ฮอเร็กซ์ กรุ๊ป
March 11, 2021
บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงกำลังมีบทบาทมากขึ้นและกลายเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการพัฒนาการออกแบบชิประดับระบบใหม่ แต่ยังนำเสนอผู้ผลิตชิปที่มีตัวเลือกมากมายที่สับสนและบางครั้งก็มีป้ายราคาที่สูง
ยานยนต์เซิร์ฟเวอร์สมาร์ทโฟนและระบบอื่น ๆ ได้ใช้บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งสำหรับแอปพลิเคชันอื่น ๆ มันใช้งานมากเกินไปและแพ็คเกจสินค้าที่เรียบง่ายกว่าก็เพียงพอแล้วถึงกระนั้นบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงก็กลายเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับหลาย ๆ คนอย่างรวดเร็วอุตสาหกรรมกำลังพัฒนารูปแบบใหม่ของบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงหรืออัพเกรดเทคโนโลยีที่มีอยู่สำหรับการใช้งานที่หลากหลายเช่น 5G และ AI
กว่าจะมาถึงจุดนี้ได้ต้องใช้เวลาหลายปีในอุตสาหกรรมการประกอบดายในบรรจุภัณฑ์พื้นฐานสามารถทำได้มานานหลายทศวรรษแล้วแต่เมื่อการปรับขนาดของไอน้ำหมดลงบรรจุภัณฑ์จะเปิดตัวเลือกสถาปัตยกรรมชุดใหม่ที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพลดกำลังและเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบเพื่อปรับแต่งสำหรับตลาดเฉพาะและลดเวลาในการออกสู่ตลาด
อย่างไรก็ตามไม่มีแพ็กเกจประเภทใดที่สามารถตอบสนองความต้องการได้ทั้งหมดแต่ละแอปพลิเคชันมีความแตกต่างกันและแต่ละรายการมีข้อกำหนดเฉพาะของตัวเองในบางกรณีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงอาจไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสมด้วยซ้ำ
วิศวกรรมเซมิคอนดักเตอร์ตรวจสอบประโยชน์และความท้าทายของบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในตลาด 4 แห่ง ได้แก่ เซิร์ฟเวอร์อุปกรณ์ระบบเครือข่ายแว่นตาอัจฉริยะและการทหาร / อวกาศแม้ว่านี่จะเป็นเพียงตัวอย่างของการใช้งานที่เป็นไปได้ แต่ก็เน้นย้ำถึงประเด็นหลักและความท้าทายบางประการในบรรจุภัณฑ์ที่ผู้ผลิตชิปจะต้องเผชิญในอนาคต
ตลาดบรรจุภัณฑ์ IC ทั้งหมดมีมูลค่า 68 พันล้านดอลลาร์ในปี 2562 ตาม Yole Développementจากนั้นอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงมีมูลค่า 29,000 ล้านดอลลาร์ในปี 2562 และคาดว่าจะเติบโต 6.6% เป็น 42,000 ล้านดอลลาร์ในปี 2568 ตาม Yole
เซิร์ฟเวอร์
โดยปกติแล้วในการพัฒนาดีไซน์ระดับแนวหน้าผู้ผลิตอุปกรณ์ต้องพึ่งพาการปรับขนาดชิปเป้าหมายคือการบรรจุฟังก์ชันเพิ่มเติมบนแม่พิมพ์เสาหินที่โหนดกระบวนการใหม่แต่ละโหนดโดยโหนดใหม่จะเปิดตัวทุกๆ 18 ถึง 24 เดือนโดยประมาณแต่การปรับขนาดนั้นยากขึ้นและมีราคาแพงขึ้นในแต่ละโหนดและผลประโยชน์ด้านราคา / ประสิทธิภาพก็ลดน้อยลงดังนั้นในขณะที่การปรับขนาดจะดำเนินต่อไปไม่ใช่ว่าส่วนประกอบทั้งหมดในระบบจะปรับขนาดได้เท่ากัน
