В своем исследовании усовершенствованной упаковки Intel обратила внимание на новый материал для подложек чипов: стекло. Жесткость стекла, наряду с его более низким коэффициентом теплового расширения, делает его превосходящим органические подложки, поскольку оно снижает степень расширения и деформации. По словам Пуйи Тадайон, члена Intel и директора по разработке упаковочных и тестовых технологий, эти свойства дают стеклу особое преимущество в масштабировании процесса, например, в достижении более мелких шагов.

_{Том Ракер, вице-президент по развитию технологий и директор по интеграции разработки корпусных и тестовых технологий в Intel}

«Использование стеклянных подложек позволяет нам внедрять некоторые интересные функции и геометрии для улучшения подачи питания», — сказал Тадайон. «Этот материал также может позволить использовать высокоскоростные диоды, которые выходят за рамки 224G и даже достигают 448G». Он добавил, что принятие стеклянных подложек — это постепенный процесс, обусловленный разработкой инструментов и процессов, а также растущим спросом. Стеклянные подложки будут сосуществовать с органическими подложками, а не заменять их.

Том Ракер, вице-президент по развитию технологий и директор по интеграции разработки корпусов и тестовых технологий компании Intel, отметил, что компания сместила акцент в области усовершенствованной корпусировки с систем на кристалле (SoC) на системы в корпусе (SiP).

«Поскольку мы переводим многие из наших линеек продукции на использование технологии Embedded Multi-die Interconnect Bridge (EMIB), этот сдвиг продолжает набирать обороты», — сказал Рукер. «Мы также движемся к 3D-межсоединениям, которые поддерживают штабелирование кристаллов и позволяют увеличить количество кристаллов, что позволяет уменьшить геометрию и повысить производительность — и все это в одном корпусе».

_{Пуйя Тадайон, научный сотрудник Intel, директор по развитию технологий упаковки и тестирования}

Механические проблемы, связанные с крупномасштабной упаковкой, также побудили Intel расширить свои возможности в этой области. Тадайон отметил, что подложки склонны к деформации, а Марк Гарднер, старший директор по усовершенствованной упаковке в Intel Foundry Services, добавил, что это затрудняет их монтаж на материнские платы. «В результате мы обнаружили, что наличие опыта в сборке плат может быть полезным для наших клиентов, и мы можем сотрудничать с производителями сборки плат, чтобы обеспечить для них бесперебойный процесс», — пояснил Гарднер.

Внедрение непрерывных инноваций в упаковочные технологии

Недавно выпущенные и готовящиеся к выпуску продукты Intel включают в себя:

•  Максимальная серия Графические процессоры для центров обработки данных, представленные ранее в 2023 году, используют почти все передовые технологии упаковки Intel, включая 3D-стекирование «бок о бок» и EMIB. Эти компоненты содержат 47 кристаллов 5 нм процесса и 100 миллиардов транзисторов.
• Новое поколение Шаг 36 мкм Foveros Технология 3D-укладки (которая эволюционировала с 50 мкм до 36 мкм, а теперь и до 25 мкм), а также Метеоритное озеро процессоры, запуск которых ожидается в 2023 году.
•  Флип-чип с шариковой решеткой (FCBGA) Платформа, нацеленная на массовое производство в 2024 году, планирует увеличить размеры корпусов с параллельным расположением выводов до 100 мм, расширить средние слои и уменьшить шаг до менее 90 мкм.
• Межсоединения следующего поколения, включая стеклянные соединения, также известные как технология стеклянного моста— и комплексная оптика со встроенными волноводами.

Тадайон объяснил, что технология стеклянного моста не соединяет напрямую оптические волокна с кремниевыми чипами, чтобы избежать повторной обработки. Это «уникальное решение» поддерживает функцию plug-and-play и, как ожидается, поступит в массовое производство к концу 2024 года. Кроме того, технология стекирования чипов Intel Foveros продолжит развиваться, и ожидается, что шаг сократится до 9 мкм.

«Глядя вперед на технологии следующего поколения, мы планируем использовать в наших продуктах шаг менее 5 мкм», — сказал Тадайон. «Мы продолжим внедрять новые архитектуры и возможности 3D-стекинга, позволяя архитекторам соединять чипы различными способами и использовать гибкость, предлагаемую этой платформой».

Что движет этими технологическими инновациями?

«Технология упаковки играет важнейшую роль в обеспечении вычислительных функций во всех секторах экосистемы, от высокопроизводительных суперкомпьютеров до центров обработки данных, периферийных вычислений и всего, что находится между ними — хранения, передачи и действий на основе данных», — сказал Рукер. «Ключевыми факторами для технологических решений являются производительность, масштабируемость и стоимость».

_{Марк Гарднер, старший директор по усовершенствованной упаковке в литейном подразделении Intel}

Intel также совершенствует свои услуги литейного производства, отходя от подхода «все или ничего». Гарднер описал обновленную модель литейного производства с открытой системой, которая предлагает более гибкие услуги à la carte, охватывающие весь жизненный цикл производства продукта — от спецификаций продукта до тестирования.

«Раньше приходилось использовать все наши производственные услуги или вообще ничего», — пояснил он. «Но этот новый подход более эффективно удовлетворяет спрос и обеспечивает большую гибкость». Кроме того, теперь тестирование можно проводить на более ранних этапах производственного цикла, что помогает снизить затраты.

«Это особенно важно, потому что если вы посмотрите на Ponte Vecchio (кодовое название графического процессора для центров обработки данных Max Series), то увидите, что у него почти 50 чиплетов или плиток», — сказал Гарднер. «Если один из них выйдет из строя во время финального тестирования, вам придется выбросить все остальные хорошие кристаллы вместе с очень дорогой упаковкой. Мы увидели потенциал для получения большего от возможностей финального тестирования».