Ειδήσεις

Η προηγμένη συσκευασία διαδραματίζει έναν μεγαλύτερο ρόλο και γίνεται μια πιό βιώσιμη επιλογή να αναπτυχθούν τα νέα σύστημα-ισόπεδα σχέδια τσιπ, αλλά παρουσιάζει επίσης τα chipmakers με μια συγχέοντας σειρά επιλογών και μερικές φορές μιας βαριάς τιμής.

Αυτοκίνητος, κεντρικοί υπολογιστές, smartphones και άλλα συστήματα έχει αγκαλιάσει την προηγμένη συσκευασία με τη μία μορφή ή την άλλη. Για άλλες εφαρμογές, είναι υπερβολή, και μια απλούστερη συσκευασία προϊόντων θα αρκέσει. Ακόμα, η προηγμένη συσκευασία γίνεται γρήγορα μια ελκυστική επιλογή για πολλούς. Η βιομηχανία αναπτύσσει τις νέες μορφές προηγμένης συσκευασίας ή αναβάθμισης των υπαρχουσών τεχνολογιών για μια σειρά των εφαρμογών, όπως 5G και το AI.

Έχει διαρκέσει τα έτη βιομηχανίας για να φτάσει σε αυτό το σημείο. Η συγκέντρωση των κύβων σε μια στοιχειώδη συσκευασία είναι δυνατή για δεκαετίες. Αλλά καθώς το ξελέπιασμα τρέχει από τον ατμό, η συσκευασία ανοίγει ολόκληρο ένα νέο σύνολο αρχιτεκτονικών επιλογών που μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση, να μειώσουν τη δύναμη, και να προσθέσουν την ευελιξία στα σχέδια για και να τους προσαρμόσουν για τις συγκεκριμένες αγορές και να μειώσουν το χρόνο στην αγορά.

Κανένας τύπος συσκευασίας δεν μπορεί να ικανοποιήσει όλες τις ανάγκες, εντούτοις. Κάθε εφαρμογή είναι διαφορετική, και κάθε μια έχει τις μοναδικές απαιτήσεις της. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η προηγμένη συσκευασία μπορεί ούτε καν να είναι η σωστή λύση.

Η εφαρμοσμένη μηχανική ημιαγωγών εξέτασε τα οφέλη και τις προκλήσεις της προηγμένης συσκευασίας σε τέσσερις αγορές — κεντρικοί υπολογιστές, δικτυακός εξοπλισμός, έξυπνα γυαλιά και στρατιωτικός/αεροδιάστημα. Ενώ αυτό είναι ακριβώς ένα δείγμα των πιθανών εφαρμογών, δίνει έμφαση σε μερικών από τα πρωτεύοντα θέματα και τις προκλήσεις στη συσκευασία που τα chipmakers θα αντιμετωπίσουν στο μέλλον.

Η συνολική αγορά συσκευασίας ολοκληρωμένου κυκλώματος άξιζε $68 δισεκατομμύρια το 2019, σύμφωνα με Yole Développement. Από αυτόν, η προηγμένη συσκευάζοντας βιομηχανία ήταν $29 δισεκατομμύρια το 2019 και αναμένεται για να αυξηθεί από 6,6% για να φθάσει σε $42 δισεκατομμύρια το 2025, σύμφωνα με Yole.

Κεντρικοί υπολογιστές
Χαρακτηριστικά, για να προωθήσουν ένα περιθωριακό σχέδιο, οι κατασκευαστές συσκευών στηρίζονται στο ξελέπιασμα τσιπ. Ο στόχος είναι να συσκευαστούν περισσότερες λειτουργίες σε έναν μονολιθικό κύβο σε κάθε νέο κόμβο διαδικασίας, με έναν νέο κόμβο ξεδιπλώνοντας κατά προσέγγιση κάθε 18 έως 24 μήνες. Αλλά το ξελέπιασμα γίνεται δυσκολότερο και ακριβό σε κάθε κόμβο, και τα οφέλη τιμών/απόδοσης μικραίνουν. Έτσι ξελεπιάζοντας θα συνεχιστεί, δεν θα ξελεπιάσουν εξίσου όλα τα συστατικά σε ένα σύστημα.

«Είναι πραγματικά για τα οικονομικά κύβων,» ο εν λόγω Walter NG, αντιπρόεδρος της ανάπτυξης επιχείρησης σε UMC. «Στους κόμβους bleeding-ακρών, οι δαπάνες γκοφρετών είναι αστρονομικές, έτσι λίγοι πελάτες και λίγες εφαρμογές μπορούν να αντέξουν οικονομικά να εκμεταλλευτούν την ακριβή τεχνολογική διαδικασία. Ακόμη και για τους πελάτες που μπορούν να αντέξουν οικονομικά το κόστος, μερικά από τα μεγέθη κύβων τους προσκρούουν πάνω στο μέγιστο μέγεθος σταυρονημάτων. Αυτός, φυσικά, οδηγεί στις προκλήσεις παραγωγής, το οποίο έπειτα περαιτέρω επιδεινώνει το πρόβλημα δαπανών. Οι πελάτες θέλουν μια βελτιστοποιημένη τεχνική λύση, η οποία θα παραδώσει μια οικονομικώς πιό αποδοτική επιχειρησιακή λύση. Το χρονικό διάστημα που παίρνει για να σχεδιάσει και να ελέγξει ένα μεγάλο σύστημα--α-τσιπ (SOC) στην αιμορραγώντας άκρη είναι επίσης μια ανησυχία για πολλά από μια προοπτική χρόνος--αγοράς.»

