Trong hai năm qua, câu nói Định luật Moore đã chết đã được lan truyền rộng rãi. Nhưng đừng vội đóng đinh vào ván quan tài, vì xét theo tin tức gần đây, nó có thể sống lại. . . Thứ phục sinh Định luật Moore không phải là một vật dụng kỳ lạ nào đó mà là chiếc kính mà chúng ta có thể sử dụng hàng ngày. Gần đây, Intel đã công bố tin tức trên trang web chính thức của mình rằng họ có kế hoạch sử dụng thủy tinh để thay thế vật liệu hữu cơ cho thế hệ chất nền đóng gói tiên tiến tiếp theo.

Lý do không phải là kính rẻ hơn, cũng không đẹp hơn mà là họ phát hiện ra rằng các con chip sử dụng kính làm chất nền có hiệu suất tốt hơn nhiều so với vật liệu hữu cơ.

Trực quan hơn một chút, sử dụng kính làm nền chip có hai ưu điểm sau: TAG PH58

Một là cải thiện hiệu quả truyền tín hiệu trong chip, hai là tăng đáng kể mật độ của chip, từ đó thúc đẩy hiệu suất tốt hơn.

Đây là một tin tuyệt vời khi các mẫu lớn đang phát triển mạnh mẽ và sức mạnh tính toán đang bị thiếu hụt.

Các quan chức của Intel cũng đưa ra tuyên bố táo bạo rằng trước năm 2030, họ có thể mở rộng lên 1 nghìn tỷ bóng bán dẫn trong một gói.

Shichao đã tìm ra đường cong Định luật Moore. Giới hạn hiện tại của bóng bán dẫn trong một gói chỉ là 134 tỷ. So với chip M2Ultra của Apple, dữ liệu 1 nghìn tỷ gần gấp 10 lần.

Nhìn vào đường cong, nó khá phù hợp với Định luật Moore. . .

Nhìn thấy điều này, chắc hẳn các bạn sẽ thắc mắc, thủy tinh không phải là vật liệu quý hiếm nhưng liệu nó có thực sự có những công năng tuyệt vời như vậy không?

Trước khi trả lời câu hỏi này, trước tiên chúng ta phải hiểu những kiến ​​thức cơ bản về chất nền chip.

Chất nền chip là nhân vật chính của bước đóng gói cuối cùng. Nó được sử dụng để cố định wafer (Die) được cắt từ wafer ở bước trước. Càng có nhiều tấm wafer cố định trên đế thì toàn bộ con chip sẽ càng có nhiều bóng bán dẫn.

Ví dụ: toàn bộ chip được đóng gói tương đương với một thành phố. Nếu con chip trên đế là một tòa nhà chọc trời, thì đế đó tương đương với phương tiện giao thông công cộng kết nối nối tiếp các tòa nhà này và các bóng bán dẫn chính là những người sống trong tòa nhà đó.

Để tạo ra bóng bán dẫn, tức là có nhiều người hơn trong toàn thành phố, chỉ có hai cách:

Một là quy hoạch đô thị dựa trên tài nguyên giao thông công cộng hiện có, tương ứng với việc cải thiện quy trình đóng gói chip.

Cách khác là xây dựng những tòa nhà ngày càng cao hơn. Tiền đề là hệ thống giao thông công cộng của thành phố phải được nâng cấp toàn diện và giải pháp tương ứng là thay đổi vật liệu nền.

Tất nhiên, trong quá trình phát triển bao bì chip, hai phương pháp này thay thế nhau.

Kể từ khi ra đời vào những năm 1970, vật liệu nền chip đã trải qua hai lần lặp lại . Chất nền chip ban đầu dựa vào khung chì để cố định chip.

Chip Intel 4004

Chất nền chip Intel 4004

3

Vào những năm 1990, chất nền gốm dần thay thế các khung chì kim loại trước đây vì khả năng bịt kín tốt hơn và dẫn nhiệt tốt. Sau đó vào những năm 2000, chất nền hữu cơ phổ biến nhất của chúng ta đã xuất hiện.

So với chất nền gốm, chất nền vật liệu hữu cơ không cần thiêu kết, ít khó xử lý hơn và cũng có lợi cho việc truyền tín hiệu tốc độ cao.

