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El precio creciente y la complejidad de los nodos avanzados de los microprocesadores que se convierten a lo más está forzando muchos fabricantes de chips a comenzar a romper para arriba ese microprocesador en las piezas múltiples, no que requieren nodos del borde delantero. El desafío es cómo poner esos pedazos desagregados detrás junto.

Cuando un sistema complejo se integra monolítico — en una pieza única del silicio — el producto final es un compromiso entre los apremios de presupuesto termales de los dispositivos componentes.

3D NAND necesita la polisilicona da alta temperatura, por ejemplo, solamente las temperaturas requeridas degradan el funcionamiento de la lógica del Cmos.

La memoria y la lógica de desagregación para separar las obleas permite que los fabricantes optimicen cada tecnología independientemente. La integración heterogénea llega a ser aún más atractiva como sensores, transmisores-receptores, y otros elementos no-Cmos se añaden a la mezcla.

El problema es cómo conectar todos los pedazos. La integración monolítica depende de la parte-de-línea establecida (BEOL) procesos de la metalización. Cuando los componentes se empaquetan por separado, los fabricantes dan vuelta a los órdenes de la rejilla de la bola y a los diseños similares. Pero cuando dos o más dados están montados en un solo paquete, los procesos usados para conectarlos para mentir en una tierra de en medio mal definida entre los dos.

Muchos diseños del sistema-en-paquete confían en conexiones de la soldadura. el lugar de las herramientas del Selección-y-lugar pre-topó dados singulated en una interposición o directamente en una oblea del destino. Los hornos del flujo terminan los enlaces de la soldadura en un solo paso de la alto-producción. El material de una soldadura cuanto más suave sirve como capa obediente, allanando también las variaciones de la altura que pudieron degradar de otra manera la calidad en enlace.

Desafortunadamente, la tecnología soldadura-basada no escala a las conexiones muy de alta densidad que los sensores de la imagen, alta memoria del ancho de banda, y demanda similar de los usos. El proceso de enlace aplana y exprime topetones de la soldadura, así que la última huella del enlace es levemente más grande que la echada del topetón. Pues va esa echada abajo, no hay simplemente sitio para que bastante soldadura haga una conexión robusta. En el trabajo presentado en la conferencia de empaquetado del Oblea-nivel internacional 2019, Guilian Gao y los colegas en Xperi estimaban que la echada viable mínima para la integración soldadura-basada es cerca de 40 micrones.

Las juntas de la soldadura del Cu-Sn son limitadas más a fondo por las propiedades mecánicas pobres, que contribuyen a las grietas, a las fallos de cansancio, y a la electromigración. La industria está intentando una tecnología de enlace de estado sólido alternativa para facilitar el escalamiento adicional de la echada, pero no muchos procesos pueden hacer juego la velocidad, el bajo costo, y la flexibilidad de la vinculación de la soldadura.

Por ejemplo, se elige cualquier esquema de enlace debe poder acomodar variaciones de la altura en cojines en enlace e interposiciones. La temperatura de proceso también debe ser bastante baja proteger todos los componentes de la pila del dispositivo. Cuando los esquemas de empaquetado implican capas múltiples de interposiciones y de microprocesadores atados, la capa baja hace frente especialmente a requisitos termales desafiadores. Cada capa sobre la base puede requerir un paso de enlace separado.

Una alternativa propuesta, vinculación directa del cobre-cobre, tiene la ventaja de la simplicidad. Sin capa de intervención, fusible de la temperatura y de la presión los cojines superiores e inferiores en una pieza única del metal, haciendo la conexión posible más fuerte. Ésa es la idea detrás de la vinculación de la termocompresión. Los pilares de cobre en uno mueren los cojines del partido en un segundo dado. Difusión de la impulsión del calor y de presión a través del interfaz para hacer un enlace permanente. Temperaturas típicas en el rango del ºC 300 ablandar el cobre, permitiendo que las dos superficies conformen el uno al otro. La vinculación de la termocompresión puede tardar 15 a 60 minutos, aunque, y requiere un en atmósfera controlada prevenir la oxidación de cobre.

Las superficies limpias se pegan juntas
Una técnica estrechamente vinculada, vinculación híbrida, tentativas de prevenir la oxidación integrando el metal en una capa dieléctrica. En un proceso damasquino evocador de la metalización de la interconexión de la oblea, el cobre electrochapado completa los agujeros cortados en el dieléctrico. El CMP quita exceso del cobre, saliendo de los cojines en enlace que se ahuecan en relación con el dieléctrico. Poner las dos superficies dieléctricas en contacto crea un enlace temporal.

En el trabajo presentado en los componentes electrónicos 2019 de IEEE y la conferencia de la tecnología, los investigadores en Leti demostraron el uso de un descenso del agua de facilitar la alineación. El grupo de Xperi explicó que este enlace es bastante fuerte permitir que los fabricantes monten una pila completa del multi-microprocesador.

El enlace dieléctrico encapsula el cobre, previniendo la oxidación y permitiendo que el equipo de enlace utilice una atmósfera ambiente. Para formar un enlace permanente, los fabricantes dan vuelta a recuecen eso se aprovechan de un coeficiente más grande de la extensión termal del cobre. Confinado por el dieléctrico, el cobre se fuerza para ampliarse en su superficie libre, llenando el vacío entre los dos dados. La difusión de cobre entonces forma un enlace metalúrgico permanente. En una pila compleja, un solo recuece paso puede enlazar todos los microprocesadores componentes inmediatamente. Las temperaturas de recocido relativamente bajas son suficientes en ausencia del óxido nativo o de la otra barrera.

La altura de los cojines en enlace es definida por CMP, un proceso maduro, bien-controlado. Por todas estas razones, la vinculación híbrida de la oblea-a-oblea se ha utilizado en usos como los sensores de la imagen por varios años. los usos de la vinculación de la Oblea-a-oblea requieren la alineación del cojín entre las obleas y dependen de altas producciones del dispositivo para minimizar pérdidas. Los dados defectuosos en las dos obleas son poco probables de alinearse, un defecto en una oblea pueden causar tan la pérdida de un buen microprocesador correspondiente en la oblea hecha juego.

la vinculación híbrida de la Dado-a-oblea y de la dado-a-interposición puede potencialmente abrir un espacio más grande del uso, permitiendo sistemas heterogéneos complejos en un solo paquete. Sin embargo, estos usos también requieren flujos de proceso más complejos. Mientras que la oblea-a-oblea y los procesos de la dado-a-oblea (o interposición) pone demandas similares en el paso del CMP y en el enlace sí mismo, la manipulación del poste-CMP singulated de los microprocesadores es más desafiadora. La línea de fabricación tiene que poder controlar las partículas producidas por el paso intrínsecamente sucio del singulation, evitando vacíos y otros defectos de enlace. De Katherine Derbyshire.