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3D封装:芯片 “盖楼”大法好

新思科技 来源:未知 2023-05-11 20:17 次阅读

我们知道,单颗芯片里集成的晶体管越变越多,

现已容纳超过500亿个,

这简直就是个天文数字。

眼看平面上即将无处安放,

是不是“纵向发展”更有机会呢?

没错!造芯片就好比盖房子。

传统的结构像是单层平房;

再高级点好似联排小区,

更先进就是摩天大楼了。

从2D到3D

以前,芯片的结构是单层的,

一个封装里通常只有一个裸芯,

通过引脚或焊球连接到电路板上,

为芯片提供电气和力学支持。

500ebea4-ed25-11ed-90ce-dac502259ad0.jpg

这种2D封装方式真香:

成本低、易制造、可靠性相当高。

然而,随着摩尔定律的发展和工艺的演进,

2D封装开始难以满足日益膨胀的性能需求。

开发者们脑洞大开,要不垂直堆叠多个裸芯试试?

这一叠,打开了新世界的大门。

三维短程垂直互连替代了二维长程互连,

不仅提高了信号传输速度,

还能降低功耗和成本。

503325aa-ed25-11ed-90ce-dac502259ad0.jpg

至此,这种3D封装方式堪称封神,

可是新的麻烦又接踵而至。

由于多个裸芯堆叠在一个小空间中,

散热问题变得十分棘手,

可靠性问题也令人头秃。

为了解决这些难题,

将2D和3D封装的优势锻造融合,

一种全新的封装方式

“2.5D封装”闪亮登场。

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2.5D vs 3D

2.5D封装通过一片中介层连结,

实现了多块裸芯的系统级封装。

3D封装则将多个裸芯纵向堆叠在一起,

利用垂直互连技术提高芯片的性能。

打个比方,2.5D结构就像平面版乐高像素画,

在一个底面上水平固定积木块;

3D结构则类似于立体版乐高积木,

把功能模块一层层垂直叠高高。

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2.5D封装拥有较高的性价比,

出色的热管理,较短的开发时间,

实现了成本、性能和可靠性的平衡,

常用于手机电脑、可穿戴电子设备等。

3D封装拥有超大带宽和更高性能,

广泛应用于高性能计算领域,

如数据中心网络、服务器等。

3D结构的种种优点,

还能满足CPUGPU和存储器的计算和存储需求。

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2.5D和3D都是先进的封装与集成方式,

但从2.5D到3D并不算迭代关系,

它们不是水火不容的竞争对手,

而是一对需求互补的“好丽友”,

在不同的应用场景里满足各种芯片的设计需求。

从3D向未来

人们对高维世界的探索从未止步。

盗梦空间里垂直的地面,

高高悬挂于地面的建筑,

都像极了未来的四维折叠城市。

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由于地心引力等因素的存在,

4D折叠城市暂时还无法建造,

但4D芯片设计已不再是梦。

4D封装的概念并不难理解:

将多块基板弯曲和折叠,

每块基板上安装不同的芯片和器件,

连接方式也可以多种多样。

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可以说,4D封装与集成就是集2D/2.5D/3D之大成,

不仅提供了更灵活的安装空间,

还解决了气密、抗震的问题,

在高温、高压等复杂环境中也毫无压力,

必定会在更多应用中大放异彩。

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新思科技3DIC Compiler系统级协同设计统一平台

帮助开发者从多维度考虑设计策略,

不管是2D/2.5D/3D还是4D封装与集成,

3DIC Compiler统统都能搞定。

不仅减少了迭代次数,

还能提供功耗、热量和噪声感知优化,

轻松实现最佳PPAC目标,让产品闪电上市。

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原文标题:3D封装:芯片 “盖楼”大法好

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