“ มันเกี่ยวกับเศรษฐศาสตร์ที่ตายแล้ว” วอลเตอร์อึ้งรองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ UMC กล่าว“ สำหรับโหนดที่มีเลือดออกมากค่าใช้จ่ายของเวเฟอร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับดาราศาสตร์จึงมีลูกค้าเพียงไม่กี่รายและมีแอปพลิเคชั่นเพียงไม่กี่รายที่สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการผลิตที่มีราคาแพงได้แม้แต่ลูกค้าที่สามารถจ่ายค่าใช้จ่ายได้ แต่ขนาดของแม่พิมพ์บางชิ้นก็ยังเทียบกับขนาดเส้นเล็งสูงสุดแน่นอนว่าส่งผลให้เกิดความท้าทายด้านผลตอบแทนซึ่งจะทำให้ปัญหาด้านต้นทุนทวีความรุนแรงยิ่งขึ้นลูกค้าต้องการโซลูชันทางเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งจะมอบโซลูชันทางธุรกิจที่คุ้มค่ากว่าระยะเวลาที่ต้องใช้ในการออกแบบและตรวจสอบ System-on-a-chip (SoC) ขนาดใหญ่ที่ขอบที่มีเลือดออกก็เป็นสิ่งที่หลายคนกังวลเช่นกันจากมุมมองของเวลาต่อตลาด”
ในโลกของเซิร์ฟเวอร์สิ่งนี้ชี้ให้เห็นทั้งการแยกส่วน - ฟังก์ชั่นการขนถ่ายที่ไม่ต้องการหรือได้รับประโยชน์จากลอจิกดิจิทัลขั้นสูงสุด - รวมถึงการผสานรวมที่แตกต่างกันโดยใช้การเชื่อมต่อระหว่างกันแบบต่อตายความเร็วสูงมีตัวเลือกมากมายให้เลือกใช้ แต่กระแสนิยมอยู่ที่ชิปเล็ต
ในชิปเพล็ตผู้ผลิตชิปอาจมีเมนูโมดูลาร์ดายหรือชิปเล็ตในไลบรารีซึ่งทั้งหมดนี้ไม่จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาที่โหนดกระบวนการเดียวกันโดยทั่วไปการออกแบบที่มีชิปเล็ตจะมีลักษณะคล้ายกับ SoC แบบเสาหิน แต่มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในการพัฒนา
ทั้งหมดนี้ฟังดูดีบนกระดาษ แต่มีความท้าทายอยู่บ้าง“ นี่คือสภาพแวดล้อมที่เกิดขึ้นใหม่มันเป็นรุ่นใหม่มีมาตรฐานไม่มากเมื่อพูดถึงอินเทอร์เฟซผู้ใช้งานในช่วงแรกของการรวมชิปเล็ตมักจะเป็น บริษัท ที่รวมกันในแนวตั้งซึ่งสามารถควบคุมองค์ประกอบการออกแบบทั้งหมดและโดยเฉพาะอินเทอร์เฟซ” Eelco Bergman ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ ASE กล่าวในการนำเสนอในการประชุม IMAPS2020 เมื่อเร็ว ๆ นี้“ ทุกวันนี้การออกแบบชิปเล็ตส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยนักพัฒนาชิปไม่ว่าจะเป็น IDM หรือซัพพลายเออร์ fablessเมื่ออุตสาหกรรมพัฒนาขึ้นและระบบนิเวศเปิดกว้างขึ้นคุณจะเห็นการเปลี่ยนแปลงนี้”
คนอื่น ๆ เห็นด้วย“ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการออกแบบบัสและรายละเอียดอินเทอร์เฟซเป็นสิ่งสำคัญมากหากเป็นสถานการณ์ที่เป็นกรรมสิทธิ์แน่นอนว่าลูกค้าจะต้องลงเอยด้วยการเป็นผู้นำที่นั่นซึ่งจะเป็นจริงในบางครั้ง” Mike Kelly รองประธานฝ่ายแพคเกจขั้นสูงและการผสานรวมเทคโนโลยีของ Amkor กล่าวในการนำเสนอ“ เมื่อเราสร้างสถานที่ที่เรามีสถาปัตยกรรมรถบัสทั่วไปที่ทุกคนเข้าใจและระบุได้ดีการออกแบบจะมีความยืดหยุ่นมากไม่ว่าจะเป็น บริษัท ที่ผสมผสานในแนวตั้ง IDM หรือ OSAT สำหรับเรื่องนั้น”
