Intel, Dev Boyutlu Çiplerin Önündeki Kapsülleme Engelini Aştı

Intel, dev boyutlu çiplerin üretimini engelleyen büyük bir teknik sorunu aştı. Şirket, gelişmiş paketleme teknolojileriyle çip paketlerini standart reticle boyutunun 24 katına kadar genişletebiliyor.

Tek Çipten "Silikon Mozaiğe"

Günümüz çipleri artık tek bir silikon parçasına dayanmıyor; bunun yerine en yeni paketleme çözümleriyle birbirine bağlanan bir dizi silikon yonga (chiplet) kullanıyor. Intel'in New Mexico'daki Rio Rancho tesisinde, gelişmiş paketleme teknolojileri "reticle sınırını" bugün sektör standardının 8 katına, 2028'e kadar ise 12 katının üzerine çıkarıyor. Tesis müdürü Katie Prouty'nin ifadesiyle: "1980'lerde bu tesis 6 inçlik gofret üretiminde lider konumdaydı. 40 yıldan fazla bir süre sonra roller tersine döndü ve bu tesis şimdi ABD'de gelişmiş paketlemenin lideri."

240x240mm'lik Dev Paketler

Intel şimdi "hiper-büyük form faktörü" (HLFF) adını verdiği paketler geliştiriyor. Bu ultra büyük çip paketleri 240mm x 240mm boyutunda olacak ve panel seviyesi paketler dışında sektörün bugüne kadar gördüğü her şeyden daha büyük olan 24 kat reticle boyutuna ulaşacak. Bunu başarmak için Intel'in araştırma ve mühendislik ekipleri, bu büyük ölçeklerde güvenilir kapsülleme (encapsulation) sağlayacak malzeme ve süreç yenilikleri geliştirdi.

Beş Büyük Teknik Zorluk

HLFF ölçeğinde karşılaşılan başlıca zorluklar şöyle: Veri hızı — 2 mikrometreden ince metal katmanlara sahip EMIB-T köprüleri, çip-çip ve çip-bellek bağlantıları için saniyede 64 gigabit hız sağlıyor. Güç dağıtımı — paket kenarlarından güç yönlendirmek HLFF ölçeğinde giderek verimsizleşiyor; çözüm olarak alt tabakaya ve çiplerin hemen altına gömülü silikon kapasitörler öneriliyor. Verim için yedeklilik — her 64 iletişim hattına 3-4 yedek hat eklemek, demet verimini yaklaşık %97'den %99'un üzerine çıkarıyor. Düzlüğü korumak — araştırma ekibi oda sıcaklığında 7 mm'ye varan serbest eğilme (warpage) tespit etti; çözüm kalın sertleştirici halkalar, düşük genleşmeli cam çekirdekli alt tabakalar ve çok bilyeli lehim sürecinin kombinasyonu. Isı yönetimi — HLFF paketlerinin 15-25 kilovat aralığında çalışması bekleniyor; bunun için modüler, hücre tabanlı bir soğutma mimarisi öneriliyor.

Kapsülleme Sorununu Nasıl Çözdüler?

En büyük teknik zorluklardan biri kapsüllemeydi — çipi koruyucu bir katmanla mühürleme süreci, paket boyutları büyüdükçe zorlaşıyor. Şu anda EMIB ile alt dolgu malzemesinin akabileceği maksimum mesafe yaklaşık 43mm, standart paket tasarımlarında ise 22mm. Ancak 5-10 kat reticle ölçeklerinde bu mesafenin çok daha büyük olması gerekiyor. Intel Foundry, bu sorunu "malzeme, dağıtım stratejisi ve kürleme" olmak üzere üç koordineli kaldıraçla çözdü: viskozitesi düşürülmüş optimize edilmiş alt dolgu malzemesi, kenar dağıtımı yerine çok noktalı uygulama stratejisi ve boşlukları ortadan kaldıran optimize edilmiş kürleme koşulları.

Sonuçlar Doğrulandı

Intel, bu çalışmalarla HLFF mimarisine uygun birden fazla paketi doğrulamayı başardı: 12 HBM sitesi dahil 18 yonga barındıran ve 40mm'ye varan akış mesafelerinde boşluksuz kapsülleme elde eden 5 kat reticle üzerinde bir EMIB paketi; 7 kat reticle üzerinde daha büyük, döşemeli (tiled) bir EMIB paketi; ve Foveros 3D paketleme çözümüyle 2x ve 4x reticle ölçeklerinde boşluksuz kapsülleme (2x için tam güvenilirlik testi de geçildi).

Neden Önemli?

Intel, gelişmiş paketleme çözümlerini 7 kat reticle boyutunun ötesine taşımaya devam edecek; yol haritası yakın vadede 12 katın üzerine, panel seviyesi paketler ise 50 kat reticle'ın ötesine çıkmayı hedefliyor. Intel ve TSMC panel seviyesi paketleme alanında büyük bir yarışa girmiş durumda; Rio Rancho'daki cam alt tabakalar, hesaplama performansında benzeri görülmemiş bir artış sunacak hiper-büyük çiplerin kilit bir sağlayıcısı olarak öne çıkıyor.