Στον κόσμο κεντρικών υπολογιστών, αυτό δείχνει και την δύο αποσύνθεση — ξεφορτώνοντας λειτουργίες που δεν απαιτούν ή δεν ωφελούνται από την πιό προηγμένη ψηφιακή λογική — όπως και την ετερογενή ολοκλήρωση που χρησιμοποιεί ένας μεγάλος κύβος--κύβος διασυνδέει. Υπάρχουν διάφορες επιλογές διαθέσιμες, αλλά ο τρέχων βόμβος είναι γύρω από τα chiplets.

Στα chiplets, ένα chipmaker μπορεί να έχει επιλογές των μορφωματικών κύβων, ή τα chiplets, σε μια βιβλιοθήκη, όχι που πρέπει να αναπτυχθούν στον ίδιο κόμβο διαδικασίας. Γενικά, ένα σχέδιο που περιλαμβάνει τα chiplets μοιάζει με μονολιθικό SOC, αλλά κοστίζει λιγότερων που αναπτύσσονται.

Αυτό το όλο αγαθό ήχων σε χαρτί, αλλά υπάρχουν μερικές προκλήσεις. «Αυτό είναι ένα αναδυόμενο περιβάλλον. Είναι ένα νέο μοντέλο. Δεν υπάρχουν πολλά πρότυπα όταν τις διεπαφές. Τα πρόωρα adopters της ολοκλήρωσης chiplet τείνουν να είναι κάθετα ενσωματωμένες επιχειρήσεις που μπορούν να ελέγξουν όλα τα στοιχεία σχεδίου, και συγκεκριμένα τις διεπαφές,» εν λόγω Eelco Bergman, ανώτερος διευθυντής της ανάπτυξης επιχείρησης σε ASE, σε μια παρουσίαση στην πρόσφατη διάσκεψη IMAPS2020. «Σήμερα, τα σχέδια chiplet θα οδηγηθούν κατά ένα μεγάλο μέρος από έναν υπεύθυνο για την ανάπτυξη τσιπ, εάν αυτός είναι ένα IDM ή fabless προμηθευτής. Δεδομένου ότι η βιομηχανία εξελίσσεται και τα οικοσυστήματα ανοίγουν, θα δείτε αυτήν την αλλαγή.»

Άλλοι συμφωνηθε'ντες. «Καταλαβαίνοντας το σχέδιο και τη διεπαφή λεωφορείων specs είναι πραγματικά κρίσιμος. Εάν είναι μια ιδιόκτητη κατάσταση, κατόπιν σαφώς ο πελάτης πρόκειται να καταλήξει έναν καθοδηγητικό ρόλο εκεί. Αυτός ισχύει για κάποιο διάστημα, ο» εν λόγω Mike Kelly, αντιπρόεδρος της προηγμένων συσκευασίας και της ολοκλήρωσης τεχνολογίας σε Amkor, σε μια παρουσίαση. «Μόλις καθιερώσουμε μια θέση όπου έχουμε τις κοινές αρχιτεκτονικές λεωφορείων που ο καθένας καταλαβαίνει και διευκρινίζεται καλά, κατόπιν το σχέδιο μπορεί να είναι πολύ εύκαμπτο, εάν είναι κάθετα ενσωματωμένη επιχείρηση, IDM ή ένα OSAT για εκείνο το θέμα.»

AMD, η Intel, και μερικές άλλες έχουν εισαγάγει τις chiplet-όπως αρχιτεκτονικές. Παραδείγματος χάριν, αντί ενός μεγάλου μονολιθικού κύβου, η πιό πρόσφατη γραμμή επεξεργαστών κεντρικών υπολογιστών AMD ενσωματώνει τους μικρότερους κύβους σε μια ενότητα, αποκαλούμενη μερικές φορές ενότητα πολυ-τσιπ (Mcm). Τα τσιπ συνδέονται χρησιμοποιώντας έναν κύβος--κύβο διασυνδέουν.

Αναφερόμενο ως 2$ο σχέδιο chiplet, το Mcm AMD ενσωματώνει έναν ενσωματωμένο κύβο ελεγκτών I/O και μνήμης βασισμένο σε μια διαδικασία 14nm. Εκείνος ο κύβος είναι τοποθετημένος στη μέση. Οκτώ κύβοι επεξεργαστών 7nm επίσης ενσωματώνονται στο Mcm. Τέσσερις κύβοι επεξεργαστών είναι τοποθετημένοι σε κάθε πλευρά του I/O κύβου.