AMD, Intel และอื่น ๆ อีกสองสามรายได้นำเสนอสถาปัตยกรรมที่เหมือนชิปเล็ตตัวอย่างเช่นแทนที่จะเป็นแม่พิมพ์เสาหินขนาดใหญ่สายการประมวลผลเซิร์ฟเวอร์ล่าสุดของ AMD จะรวมแม่พิมพ์ขนาดเล็กไว้ในโมดูลซึ่งบางครั้งเรียกว่าโมดูลหลายชิป (MCM)ชิปเชื่อมต่อโดยใช้การเชื่อมต่อระหว่างกันแบบตายต่อตาย
เรียกว่าการออกแบบชิปเล็ต 2D MCM ของ AMD ได้รวมเอา I / O และตัวควบคุมหน่วยความจำในตัวโดยใช้กระบวนการ 14 นาโนเมตรความตายนั้นตั้งอยู่ตรงกลางโปรเซสเซอร์ 7nm แปดตัวยังรวมอยู่ใน MCMไดย์โปรเซสเซอร์สี่ตัวตั้งอยู่ที่แต่ละด้านของไดย์ I / O
รูปที่ 1: กระบวนการเซิร์ฟเวอร์ EPYC ของ AMD ที่มีแกนตาย 8 คอร์และ 1 ตาย I / O ที่มา: AMD
สำหรับสายการประมวลผลของเซิร์ฟเวอร์ AMD ย้ายไปใช้วิธีการคล้ายชิปเล็ตด้วยเหตุผลหลายประการ“ เพื่อให้แนวโน้มประสิทธิภาพที่ต้องการของประสิทธิภาพ 2X เป็นไปอย่างต่อเนื่องทุกๆสองปีเราจะต้องใช้ชิปเพล็ตเพื่อไม่เพียง แต่ทำให้ทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นโดยให้ผลผลิตที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่เพื่อลดจำนวนซิลิคอนโหนดขั้นสูงทั้งหมดด้วย” ไบรอันแบล็กกล่าว เพื่อนรุ่นพี่ที่ AMD ในการนำเสนอ
ในอนาคต AMD วางแผนที่จะขยายความพยายามของ MCM ในส่วนหน้าของตัวประมวลผลเซิร์ฟเวอร์นอกจากนี้ยังวางแผนที่จะพัฒนาชิปเล็ตโดยใช้เทคนิคการซ้อน 3 มิติ“ ในขณะที่เราก้าวไปสู่การซ้อน 3 มิติเราจะทำให้ความท้าทายทั้งหมดนี้ทวีความรุนแรงยิ่งขึ้นที่เราได้ดำเนินการในรูปแบบ 2 มิติ” แบล็กกล่าว
การออกแบบชิปเล็ตทั้ง 2 มิติและ 3 มิติมีความท้าทายหลายประการเช่นเดียวกัน“ Chiplets ไม่ฟรี” แบล็กกล่าว“ พวกเขามีต้นทุนที่เกี่ยวข้องทั้งในต้นทุนบรรจุภัณฑ์และต้นทุนพื้นที่แม่พิมพ์ที่เพิ่มขึ้นเราไม่สามารถนำชิ้นส่วนเสาหินที่มีพื้นที่ 2X มาแบ่งออกเป็นแม่พิมพ์ขนาดเล็กสองชิ้นที่มีพื้นที่เพียง 1Xมีค่าใช้จ่ายในการสื่อสารระหว่างทั้งสองเช่นเดียวกับลอจิกกำลังเพิ่มเติมตรรกะการเชื่อมโยงเพิ่มเติมการควบคุมการตอกบัตรเพิ่มเติมและการควบคุมการทดสอบที่มีประสิทธิภาพเรามีตรรกะการควบคุมพิเศษมากมายนอกเหนือจากค่าโสหุ้ยการสื่อสาร I / O ที่จำเป็นในการเชื่อมต่อดายทั้งสองตัวนี้และทำให้มันดูคล้ายกับการเป็นหนึ่งดายมากที่สุด”
ยิ่งไปกว่านั้นแพ็คเกจต้องใช้ดายที่ให้ผลตอบแทนดีหรือที่เรียกว่าแม่พิมพ์ที่ดีการตายที่ไม่ดีเพียงครั้งเดียวในบรรจุภัณฑ์อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์หรือระบบ“ มีการแปรผันของพาราเมตริกในแม่พิมพ์ทั้งหมดดังนั้นเราจึงมีปัญหาการทดสอบพื้นฐานและการกำหนดลักษณะเฉพาะของโซลูชันมัลติไดซ์บางคนทำงานช้าบางคนก็เร็วบางตัวใช้พลังงานมากหรือน้อย” แบล็กกล่าว
ความร้อนการกระจายกำลังและความน่าเชื่อถือยังเป็นความท้าทายในการออกแบบที่ใช้ชิปเล็ตแล้วถ้าพัสดุล้มเหลวคำถามใหญ่คือใครรับผิดชอบเป็นผู้จำหน่ายชิปผู้จัดหา IP หรือโรงงานบรรจุภัณฑ์หรือไม่?
