengono 47 die con processo a 5 nm e 100 miliardi di transistor.
• La nuova generazione Passo 36µm Foveros La tecnologia di impilamento 3D (che si è evoluta da 50µm a 36µm e ora a 25µm), così come il Lago delle Meteore processori, il cui lancio è previsto per il 2023.
• Il Flip-Chip Ball-Grid-Array (FCBGA) La piattaforma, che punta alla produzione di massa nel 2024, prevede di espandere le dimensioni delle confezioni side-by-side a 100 mm, di estendere gli strati intermedi e di ridurre i passi al di sotto dei 90 µm.
• Le interconnessioni di nuova generazione, tra cui l'accoppiamento a base di vetro, noto anche come tecnologia dei ponti di vetro-e ottiche in co-packaging con guide d'onda integrate.

Tadayon ha spiegato che la tecnologia glass bridge non collega o lega direttamente le fibre ottiche ai chip di silicio per evitare il ritrattamento. Questa "soluzione unica" supporta la funzionalità plug-and-play e dovrebbe entrare in produzione di massa entro la fine del 2024. Inoltre, la tecnologia di impilamento dei chip Foveros di Intel continuerà a evolversi, con una riduzione dei passi a 9µm.

"Guardando alle tecnologie di prossima generazione, abbiamo in programma l'adozione di pitch inferiori a 5µm nei nostri prodotti", ha dichiarato Tadayon. "Continueremo a introdurre nuove architetture e capacità di impilamento 3D, consentendo agli architetti di collegare i chip in modi diversi e di sfruttare la flessibilità offerta da questa piattaforma".

Cosa spinge queste innovazioni tecnologiche?

"La tecnologia di packaging svolge un ruolo fondamentale nell'abilitare le funzioni di calcolo in tutti i settori dell'ecosistema, dai supercomputer ad alte prestazioni ai data center, all'edge computing e a tutto ciò che sta in mezzo: archiviazione, trasmissione e azioni basate sui dati", ha dichiarato Rucker. "I fattori chiave per le soluzioni tecnologiche sono le prestazioni, la scalabilità e il costo".

_{Mark Gardner, direttore senior del packaging avanzato presso la divisione fonderia di Intel}

Intel sta inoltre perfezionando i propri servizi di fonderia, abbandonando un approccio "tutto o niente". Gardner ha descritto il rinnovato modello di fonderia a sistema aperto dell'azienda, che offre servizi più flessibili e à la carte che coprono l'intero ciclo di vita del prodotto, dalle specifiche al collaudo.

"In passato era necessario utilizzare tutti i nostri servizi di produzione o non utilizzarli affatto", ha spiegato. "Ma questo nuovo approccio soddisfa la domanda in modo più efficace e offre una maggiore flessibilità". Inoltre, i test possono essere eseguiti prima del ciclo di produzione, il che contribuisce a ridurre i costi.

"Questo è particolarmente importante perché se si guarda a Ponte Vecchio (il nome in codice della GPU per data center della serie Max), ha quasi 50 chiplet o piastrelle", ha detto Gardner. "Se uno di essi si guasta durante il test finale, si devono scartare tutti gli altri die buoni, insieme al costosissimo imballaggio. Abbiamo visto il potenziale per ottenere di più dalle capacità di test finale".