Σχ. 1: Η διαδικασία κεντρικών υπολογιστών EPYC AMD με τον πυρήνα 8 πεθαίνει και 1 I/O πηγή κύβων: AMD

Για τις γραμμές επεξεργαστών κεντρικών υπολογιστών του, AMD κινήθηκε προς μια chiplet-όπως προσέγγιση για διάφορους λόγους. «Προκειμένου να συνεχιστεί η απαραίτητη τάση απόδοσης της απόδοσης 2X κάθε δύο έτη, πρόκειται να χρειαστούμε τα chiplets για όχι μόνο να επιτρέψουμε περισσότερες κρυσταλλολυχνίες στην καλύτερη παραγωγή, αλλά για να μειώσουμε το συνολικό ποσό του πυριτίου προωθώ-κόμβων,» ο εν λόγω Μαύρος του Bryan, ένα ανώτερο μέλος σε AMD, σε μια παρουσίαση.

Πηγαίνοντας προς τα εμπρός, AMD προγραμματίζει να επεκτείνει τις προσπάθειες Mcm του στο μέτωπο επεξεργαστών κεντρικών υπολογιστών. Προγραμματίζει επίσης να αναπτύξει τα chiplets χρησιμοποιώντας τις τρισδιάστατες τεχνικές συσσώρευσης. «Καθώς κινούμαστε στην τρισδιάστατη συσσώρευση, πρόκειται να επιδεινώσουμε όλες αυτές τις προκλήσεις στις οποίες έχουμε εργαστεί στο 2$ο,» ο Μαύρος εν λόγω.

Και τα δύο 2$α και τρισδιάστατος-βασισμένα σχέδια chiplet έχουν πολλών από τις ίδιες προκλήσεις. «Chiplets δεν είναι ελεύθερο,» ο Μαύρος εν λόγω. «Συνδέουν ένα κόστος με τους, και σε ένα κόστος συσκευασίας και μια αύξηση στο κόστος περιοχής κύβων. Δεν μπορούμε να πάρουμε ένα μονολιθικό συστατικό με την περιοχή 2X και να το διαιρέσουμε σε μικρότερο κύβο δύο που είναι ακριβώς περιοχή κάθε μια 1X. Υπάρχουν γενικά έξοδα κατά την επικοινωνία μεταξύ των δύο, καθώς επίσης και πρόσθετη λογική δύναμης, πρόσθετη λογική συνοχής, πρόσθετοι έλεγχοι χρονομέτρησης, και καθώς επίσης και αποδοτικοί έλεγχοι δοκιμής. Έχουμε έναν τόνο της πρόσθετης λογικής ελέγχου εκτός από τη I/O επικοινωνία υπερυψωμένη που απαιτείται για να συνδέσει αυτούς τους δύο κύβους και να τους κάνει το βλέμμα τόσο παρόμοιο με την ύπαρξη όσο το δυνατόν λιγότερο κύβο.»

Συν τοις άλλοις, μια συσκευασία απαιτεί τους κύβους με τις καλές παραγωγές, αποκαλούμενες επίσης γνωστό καλό κύβο. Ένας κακός κύβος στη συσκευασία μπορεί να οδηγήσει στις διακοπές προϊόντων ή του συστήματος. «Υπάρχει παραμετρική παραλλαγή σε όλους τους κύβους. Και έτσι έχουμε ένα θεμελιώδες πρόβλημα δοκιμής και χαρακτηρισμού των λύσεων πολυ-κύβων. Μερικοί είναι αργοί. Μερικοί είναι γρήγοροι. Μερικοί καταναλώνουν λίγο πολύ την ενέργεια,» ο Μαύρος εν λόγω.

Η θερμότητα, η διανομή δύναμης, και η αξιοπιστία είναι επίσης προκλήσεις με τα chiplet-βασισμένα σχέδια. Και έπειτα, εάν η συσκευασία αποτυγχάνει, η μεγάλη ερώτηση είναι ποιος παίρνει την ευθύνη. Είναι ο προμηθευτής τσιπ, ο προμηθευτής IP ή το συσκευάζοντας σπίτι;

Για αυτό, η συσκευάζοντας βιομηχανία μπορεί να μάθει από τις προηγούμενες εμπειρίες, ιδιαίτερα στα πρώτα στάδια 2.5D. Με 2.5D, οι κύβοι συσσωρεύονται ή τοποθετούνται δίπλα-δίπλα πάνω από ένα interposer. Το interposer, που ενσωματώνει μέσω των vias πυριτίου (TSVs), ενεργεί ως γέφυρα μεταξύ των τσιπ και ενός πίνακα.

Στα πρώτα στάδια 2.5D, οι κατασκευαστές συσκευών επάλευαν με τους διαφορετικούς κύβους, τα ζητήματα ολοκλήρωσης και τις προκλήσεις παραγωγής. Με τον καιρό, εν τούτοις, οι προμηθευτές εργάστηκαν μέσω των προβλημάτων.

«θυμάμαι πότε τα προγράμματα 2.5D άρχισαν,» Kelly Amkor εν λόγω. «Ο αριθμός ένα πράγμα που μας βοήθησε έπαιρνε τις παραγωγές μέχρι ένα σημείο. Κατόπιν δεν ήταν μια τεράστια πρόκληση στο είδος μέσω των λίγων απωλειών παραγωγής που είχατε.»