ด้วยเหตุนี้อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์สามารถเรียนรู้จากประสบการณ์ที่ผ่านมาโดยเฉพาะในช่วงแรกของ 2.5Dด้วย 2.5D แม่พิมพ์จะเรียงซ้อนกันหรือวางเคียงข้างกันที่ด้านบนของตัวคั่นinterposer ซึ่งรวมผ่านซิลิคอน vias (TSVs) ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างชิปและบอร์ด
ในช่วงแรกของ 2.5D ผู้ผลิตอุปกรณ์กำลังต่อสู้กับการตายที่แตกต่างกันปัญหาการผสานรวมและความท้าทายที่ให้ผลตอบแทนอย่างไรก็ตามเมื่อเวลาผ่านไปผู้ขายได้แก้ไขปัญหาดังกล่าว
“ ฉันจำได้ว่าตอนที่โปรเจ็กต์ 2.5D เริ่มต้นขึ้น” Kelly จาก Amkor กล่าว“ สิ่งสำคัญอันดับหนึ่งที่ช่วยเราคือการได้รับผลตอบแทนจนถึงจุดหนึ่งถ้าอย่างนั้นมันไม่ใช่ความท้าทายอย่างมากที่จะแยกแยะผลขาดทุนที่ได้รับเพียงไม่กี่อย่างที่คุณมี”
หากแม่พิมพ์ไม่ตรงตามข้อกำหนดผู้จำหน่ายจะทำการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงของอุปกรณ์อย่างละเอียดสิ่งนี้ต้องใช้กลยุทธ์การทดสอบเสียง
สูตรอาหารประเภทเดียวกันสามารถนำไปใช้สำหรับการผสมผสานที่แตกต่างกันโดยใช้ชิปเล็ตก่อนหน้านี้การพัฒนาดายที่ให้ผลตอบแทนที่ดีเป็นสิ่งสำคัญ“ คุณกำลังจะก้าวไปอีกขั้นคุณจะมีแม่พิมพ์มากขึ้นและมีข้อต่อประสานมากขึ้นแต่ตราบใดที่ขั้นตอนการประกอบขั้นพื้นฐานของคุณเป็นแบบแข็งก็จะไม่เจ็บปวดกับการอภิปรายอย่างที่เราพบกับ 2.5D” Kelly กล่าว
แท้จริงแล้วแพคเกจต้องมีผลตอบแทนที่ดีในราคาที่ยอมรับได้แต่เมื่อเกิดความล้มเหลวก็กลับไปที่ซัพพลายเออร์“ ในตอนท้ายของวันซัพพลายเออร์คือผู้ที่รับผิดชอบผลิตภัณฑ์ในที่สุดแต่ฐานการจัดหาที่สนับสนุนซัพพลายเออร์ชิปนั้นจะคอยช่วยเหลือในกระบวนการวิเคราะห์ความล้มเหลวนั้นเมื่อระบุได้แล้วหนี้สินและความรับผิดชอบจะชัดเจนมากขึ้น” Bergman จาก ASE กล่าว
เป้าหมายคือการป้องกันความล้มเหลวในตอนแรกนั่นใช้แนวทางแบบองค์รวมโดยเริ่มจากการออกแบบ“ ในขั้นตอนการออกแบบเราจะค้นหาว่าอะไรจะได้ผลดีที่สุดกับลูกค้า” Ken Molitor ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของ Quik-Pak กล่าว“ เราจะดำเนินโครงการทั้งหมดแบบครบวงจรโดยที่เราออกแบบวัสดุพิมพ์มีการประดิษฐ์วัสดุพิมพ์จากนั้นจึงออกแบบให้มีความเหนียวแน่นจากนั้นเราจะทำการประกอบมีเหตุการณ์สำคัญบางอย่าง (ในระหว่างกระบวนการ) ที่มีแนวโน้มที่จะลดความเสี่ยงในตอนท้ายของเขาและในตอนท้ายของเรา”
อุปกรณ์เครือข่าย
ผู้จำหน่ายอุปกรณ์เครือข่ายต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการเช่นเดียวกันเครือข่ายเป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งครอบคลุมตั้งแต่สำนักงานที่บ้านไปจนถึงระบบคลาวด์เพื่อจัดการกับตลาดเหล่านี้ผู้จำหน่ายอุปกรณ์สื่อสารจะขายระบบที่แตกต่างกันสำหรับส่วนต่างๆของเครือข่าย
ตัวอย่างเช่นในส่วนหนึ่งของเครือข่าย Cisco ขายเราเตอร์สำหรับผู้ให้บริการขนาดใหญ่เราเตอร์กำหนดทิศทางเครือข่ายโดยใช้แพ็กเก็ตข้อมูล IPเราเตอร์รุ่นล่าสุดของ Cisco ใช้ ASIC ภายในของตัวเองสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการ 7 นาโนเมตร ASIC เสาหินของ Cisco ช่วยให้สามารถใช้แบนด์วิดท์ 12.8 Tbps บนชิปตัวเดียวกัน
Cisco ยังพัฒนา ASIC สำหรับผลิตภัณฑ์เครือข่ายอื่น ๆผู้ขายอุปกรณ์สื่อสารรายอื่นก็พัฒนา ASIC เช่นกัน