Cho đến nay, chất nền vật liệu hữu cơ được coi là dẫn đầu trong lĩnh vực chip.

Nhưng vật liệu hữu cơ cũng có nhược điểm, đó là hệ số giãn nở nhiệt giữa chúng và tấm bán dẫn quá khác nhau.

Nếu nhiệt độ thấp thì không sao, nhưng miễn là nhiệt độ hơi cao quá, một cái sẽ bị biến dạng rất nhiều còn cái kia sẽ rất nhỏ và kết nối giữa chip và đế sẽ bị ngắt kết nối.

Con chip bị cháy. . .

Vì vậy, để tránh tình trạng này, kích thước của chất nền hữu cơ thường không quá lớn.

Kích thước tuy nhỏ nhưng nếu muốn tăng số lượng bóng bán dẫn trên đó, bạn chỉ có thể chăm chỉ thực hiện quy trình. Để đạt được mục tiêu này, các nhà sản xuất trong ngành cũng đã sử dụng mọi loại kỹ năng.

Từ trọng tâm ban đầu là bao bì phẳng, chúng tôi bắt đầu tham gia vào Jenga, tức là bao bì xếp chồng lên nhau.

Trong lĩnh vực đóng gói xếp chồng lên nhau, nó hiện cũng đang được triển khai. Sau nhiều lần lặp lại, nó đã đạt đến công nghệ tiên tiến nhất thông qua silicon (TSV), đó là xếp chồng các chip silicon và sau đó kết nối chúng qua các lỗ.

Nhưng giờ đây, dù công nghệ đóng gói có tiên tiến và tuyệt vời đến đâu thì chúng cũng bắt đầu bị giãn ra trước xu hướng phát triển của Định luật Moore.

Lấy công nghệ TSV làm ví dụ. Mặc dù nó có thể tăng số lượng bóng bán dẫn theo cấp số nhân đến một mức nhất định, nhưng nó cũng có yêu cầu kỹ thuật cao hơn, chưa kể giá thành.

Hơn nữa, yêu cầu của công nghệ đóng gói thế hệ tiếp theo là kích thước bao bì phải vượt quá 120mm*120mm.

Như đã đề cập ở trên, do chất nền hữu cơ được làm bằng vật liệu tương tự như nhựa tổng hợp nên rất dễ uốn cong khi đun nóng.

Ngày nay, thiết kế bao bì chip yêu cầu các chip phải được ghép lại với nhau. Việc sinh nhiệt là điều chắc chắn không thể tránh khỏi. Nếu bạn muốn sử dụng nguyên liệu hữu cơ để đạt được kích thước bao bì lớn hơn chắc chắn sẽ không thể thực hiện được.

Con dao đã được đặt trên đầu của chất nền hữu cơ. Dù sao thì cuộc sống này sớm hay muộn cũng sẽ thay đổi.

Làm cách nào và ai có thể làm được?

Chúng tôi đã đưa ra câu trả lời ngay từ đầu - ly. Kính ở đây không có nghĩa là sử dụng kính nguyên chất làm chất nền mà là thay thế vật liệu giống nhựa tổng hợp ở lớp nền trước bằng thủy tinh và vẫn còn viền kim loại dán kín, tương tự như hình bên dưới.

Kính tất nhiên không phải là loại kính chúng ta sử dụng hàng ngày. Thay vào đó, nó sẽ được điều chỉnh để tạo ra loại thủy tinh có đặc tính gần giống với silicon.

So với các vật liệu hữu cơ trước đây, kính được thay thế lần này chủ yếu tập trung vào ba đặc tính của nó: tính chất cơ học, tính ổn định nhiệt và tính chất điện.

Đầu tiên là tính chất cơ học. Chất nền thủy tinh vượt trội hơn chất nền hữu cơ về độ bền cơ học.

Khi kính được sử dụng làm vật liệu nền, các lỗ sẽ được tạo trên đó để đảm bảo truyền tín hiệu.

Vì chất liệu thủy tinh siêu phẳng và dễ quang khắc hoặc đóng gói hơn nên số lượng lỗ mở trên đó nhiều hơn so với trên vật liệu hữu cơ trong cùng một khu vực.

tương đương với thực tế là phương tiện giao thông công cộng được xây dựng trên vật liệu thủy tinh sẽ dày đặc hơn và có nhiều đường hơn so với phương tiện giao thông công cộng được xây dựng trên vật liệu hữu cơ.