Εάν ένας κύβος δεν ανταποκρίθηκε στην προδιαγραφή, οι προμηθευτές θα διεύθυναν έπειτα μια εκτενή ανάλυση πρωταρχικής αιτίας της συσκευής. Αυτό απαιτεί μια υγιή εξεταστική στρατηγική.

Ο ίδιος τύπος συνταγής θα μπορούσε να εφαρμοστεί για την ετερογενή ολοκλήρωση χρησιμοποιώντας τα chiplets. Όπως πριν, η ανάπτυξη των κύβων με τις καλές παραγωγές είναι κρίσιμη. «Πρόκειται να το πάρετε σε άλλος ακραίος. Θα έχετε περισσότερους κύβους και περισσότερες ενώσεις ύλης συγκολλήσεως. Αλλά εφ' όσον η θεμελιώδης διαδικασία συνελεύσεών σας είναι στερεό βράχου, δεν πρόκειται να είναι τόσο επίπονο μιας συζήτησης όσο το βρήκαμε με 2.5D,» Kelly εν λόγω.

Πράγματι, η συσκευασία πρέπει να έχει τις καλές παραγωγές με αποδεκτές δαπάνες. Αλλά όταν μια αποτυχία εμφανίζεται, πηγαίνει πίσω στον προμηθευτή. «Στο τέλος της ημέρας, ο προμηθευτής είναι αυτός που είναι τελικά αρμόδιος για το προϊόν. Αλλά η βάση ανεφοδιασμού που υποστήριξε ότι ο προμηθευτής τσιπ πρόκειται εκεί να βοηθήσει σε εκείνη την διαδικασία ανάλυσης αποτυχίας. Μόλις προσδιοριστεί αυτός, κατόπιν τα στοιχεία του παθητικού και οι ευθύνες γίνονται πολύ περισσότερα σαφή,» Bergman ASE εν λόγω.

Ο στόχος είναι να αποτραπούν οι αποτυχίες κατά πρώτο λόγο. Αυτός υιοθετεί μια ολιστική μέθοδο που αρχίζει με το σχέδιο. «Μέσω της φάσης σχεδίου, θα υπολογίσουμε τι πρόκειται να λειτουργήσει καλύτερα με τον πελάτη,» εν λόγω γνώση Molitor, Διευθυντής της Υπηρεσίας Εκμετάλλευσης σε quik-Pak. «Με το κλειδί στο χέρι το ολόκληρο πρόγραμμα, όπου σχεδιάζουμε το υπόστρωμα, κατασκευάζουμε το υπόστρωμα, και βρίσκουμε έπειτα ένα συνεκτικό σχέδιο. Κατόπιν, θα το συγκεντρώσουμε. Υπάρχουν ορισμένα κύρια σημεία (κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.) Αυτός τείνει να μειώσει τον κίνδυνο στο τέλος του και στο τέλος μας.»

Δικτυακός εξοπλισμός
Οι προμηθευτές δικτυακού εξοπλισμού αντιμετωπίζουν πολλών από τις ίδιες προκλήσεις. Το δίκτυο είναι ένα πολυσύνθετο σύστημα που εκτάσεις από το Υπουργείο Εσωτερικών στο σύννεφο. Για να εξετάσουν αυτές τις αγορές, οι προμηθευτές εξοπλισμού επικοινωνίας πωλούν τα διαφορετικά συστήματα για τα διάφορα μέρη του δικτύου.

Παραδείγματος χάριν, σε ένα μέρος του δικτύου, η Cisco πωλεί έναν δρομολογητή για τους μεγάλης κλίμακας φορείς παροχής υπηρεσιών. Ένας δρομολογητής κατευθύνει το δίκτυο χρησιμοποιώντας τα πακέτα στοιχείων IP. Ο πιό πρόσφατος δρομολογητής της Cisco είναι βασισμένος από μόνο του, στο εσωτερικό ASIC. Χτισμένο γύρω από μια διαδικασία 7nm, μονολιθικό ASIC της Cisco επιτρέπει 12,8 Tbps του εύρους ζώνης στο ίδιο τσιπ.

Η Cisco αναπτύσσει επίσης ASICs για τα άλλα προϊόντα δικτύωσής της. Άλλοι προμηθευτές εξοπλισμού επικοινωνίας αναπτύσσουν ASICs, επίσης.

Οι προμηθευτές επίσης ερευνούν ή εφαρμόζουν τις εναλλακτικές προσεγγίσεις για διάφορους λόγους. Σε κάθε κόμβο, το ASIC γίνεται μεγαλύτερο και ακριβότερο. Ενσωματώνει επίσης ένα SerDes (μετατροπέας παραλλήλου-σε-σειρά/deserializer), το οποίο παρέχει τις επικοινωνίες μεγάλων τσιπ--τσιπ.

«Οι απαιτήσεις ξελεπιάσματος εύρους ζώνης δικτύων οδηγούν σε μια αύξηση στο μέγεθος κύβων δικτύωσης ASIC με κάθε γενεά τεχνολογίας,» ο εν λόγω Valery Kugel, ένας ανώτερος διακεκριμένος μηχανικός στον ιουνίπερο, σε μια παρουσίαση. «(Το) SerDes καταλαμβάνει μια μεγάλη μερίδα της περιοχής ASIC.»