ผู้ขายยังสำรวจหรือใช้แนวทางอื่นด้วยเหตุผลหลายประการในแต่ละโหนด ASIC มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงมากขึ้นนอกจากนี้ยังรวม SerDes (serializer / deserializer) ซึ่งให้การสื่อสารแบบชิปต่อชิปความเร็วสูง
“ ข้อกำหนดในการปรับขนาดแบนด์วิดท์ของเครือข่ายส่งผลให้ขนาดแม่พิมพ์ ASIC ของเครือข่ายเพิ่มขึ้นในทุก ๆ เทคโนโลยี” Valery Kugel วิศวกรอาวุโสของ Juniper กล่าวในการนำเสนอ“ (The) SerDes ครอบครองพื้นที่ส่วนใหญ่ของ ASIC”
ยังมีประเด็นอื่น ๆASIC ประกอบด้วยบล็อกทั้งดิจิทัลและอนาล็อกส่วนดิจิทัลได้รับประโยชน์จากการปรับขนาดทำให้สามารถใช้งานฟังก์ชันต่างๆได้มากขึ้นด้วยแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นแต่ไม่ใช่ทุกอย่างที่จะได้รับประโยชน์จากการปรับขนาด
“ ฟังก์ชัน SerDes ไม่ได้ลดขนาดลงนั่นคือโครงสร้างอนาล็อกมันไม่ได้ปรับขนาดได้ดี” Nathan Tracy นักเทคโนโลยีและผู้จัดการมาตรฐานอุตสาหกรรมของ TE Connectivity กล่าวเทรซี่ยังเป็นประธานของ Optical Internetworking Forum (OIF) ซึ่งเป็นกลุ่มมาตรฐานอุตสาหกรรม
มีวิธีแก้ปัญหาหลายอย่างที่นี่รวมถึงชิปเล็ตในการเชื่อมต่อดายในแพ็คเกจ OIF กำลังพัฒนามาตรฐานอินเทอร์เฟซแบบต่อตายที่เรียกว่า CEI-112G-XSRXSR เชื่อมต่อชิปเล็ตและออปติคอลเอ็นจิ้นใน MCMช่วยให้อัตราข้อมูลสูงถึง 112Gbps ผ่านลิงก์การเข้าถึงระยะสั้นXSR ยังอยู่ในรูปแบบร่าง
มีหลายวิธีในการนำชิปเล็ตและ XSR ไปใช้ในอุปกรณ์เครือข่ายตัวอย่างเช่น ASIC ขนาดใหญ่แบ่งออกเป็นสองดายที่เล็กกว่าซึ่งเชื่อมต่อโดยใช้ลิงก์ XSR
ในอีกตัวอย่างหนึ่งบล็อก SerDes ขนาดใหญ่ถูกแบ่งออกเป็น I / O ขนาดเล็กสี่ชิ้นจากนั้นใน MCM ASIC จะอยู่ตรงกลางซึ่งล้อมรอบด้วยชิป I / O ขนาดเล็กสี่ตัว
รูปที่ 2: ตัวอย่างของสวิตช์อีเธอร์เน็ต SoC ที่ต้องการการเชื่อมต่อแบบต่อตายที่มา: Synopsys
นอกจากนี้ผู้ผลิตอุปกรณ์สามารถรวมเครื่องยนต์ออปติคัลเข้ากับชิปสวิตช์ ASIC ใน MCM
“ มีข่าวลือมากมายในอุตสาหกรรมเกี่ยวกับเลนส์ที่บรรจุร่วมกัน” เทรซี่กล่าว“ ฉันกำลังพูดถึงความเป็นไปได้ที่จะย้ายออกจากตัวรับส่งสัญญาณออปติคัลแบบเสียบได้ที่ใบมีดหน้าของสวิตช์ไปยังการติดตั้งออปติคัลเอ็นจิ้นโดยตรงบนซิลิกอนสวิตชิ่งคุณต้องใช้การเชื่อมต่อระหว่างกันความเร็วสูงพลังงานต่ำจุดสำคัญของการสนทนานั้นคือการพัฒนา XSR ของ OIF”
การใช้ชิปเพล็ตจะขึ้นอยู่กับการใช้งานในบางกรณี ASIC ยังคงมีเหตุผลมีปัจจัยหลายประการที่นี่เช่นต้นทุนและผลผลิต“ ทุกอย่างเกี่ยวกับการลดการใช้พลังงาน” เทรซี่กล่าว
“ การใช้ชิพเล็ตช่วยลดขนาดดายหลักเพื่อให้พอดีกับขนาดเส้นเล็งแต่ไอซีส่วนใหญ่ไม่ จำกัด เส้นเล็งดังนั้นอาร์กิวเมนต์นี้ใช้ได้กับ IC จำนวนน้อยมากเท่านั้นเป็นข้อโต้แย้งที่หนักแน่นซึ่งใช้ไม่ได้กับการออกแบบส่วนใหญ่” ผู้เชี่ยวชาญคนหนึ่งกล่าว“ ถ้าคุณแบ่งการออกแบบออกเป็นสองส่วนคุณจะได้รับ 2 เท่าของจำนวนแม่พิมพ์ต่อเวเฟอร์สมมติว่าข้อบกพร่อง 'D' ต่อเวเฟอร์ค่อนข้างคงที่ผลตอบแทนของคุณจะเปลี่ยนจาก XD เป็น 2X-Dแน่นอนว่าต้องใช้ตายเป็นสองเท่าต่อแพ็คเกจดังนั้นผลตอบแทนที่ได้ผลของคุณคือ (2X-D) / 2 = XD / 2คุณได้ตัดข้อบกพร่องลงครึ่งหนึ่งอย่างมีประสิทธิภาพโดยเสียค่าใช้จ่ายของแม่พิมพ์สองชิ้นที่ซับซ้อนกว่าเมื่อเทียบกับบรรจุภัณฑ์หนึ่งชิ้นเนื่องจากเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์หลายชิ้นดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปปัญหานี้จะน้อยลง”