Theo Intel, khoảng cách giữa lõi thủy tinh qua các lỗ có thể nhỏ hơn 100 micron, điều này có thể trực tiếp tăng mật độ kết nối giữa các chip lên 10 lần.

Mật độ kết nối đã tăng lên và có thể chứa nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng một khu vực.

Tiếp theo là độ ổn định nhiệt. Nền kính không dễ bị cong vênh, biến dạng do nhiệt độ cao.

Trong trường hợp đặc biệt, thủy tinh còn chứa silicon dioxide, có đặc tính tương tự như silicon. Hệ số giãn nở nhiệt của chúng cũng tương tự nhau. Ngay cả khi nhiệt độ quá cao, chip và đế trên đế sẽ cùng biến dạng với cùng tốc độ giãn nở.

Cuối cùng là hiệu suất điện độc đáo của lõi thủy tinh. Nói chính xác hơn đó là hiệu suất điện của kính sau khi mở. Tổn thất điện môi của nó sẽ thấp hơn, cho phép truyền tín hiệu và năng lượng rõ ràng hơn.

Bằng cách này, tổn thất điện năng trong quá trình truyền tín hiệu sẽ giảm xuống và hiệu suất tổng thể của chip đương nhiên sẽ được cải thiện.

Khi các đặc tính này được kết hợp với nhau, biểu hiện cuối cùng trên chip là nếu nó được đóng gói bằng đế lõi thủy tinh thì số lượng chip có thể đặt được nhiều hơn 50% so với các chip khác.

Nhưng vẫn còn một câu hỏi. Vì hiệu suất của chất nền thủy tinh rất tốt so với chất nền hữu cơ, tại sao không sử dụng chất nền thủy tinh sớm hơn?

Thực ra không phải là tôi không muốn sử dụng mà là về việc thay thế một loại vật liệu, việc này không đơn giản như vậy. Khám phá ban đầu, nghiên cứu và phát triển giữa kỳ và triển khai sau này đều tốn kém tiền bạc và thời gian.

Cũng lấy Intel, công ty bắt đầu phát triển chất nền lõi thủy tinh cách đây mười năm và đã đầu tư ít nhất một tỷ đô la vào quỹ.

Kết quả hiện tại là một bộ dụng cụ kiểm tra đã được lắp ráp. Việc sản xuất hàng loạt chất nền lõi thủy tinh sẽ phải đợi đến năm 2026 và xa hơn nữa.

Tất nhiên, không chỉ Intel mà nhiều công ty trong toàn ngành cũng đang nghiên cứu và phát triển chất nền thủy tinh. Suy cho cùng, trong ngành đều có sự đồng thuận rằng thủy tinh sẽ thay thế các vật liệu hữu cơ.

Ví dụ, hơn nửa năm trước, DNP của Nhật Bản cũng tiết lộ rằng họ đang phát triển chất nền thủy tinh để thay thế chất nền nhựa truyền thống và họ cũng đặt ra một mục tiêu nhỏ: đạt doanh thu 5 tỷ yên với chất nền thủy tinh vào năm 2027.

Để có thể nói là đơn vị đầu tiên bước chân vào ngành kính nền thì phải đến Absolics, công ty con của SKC. Thậm chí năm ngoái, họ đã đầu tư 600 triệu USD và lên kế hoạch xây dựng một nhà máy ở Covington, Georgia.

Theo kế hoạch của họ, theo dự kiến, những lô nhỏ chất nền thủy tinh sẽ bắt đầu được sản xuất vào cuối năm nay.

Tất nhiên, trong thời gian ngắn nữa, xu hướng chủ đạo của thị trường đế chip vẫn sẽ là vật liệu hữu cơ. Rốt cuộc, sẽ phải mất một thời gian chuyển tiếp để việc lặp lại công nghệ hoàn tất quá trình thương mại hóa. Giá thành công nghệ, năng suất… đều là những vấn đề mà nhà sản xuất cần giải quyết.

Tuy nhiên, chắc chắn rằng tầm quan trọng của vật liệu hữu cơ ở giai đoạn nền chip sẽ dần được thay thế bằng thủy tinh.

Truy cập trang mua hàng:

Cửa hàng hàng đầu của Intel