Υπάρχουν άλλα ζητήματα. Το ASIC αποτελείται και από τους ψηφιακούς και αναλογικούς φραγμούς. Η ψηφιακή μερίδα ωφελείται από το ξελέπιασμα, επιτρέποντας περισσότερες λειτουργίες με τα υψηλότερα εύρη ζώνης. Αλλά όχι όλα ωφελούνται από το ξελέπιασμα.

«Η λειτουργία SerDes δεν συρρικνώνεται. Αυτή είναι μια αναλογική δομή. Δεν ξελεπιάζει καλά, ο» εν λόγω Nathan Tracy, ένας τεχνικός και ένας διευθυντής των βιομηχανικά τυποποιημένων στη συνδετικότητα TE. Η Tracy είναι επίσης ο Πρόεδρος του οπτικού φόρουμ σύνδεσης μέσω δικτύων (OIF), μια ομάδα βιομηχανικά τυποποιημένων.

Υπάρχουν διάφορες λύσεις εδώ, συμπεριλαμβανομένων των chiplets. Για να συνδέσει τους κύβους σε μια συσκευασία, OIF αναπτύσσει μια διεπαφή αποκαλούμενο πρότυπα cei-112g-XSR κύβος--κύβων. XSR συνδέει τα chiplets και τις οπτικές μηχανές σε MCMs. Επιτρέπει τα ποσοστά στοιχείων μέχρι 112Gbps πέρα από μια σύντομη σύνδεση προσιτότητας. XSR είναι ακόμα στη μορφή σχεδίων.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι να εφαρμοστούν τα chiplets και XSR στο δικτυακό εξοπλισμό. Παραδείγματος χάριν, το μεγάλο ASIC είναι χωρισμένο σε δύο μικρότερους κύβους, οι οποίοι συνδέονται χρησιμοποιώντας μια σύνδεση XSR.

Σε ένα άλλο παράδειγμα, ο μεγάλος φραγμός SerDes χωρίζεται σε τέσσερις μικρότερους I/O κύβους. Κατόπιν, σε ένα Mcm, το ASIC κάθεται στη μέση, η οποία περιβάλλεται από τέσσερα μικρότερα I/O chiplets.

Σχ. 2: Παράδειγμα SOC διακοπτών Ethernet που απαιτεί τη συνδετικότητα κύβος--κύβων. Πηγή: Synopsys

Επιπλέον, ένας κατασκευαστής συσκευών θα μπορούσε να ενσωματώσει τις οπτικές μηχανές με ένα τσιπ ASIC διακοπτών σε ένα Mcm.

«Υπάρχει πολύς βόμβος βιομηχανίας για την ομο-συσκευασμένη οπτική,» Tracy εν λόγω. «Μιλώ για τη δυνατότητα από τους pluggable οπτικούς πομποδέκτες στη λεπίδα προσώπου της αλλαγής να τοποθετήσω την οπτική μηχανή άμεσα στο πυρίτιο μετατροπής. Χρειάζεστε μια χαμηλής ισχύος μεγάλη ταχύτητα διασυνδέετε. Η εστίαση εκείνης της συζήτησης είναι ανάπτυξη XSR OIF.»

Η υιοθέτηση των chiplets θα εξαρτηθεί από την εφαρμογή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ASICs έχει ακόμα νόημα. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες εδώ, όπως το κόστος και η παραγωγή. «Είναι όλο για τη μείωση της κατανάλωσης ισχύος,» Tracy εν λόγω.

«Η χρήση των chiplets επιτρέπει το κύριο μέγεθος κύβων να εγκαταστήσει μέσα στα όρια μεγέθους σταυρονημάτων. Αλλά τα περισσότερα ολοκληρωμένα κυκλώματα δεν είναι σταυρόνημα που περιορίζεται. Έτσι αυτό το επιχείρημα λειτουργεί μόνο για έναν πολύ μικρό αριθμό των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Είναι ένα ισχυρό επιχείρημα που δεν ισχύει για τα περισσότερα σχέδια,» σύμφωνα με έναν εμπειρογνώμονα. «Εάν χωρίζετε το σχέδιο σε δύο, παίρνετε 2X ο αριθμός κύβου ανά γκοφρέτα. Υποθέτοντας τις ατέλειες “Δ” ανά γκοφρέτα είναι σχετικά σταθερός, κατόπιν η παραγωγή σας πηγαίνει από το Χ-δ στο 2x-δ. Φυσικά, παίρνει δύο φορές τόσο πολύ κύβο ανά συσκευασία, έτσι η αποτελεσματική παραγωγή σας είναι (2x-δ)/2 = Χ-D/2. Έχετε κόψει αποτελεσματικά τις ατέλειες στο μισό με κόστος ενός πιό σύνθετου κύβου δύο εναντίον μιας συσκευασίας κύβων. Δεδομένου ότι η τεχνολογία συσκευασίας πολυ-κύβων βελτιώνεται με τον καιρό, αυτό θα είναι λιγότεροι ενός ζητήματος.»