แว่นตาอัจฉริยะ
โซลูชันเหล่านี้อาจใช้ได้กับอุปกรณ์เครือข่าย แต่ตลาดผู้บริโภคมีความต้องการที่แตกต่างกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่และผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นใหม่
ตัวอย่างเช่นในการวิจัยและพัฒนา บริษัท หลายแห่งกำลังพัฒนาแว่นตาอัจฉริยะรุ่นใหม่หรือแว่นตา AR / VRความจริงเสมือน (VR) ช่วยให้ผู้ใช้สัมผัสกับสภาพแวดล้อมเสมือนจริง 3 มิติAugmented Reality (AR) นำภาพที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์มาวางซ้อนบนระบบ
หากเทคโนโลยีใช้งานได้แว่นตา AR / VR สามารถใช้ในการดึงข้อมูลการจดจำใบหน้าเกมและการแปลภาษานอกจากนี้ยังสามารถฉายงานนำเสนอหรือแป้นพิมพ์บนพื้นผิว
“ [AR / VR] และอุปกรณ์ที่แตกต่างกันของพวกเขาเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเดินทางเพื่อก้าวสู่การเป็นแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ยุคหน้า” เฉียวหลิวผู้อำนวยการและนักวิทยาศาสตร์การวิจัยของ Facebook Reality Labs กล่าวในรายงาน IEDM ของปีที่แล้ว
การพัฒนาแว่นตาอัจฉริยะที่มีประโยชน์และราคาไม่แพงไม่ใช่เรื่องง่ายผลิตภัณฑ์เหล่านี้ต้องการชิปจอแสดงผลและอินเทอร์เฟซใหม่ที่ใช้พลังงานต่ำในแว่นตาเหล่านี้โปรแกรมจะเปิดใช้งานโดยใช้เสียงการจ้องตาและการเคลื่อนไหวของศีรษะ / ร่างกายเทคโนโลยีทั้งหมดนี้ต้องมีความปลอดภัย
“ เราจะต้องมีการปรับปรุงอย่างมากทั่วทั้งกระดาน” รอนโฮผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรมซิลิกอนของ Facebook กล่าวในการนำเสนอที่ IMAPS2020“ ฉันต้องการประสิทธิภาพที่มากขึ้นเมื่อเทียบกับพลังมากกว่าที่ฉันสามารถรักษาไว้ในระบบทุกวันนี้ได้โดยทั่วไปฉันต้องทำงานให้เร็วขึ้นโดยมีเวลาแฝงที่ต่ำกว่า”
ในการเปิดใช้งานแว่นตาอัจฉริยะในรูปแบบที่เหมาะสมบรรจุภัณฑ์ IC เป็นกุญแจสำคัญ“ ฉันต้องจัดการแพ็คเกจที่เปิดใช้งานสิ่งต่างๆเช่นประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและเวลาในการตอบสนองที่ต่ำลง” โฮกล่าว“ คุณไม่สามารถบังคับให้ชิปข้ามรอยหลายนิ้วและเบิร์นพลังบน PCIe ได้แต่คุณจะรวมแพ็กเกจและวางไว้ข้างๆกันและด้วย TSV พวกเขามีแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นมากและการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น”
ที่ IEDM Facebook เปิดเผยเบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับแว่นตา AR / VR ซึ่งอยู่ในการวิจัยและพัฒนาในกระดาษ Facebook ได้สรุปการพัฒนาเทคโนโลยีอินเทอร์เฟซการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับแว่นตา AR / VRเทคโนโลยีพื้นฐานคือเซ็นเซอร์ภาพ CMOS ขั้นสูง
เซ็นเซอร์ภาพ CMOS มีฟังก์ชันกล้องในสมาร์ทโฟนและผลิตภัณฑ์อื่น ๆแต่เซ็นเซอร์ภาพมาตรฐานไม่เพียงพอสำหรับแว่นตา AR / VRสิ่งที่จำเป็นคือเซ็นเซอร์ภาพที่ปรับให้เหมาะสมกับการรับรู้ของเครื่องจักรพร้อมบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในกระดาษ Facebook อธิบายเซ็นเซอร์ภาพสามชั้นชั้นแรกคือเซ็นเซอร์ภาพที่มีหน่วยประมวลผลตามด้วยตัวประมวลผลการรวมและแพลตฟอร์มการประมวลผลแบบคลาวด์
Facebook ยังกล่าวถึงพันธะลูกผสมทองแดงด้วยเหตุนี้แม่พิมพ์จะเรียงซ้อนกันและเชื่อมต่อกันโดยใช้เทคนิคการเชื่อมการแพร่กระจายระหว่างทองแดงกับทองแดงยังไม่ชัดเจนว่า Facebook จะไปตามเส้นทางนี้หรือไม่ แต่การเชื่อมต่อแบบไฮบริดเป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันดีในโลกของเซ็นเซอร์ภาพ
การทหาร / การบินและอวกาศ
เป็นเวลาหลายทศวรรษในขณะเดียวกันกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ (DoD) ได้ยอมรับว่าเทคโนโลยีชิปเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความเหนือกว่าทางทหารของสหรัฐฯสำหรับระบบต่างๆชุมชนการป้องกันจะใช้ชิปทั้งในโหนดขั้นสูงและโหนดที่เป็นผู้ใหญ่บรรจุภัณฑ์ยังเป็นส่วนสำคัญของสมการ
การทหาร / การบินและอวกาศเกี่ยวข้องกับลูกค้าจำนวนมากที่มีความต้องการที่แตกต่างกันแม้ว่าจะมีหัวข้อทั่วไปอยู่บ้างก็ตาม“ เราให้บริการภาคส่วนต่างๆมากมาย” Molitor ของ Quik-Pak กล่าว“ เราให้บริการในอุตสาหกรรม mil / aeroโปรแกรม mil / aero มักจะมีอายุการใช้งานยาวนานใช้ในการจัดการกับส่วนประกอบที่ต้องทำงานเป็นเวลา 20 ถึง 30 ปี”
ลูกค้าของ Mil / aero ต้องเผชิญกับความท้าทายอื่น ๆเช่นเดียวกับภาคการค้าต้นทุนในการพัฒนาชิปขั้นสูงนั้นแพง แต่ผลประโยชน์จะลดลงในแต่ละโหนดนอกจากนี้ปริมาณยังค่อนข้างต่ำสำหรับชุมชนการป้องกัน
ในบางครั้งชุมชนการป้องกันใช้โรงหล่อที่ไม่ใช่ของสหรัฐฯเพื่อรับชิปขั้นสูง แต่ชอบใช้ผู้ขายบนบกเพื่อจุดประสงค์ด้านความปลอดภัยลูกค้าของ Mil / aero ต้องการซัพพลายเชนที่เชื่อถือได้และมั่นใจได้สำหรับทั้งชิปและแพ็คเกจ
อย่างไรก็ตาม DoD กำลังมองหาแนวทางอื่นนอกเหนือจากการปรับขนาดชิปนั่นคือการรวมที่แตกต่างกันและชิปเล็ต
ตัวอย่างเช่นเมื่อเร็ว ๆ นี้ Intel ได้รับสัญญาฉบับใหม่สำหรับความพยายามชิปเล็ตใหม่ของ DoD ซึ่งเรียกว่าโปรแกรม State-of-the-Art Heterogeneous Integration Prototype (SHIP)ภายใต้แผนดังกล่าว Intel ได้จัดตั้งหน่วยงานทางการค้าใหม่ของสหรัฐอเมริกาเกี่ยวกับชิปเล็ตโปรแกรมนี้ช่วยให้ลูกค้าสามารถเข้าถึงความสามารถในการบรรจุหีบห่อของ Intel รวมถึง DoD และชุมชนการป้องกัน
มีส่วนต่างๆในโปรแกรม SHIPในขณะที่ Intel ได้รับรางวัลในส่วนดิจิทัลของโปรแกรม Qorvo ได้รับรางวัลส่วน RF ของโครงการ SHIPภายใต้โครงการดังกล่าว Qorvo จะจัดตั้งศูนย์ออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกันการผลิตและการสร้างต้นแบบในเท็กซัสศูนย์นี้จะให้บริการชุมชนด้านการป้องกันเป็นหลัก
Qorvo ไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับ mil / aeroหลายปีที่ผ่านมาซัพพลายเออร์ของอุปกรณ์ RF และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ให้บริการทั้งโรงหล่อและบรรจุภัณฑ์สำหรับ mil / aero และภาคการค้าบริษัท พัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และกระบวนการอื่น ๆ