Έξυπνα γυαλιά
Αυτές οι λύσεις μπορούν να λειτουργήσουν για το εργαλείο δικτύωσης, αλλά η καταναλωτική αγορά έχει τις διαφορετικές απαιτήσεις, ειδικά για τα νέα και προϊόντα ανάδυσης.

Παραδείγματος χάριν, στην Ε&Α, διάφορες επιχειρήσεις αναπτύσσουν τα έξυπνα γυαλιά επόμενης γενιάς ή τα γυαλιά AR/VR. Η εικονική πραγματικότητα (VR) επιτρέπει στους χρήστες για να δοκιμάσει τα τρισδιάστατα εικονικά περιβάλλοντα. Η αυξημένη πραγματικότητα (AR) παίρνει τις παραγόμενες από υπολογιστή εικόνες και τις επιστρώνει στο σύστημα.

Εάν η τεχνολογία λειτουργεί, τα γυαλιά AR/VR θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση στοιχείων, την αναγνώριση προσώπου, τα παιχνίδια και τη γλωσσική μετάφραση. Θα μπορούσαν επίσης να προβάλουν μια παρουσίαση ή ένα πληκτρολόγιο σε μια επιφάνεια.

«[AR/VR] και οι διάφορες συσκευές τους είναι μόνο στην αρχή του ταξιδιού τους για να γίνουν η πλατφόρμα υπολογισμού επόμενης γενιάς,» εν λόγω Chiao Liu, διευθυντής και ερευνητικός επιστήμονας στα εργαστήρια πραγματικότητας Facebook, σε ένα έγγραφο σε IEDM του περασμένου χρόνου.

Η ανάπτυξη ενός χρήσιμου και ανέξοδου ζευγαριού των έξυπνων γυαλιών δεν είναι ένας απλός στόχος. Αυτά τα προϊόντα απαιτούν τα νέες χαμηλής ισχύος τσιπ, τις επιδείξεις και τις διεπαφές. Σε αυτά τα γυαλιά, τα προγράμματα ενεργοποιούνται χρησιμοποιώντας τη φωνή, το βλέμμα ματιών, και τις μετακινήσεις κεφαλιών/σωμάτων. Όλες αυτές οι τεχνολογίες πρέπει να είναι ασφαλείς.

«Πρόκειται να χρειαστούμε τις δραματικές βελτιώσεις σε όλους τους τομείς,» εν λόγω Ron Ho, διευθυντής της εφαρμοσμένης μηχανικής πυριτίου σε Facebook, σε μια παρουσίαση σε IMAPS2020. «Ανάγκη Ι πολύ περισσότερη απόδοση σχετικά με τη δύναμη από είμαι σε θέση να στηρίξω στα συστήματα σήμερα. Γενικά, πρέπει να τρέξω τα πράγματα γρηγορότερα με τη χαμηλότερη λανθάνουσα κατάσταση.»

Για να επιτρέψει τα έξυπνα γυαλιά στο σωστό τύπο, η συσκευασία ολοκληρωμένου κυκλώματος είναι βασική. «πρέπει να διαχειριστώ τις συσκευασίες που επιτρέπουν τα πράγματα όπως την αυξανόμενη απόδοση και τη χαμηλότερη λανθάνουσα κατάσταση,» Ho εν λόγω. «Δεν μπορείτε να αναγκάσετε τα τσιπ για να πάτε πέρα από ένα ίχνος πολυ-ίντσας και να καψετε μια δέσμη της δύναμης σε PCIe. Αλλά μάλλον εσείς ομο-συσκευασία αυτοί και βαλμένος τους το ένα δίπλα στο άλλο. Και μέσω TSVs, έχουν τις συνδέσεις ενός πολύ υψηλότερου εύρους ζώνης και υψηλότερης απόδοσης.»

Σε IEDM, Facebook αποκάλυψε μερικές ενδείξεις για τα γυαλιά AR/VR του, τα οποία είναι στην Ε&Α. Σε ένα έγγραφο, Facebook περιέγραψε την ανάπτυξη μιας τεχνολογίας διεπαφών όρασης υπολογιστών για τα γυαλιά AR/VR. Η ελλοχεύουσα τεχνολογία είναι ένας προηγμένος αισθητήρας εικόνας CMOS.

Οι αισθητήρες εικόνας CMOS παρέχουν τις λειτουργίες καμερών στα smartphones και άλλα προϊόντα. Αλλά οι τυποποιημένοι αισθητήρες εικόνας δεν είναι επαρκείς για τα γυαλιά AR/VR. Αυτό που απαιτείται είναι βελτιστοποιημένοι μηχανή-αντίληψη αισθητήρες εικόνας με την προηγμένη συσκευασία. Στο έγγραφο, Facebook περιέγραψε έναν αισθητήρα εικόνας τρεις-στρώματος. Το πρώτο στρώμα είναι ένας αισθητήρας εικόνας με μια μονάδα επεξεργασίας, που ακολουθείται από έναν επεξεργαστή συνάθροισης, και έπειτα ένα σύννεφο υπολογίζει την πλατφόρμα.