ใน mil / aero ความต้องการบรรจุภัณฑ์มีการเปลี่ยนแปลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา“ ตอนที่ฉันเริ่มทำงานให้กับ Qorvo เป็นครั้งแรกเมื่อหลายปีก่อนไม่มีใครต้องการให้เราส่งชิ้นส่วนบรรจุภัณฑ์ไปให้Mil / aero ต้องการการตายแบบเปล่า ๆ ” Dean White ผู้อำนวยการฝ่ายกลยุทธ์การตลาดด้านการป้องกันและอวกาศของ Qorvo กล่าว“ เราได้เห็นการเปลี่ยนแปลงของตลาดจากตลาดประเภทการทหาร - อวกาศซึ่งเป็นแบบเปลือยเปล่าไปสู่การรวมบรรจุภัณฑ์และบรรจุภัณฑ์บรรจุภัณฑ์มีความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเมื่อหลายปีก่อนเราผลิตบรรจุภัณฑ์จำนวนมากสำหรับ mil / aero ในแพ็คเกจที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับระดับพลังงานการกระจายความร้อนและความทนทานต่อการสั่นสะเทือน”
ภายใต้โครงการ SHIP Qorvo จะให้บริการบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกันโดยใช้อุปกรณ์ที่ใช้ GaN, GaAs และซิลิกอนเป้าหมายคือเพื่อให้เป็นไปตามสิ่งที่ DoD เรียกว่า SWAP-C ซึ่งเป็นตัวย่อที่แสดงถึงขนาดน้ำหนักกำลังและความต้องการด้านต้นทุนสำหรับบรรจุภัณฑ์ในแอปพลิเคชันต่างๆเช่นระบบเรดาร์แบบแบ่งขั้นตอนยานพาหนะไร้คนขับแพลตฟอร์มสงครามอิเล็กทรอนิกส์และดาวเทียม
โปรแกรม SHIP มีไว้สำหรับบรรจุภัณฑ์แม้ว่า Qorvo จะให้บริการร้านค้าแบบครบวงจรจะยังคงให้บริการโรงหล่อและบรรจุภัณฑ์สำหรับลูกค้า mil / aero“ เรากำลังสร้างโมเดลตามแบบจำลองโรงหล่อของเราเรากำลังใช้โมเดลประเภทการเข้าถึงแบบเปิดเดียวกันและนี่จะเป็นบริการคุณสามารถออกแบบในโรงหล่อของเราจากนั้นคุณสามารถพูดว่า 'คุณสามารถนำชิ้นส่วนเหล่านั้นแล้วใส่ลงในบรรจุภัณฑ์ได้หรือไม่?'ดังนั้นนี่จึงเป็นการเพิ่มหรือขยายขีดความสามารถในปัจจุบันของเรา” ไวท์กล่าว
ในขณะเดียวกัน mil / aero เกี่ยวข้องกับงานที่กำหนดเองลูกค้าแต่ละรายอาจมีความต้องการบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกันและมีความท้าทายต่างๆ
ยกตัวอย่างเช่น RF“ ความท้าทายอย่างหนึ่งที่คุณมีในชุมชน RF คือเมื่อคุณใส่อุปกรณ์ลงในแพ็คเกจแล้วประสิทธิภาพของ RF จะเปลี่ยนไป” White กล่าว“ คุณต้องออกแบบชิปและ MMIC ของคุณให้พอดีกับบรรจุภัณฑ์เหล่านี้และเพื่อให้ทำงานได้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ตั้งไว้เดิม”
ด้วยเหตุนี้การพัฒนาแบบจำลองชิปเล็ตรอบ RF จึงทำได้ง่ายกว่าการทำ“ (SHIP) มีเป้าหมายเพื่อใช้ GaN, GaAs และซิลิกอนพวกเขาทั้งหมดจะรวมอยู่ในแพ็คเกจที่แตกต่างกันเหล่านี้ด้วย” ไวท์กล่าว“ ยิ่งคุณไปความถี่สูงเท่าไหร่การออกแบบชิปเล็ตก็จะยิ่งท้าทายมากขึ้นเท่านั้นนั่นคือหนึ่งในพื้นที่ที่เรากำลังสำรวจในฐานะส่วนหนึ่งของ SHIPนี่คือการทำในสิ่งที่รัฐบาลเรียกว่าการออกแบบประเภทชิปเล็ตและยังไม่ได้รับการกำหนดอย่างสมบูรณ์”
สรุป
มีตลาดอื่น ๆ อีกมากมายที่คาดว่าจะผลักดันไปสู่การผสมผสานที่แตกต่างกันมากขึ้นคอมพิวเตอร์ Mac ระดับล่างของ Apple กำลังย้ายไปใช้โปรเซสเซอร์ M1 ที่พัฒนาขึ้นภายในซึ่งรวมเอาคอร์ CPU กราฟิกเอ็นจิ้นการเรียนรู้ของเครื่องไว้ใน "แพ็คเกจที่กำหนดเอง" ตามที่ บริษัท ระบุ
นั่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้นด้วยมีโอกาสใหม่ ๆ สำหรับบรรจุภัณฑ์ในตลาดอื่น ๆ เช่น 5G, AI, มือถือและความท้าทายมากมายที่จะดำเนินไปพร้อมกับพวกเขาแต่ดูเหมือนว่าจะไม่มีโอกาสที่จะทำให้อุตสาหกรรมวุ่นวายท่ามกลางการเปลี่ยนแปลงใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้นในตลาด (จาก Mark LaPedus)