Το Facebook ανέφερε επίσης την υβριδική σύνδεση χαλκού. Για αυτό, οι κύβοι συσσωρεύονται και συνδέονται χρησιμοποιώντας μια συνδέοντας τεχνική διάχυσης χαλκός--χαλκού. Είναι ασαφές εάν Facebook θα πάει κάτω από αυτήν την διαδρομή, αλλά η υβριδική σύνδεση είναι μια γνωστή τεχνολογία στον κόσμο αισθητήρων εικόνας.

Στρατιωτικός/αεροδιάστημα
Για δεκαετίες, εν τω μεταξύ, το ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΟ υπουργείο Αμύνης (DoD) έχει αναγνωρίσει ότι η τεχνολογία τσιπ είναι ουσιαστική για την ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΉ στρατιωτική ανωτερότητα. Για τα διάφορα συστήματα, οι αμυντικές κοινοτικές χρήσεις πελεκούν και στους προηγμένους και ώριμους κόμβους. Η συσκευασία είναι επίσης ένα κρίσιμο μέρος της εξίσωσης.

Στρατιωτικός/αεροδιαστημικός περιλαμβάνει ένα πλήθος πελατών με τις διαφορετικές απαιτήσεις, αν και υπάρχουν μερικά κοινά θέματα εδώ. «Συντηρούμε πολλούς διαφορετικούς τομείς,» Molitor quik-Pak εν λόγω. «Συντηρούμε τη mil/aero βιομηχανία. Τα mil/aero προγράμματα τείνουν να είναι μακρόβια. Χρησιμοποιούνται στην εξέταση των συστατικών που πρέπει να λειτουργήσουν για 20 έως 30 έτη.»

Mil/aero οι πελάτες αντιμετωπίζουν άλλες προκλήσεις. Όπως με τον εμπορικό τομέα, το κόστος τα προηγμένα τσιπ είναι ακριβό, αλλά τα οφέλη συρρικνώνονται σε κάθε κόμβο. Συν, οι όγκοι είναι σχετικά χαμηλοί για την αμυντική κοινότητα.

Κατά περιόδους, τα μη-αμερικανικά χυτήρια αμυντικών κοινοτικά χρήσεων για να λάβουν προώθησαν τα τσιπ, αλλά προτιμά να χρησιμοποιήσει τους χερσαίους προμηθευτές για λόγους ασφάλειας. Mil/aero οι πελάτες θέλουν μια εμπιστευμένη και σίγουρη αλυσίδα εφοδιασμού και για τα τσιπ και για τις συσκευασίες.

Εν τούτοις, DoD ψάχνει τις εναλλακτικές προσεγγίσεις πέρα από το ξελέπιασμα τσιπ, δηλαδή ετερογενή ολοκλήρωση και chiplets.

Παραδείγματος χάριν, η Intel ανατέθηκε πρόσφατα μια νέα σύμβαση για τη DoD νέα προσπάθεια chiplet, αποκαλούμενη την κατάσταση προόδου ετερογενές πρόγραμμα πρωτοτύπων ολοκλήρωσης (ΣΚΆΦΟΣ). Στο πλαίσιο του σχεδίου, η Intel έχει καθιερώσει μια νέα ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΗ εμπορική οντότητα γύρω από τα chiplets. Αυτό το πρόγραμμα δίνει την πρόσβαση πελατών στις ικανότητες συσκευασίας της Intel, συμπεριλαμβανομένου DoD και της αμυντικής κοινότητας.

Υπάρχουν διάφορα μέρη στο πρόγραμμα ΣΚΑΦΩΝ. Ενώ η Intel κέρδισε την ψηφιακή μερίδα του προγράμματος, Qorvo απονεμήθηκε το μέρος RF του έργου ΣΚΑΦΏΝ. Στο πλαίσιο εκείνου του προγράμματος, Qorvo οργάνωση ένα ετερογενές κέντρο σχεδίου, παραγωγής και διαμόρφωσης πρωτοτύπου συσκευασίας RF στο Τέξας. Αυτό το κέντρο θα εξυπηρετήσει πρώτιστα την αμυντική κοινότητα.

Το Qorvo δεν είναι νέο mil/aero. Για χρόνια, ο προμηθευτής των συσκευών RF και άλλων προϊόντων παρέχει και το χυτήριο και τις συσκευάζοντας υπηρεσίες για mil/aero και ο εμπορικός τομέας. Η επιχείρηση αναπτύσσει τις συσκευές βασισμένες στο νιτρίδιο γαλλίου (GaN), το αρσενίδιο γαλλίου (GaAs) και άλλες διαδικασίες.

Mil/aero, οι απαιτήσεις συσκευασίας έχουν αλλάξει κατά τη διάρκεια των ετών. «Όταν το Ι άρχισε αρχικά για Qorvo πριν από πολλά χρόνια, κανένα δεν μας θέλησε για να τους στείλει συσκεύασε τα μέρη. Mil/aero θέλησε το γυμνό κύβο,» εν λόγω λευκό του Dean, διευθυντής της υπεράσπισης και της αεροδιαστημικής στρατηγικής αγοράς σε Qorvo. «Έχουμε δει την αλλαγή αγοράς από μια στρατιωτικός-αεροδιαστημική αγορά τύπων, που είναι γυμνός κύβος, στη συσκευασία και την ολοκλήρωση συσκευασίας. Η συσκευασία είναι πιό περιβαλλοντικά γερή από ήταν πριν από χρόνια. Κάνουμε πολλή συσκευασία για mil/aero σε ποικίλες διαφορετικές συσκευασίες, ανάλογα με τα επίπεδα δύναμης, το διασκεδασμό θερμότητας και την ευρωστία για τη δόνηση.»

Στο πλαίσιο του προγράμματος ΣΚΑΦΩΝ, Qorvo θα παράσχει τις ετερογενείς συσκευάζοντας υπηρεσίες χρησιμοποιώντας τις συσκευές βασισμένες σε GaN, GaAs και το πυρίτιο. Ο στόχος είναι να συναντηθεί τι DoD καλεί ανταλλαγή-γ, ένα αρκτικόλεξο που δείχνει τις απαιτήσεις μεγέθους, βάρους, δύναμης και δαπανών για τις συσκευασίες στις διάφορες εφαρμογές, όπως phased-array τα συστήματα ραντάρ, τα τηλεκατευθυνόμενα οχήματα, οι πλατφόρμες ηλεκτρονικής εχθροπραξίας και οι δορυφόροι.

Το πρόγραμμα ΣΚΑΦΩΝ συνδέεται για τη συσκευασία, αν και Qorvo θα παράσχει ένα μιας στάσης κατάστημα. Θα συνεχίσει να παρέχει το χυτήριο και τις συσκευάζοντας υπηρεσίες για mil/aero τους πελάτες. «Το διαμορφώνουμε μετά από το πρότυπο χυτηρίων μας. Χρησιμοποιούμε το ίδιο είδος ανοικτού τύπου πρόσβασης προτύπου. Και αυτό θα ήταν υπηρεσία. Θα μπορούσατε να σχεδιάσετε στο χυτήριό μας. Και έπειτα θα μπορούσατε να πείτε, “μπορείτε να πάρετε εκείνα τα μέρη και να τα βάλετε έπειτα σε μια συσκευασία; “Έτσι αυτό είναι μια προσθήκη ή μια επέκταση της τρέχουσας ικανότητάς μας,» λευκό εν λόγω.

Εν τω μεταξύ, mil/aero περιλαμβάνει την εργασία συνήθειας. Κάθε πελάτης μπορεί να έχει τις διαφορετικές απαιτήσεις συσκευασίας με τις διάφορες προκλήσεις.

Πάρτε το RF, παραδείγματος χάριν. «Μια από τις προκλήσεις που έχετε στην κοινότητα RF είναι, μόλις βάλετε μια συσκευή σε μια συσκευασία, αυτό αλλάζει την απόδοση RF,» λευκό εν λόγω. «Πρέπει να σχεδιάσετε τα τσιπ σας και το MMICs σας για να εγκαταστήσετε μέσα σε αυτές τις συσκευασίες, και για να αποδώσετε τόσο κοντά όσο μπορείτε ενδεχομένως στην αρχική προοριζόμενη απόδοσή τους.»

Με αυτόν στο μυαλό, που αναπτύσσεται ένα πρότυπο chiplets γύρω από το RF είναι ευκολότερο εν λόγω από γίνοντα. «(ΣΚΑΦΟΣ) στοχεύει στη χρήση GaN, GaAs και το πυρίτιο. Επίσης όλοι θα ενσωματωθούν μέσα αυτών των ετερογενών συσκευασιών,» λευκό εν λόγω. «Ο υψηλότερος στη συχνότητα εσείς πηγαίνει, η πρόκληση αυτό γίνεται για να κάνει ένα σχέδιο chiplet-τύπων. Αυτή είναι μια από τις περιοχές που ερευνάμε ως τμήμα του ΣΚΑΦΟΥΣ. Αυτό κάνει τι η κυβέρνηση θα καλούσε chiplet-τύπο ενός σχεδίου. Και αυτός δεν καθορίζεται εντελώς ακόμα.»

Συμπέρασμα
Υπάρχει αφθονία άλλων αγορών που αναμένονται για να ωθήσουν προς περισσότερη ετερογενή ολοκλήρωση. Οι υπολογιστές της Mac χαμηλών σημείων της Apple κινούνται προς έναν εσωτερικά αναπτυγμένο επεξεργαστή M1 που ενσωματώνει τους πυρήνες ΚΜΕ, γραφική παράσταση, μια μηχανή εκμάθησης μηχανών σε μια «προσαρμοσμένη συσκευασία,» σύμφωνα με την επιχείρηση.

Αυτή είναι ακριβώς η αρχή, επίσης. Υπάρχουν νέες ευκαιρίες για σε άλλες αγορές, όπως 5G, το AI, κινητός, και η αφθονία των προκλήσεων για να πάνε μαζί με τους. Αλλά δεν φαίνεται να υπάρχει καμία έλλειψη της ευκαιρίας να κρατηθεί η βιομηχανία πολυάσχολη, ανάμεσα στις νέες και μνημειακές αλλαγές που πραγματοποιούνται στην αγορά. (Από Mark LaPedus)