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Intel ha recentemente annunciato che utilizzerà substrati con nucleo in vetro per imballaggi avanzati nella seconda metà di questo decennio. L’azienda riferisce di aver ricercato e valutato l’affidabilità dei substrati con nucleo in vetro come sostituti dei substrati organici da oltre un decennio.
Intel afferma di avere una linea di ricerca e sviluppo sul vetro completamente integrata nel suo campus di Chandler, in Arizona, dove sviluppa tecnologie di imballaggio. Secondo quanto riferito, la linea è costata oltre $ 1 miliardo.
Intel afferma che inizialmente introdurrà i substrati in vetro “dove possono essere sfruttati maggiormente: applicazioni e carichi di lavoro che richiedono pacchetti con fattore di forma più grande (ad esempio data center, intelligenza artificiale, grafica) e capacità di velocità più elevate”. L’azienda si aspetta proprietà meccaniche, fisiche e ottiche superiori dai substrati di vetro, che “… consentiranno all’azienda di costruire sistemi in pacchetti multi-chiplet (SiP) ad alte prestazioni, destinati principalmente ai data center”.
I substrati di vetro possono tollerare temperature più elevate (rispetto ai substrati PCB), secondo quanto riferito offrono il 50% in meno di distorsione del modello, hanno una migliore planarità per una migliore profondità di fuoco per la litografia e hanno la stabilità dimensionale necessaria per una sovrapposizione di interconnessione da strato a strato estremamente stretta.
Di conseguenza, Intel prevede che sia possibile un aumento di 10 volte della densità di interconnessione sui substrati di vetro. Inoltre, si aspettano che le proprietà meccaniche migliorate del vetro consentano di realizzare pacchetti dal fattore di forma ultra-grande con eccellenti rese di assemblaggio. In particolare, Intel si aspetta che i substrati di vetro consentano di realizzare sistemi in package (SiP) ultra-grandi da 24×24 cm che alloggino più pezzi di silicio.
La tolleranza dei substrati di vetro alle temperature più elevate offre inoltre ai chip architect la flessibilità di impostare le regole di progettazione per l’erogazione di potenza e l’instradamento del segnale perché dà loro la possibilità di integrare perfettamente interconnessioni ottiche, nonché di incorporare induttori e condensatori nel vetro durante l’elaborazione a temperature più elevate. Ciò consente migliori soluzioni di erogazione di potenza ottenendo al contempo la segnalazione ad alta velocità necessaria con una potenza molto inferiore. I substrati, realizzati in vetro, hanno superfici più lisce rispetto a quelli basati su PCB e possono anche essere realizzati più di un quarto più sottili rispetto ai progetti precedenti, contribuendo a ridurre l’area di montaggio. Inoltre, il consumo energetico può essere dimezzato rispetto alle tradizionali soluzioni PCB.
Intel prevede che questi vantaggi la avvicineranno alla capacità di scalare 1 trilione di transistor su un pacchetto entro il 2030.
Intel afferma che i substrati di vetro consentono una densità di interconnessione molto più elevata (ovvero, passi più stretti), che è fondamentale per l’erogazione di potenza e l’instradamento del segnale dei SiP di prossima generazione. Si parla di <5/5μm L/S e <100μm di passo attraverso il vetro tramite (TGV), che consente un bump pitch die-to-die di <36μm sul substrato e un bump pitch del nucleo di <80μm.
Un confronto Intel tra substrati organici e substrati con nucleo in vetro è mostrato nella Figura 1:
Intel confronta di seguito i vantaggi di un substrato con nucleo in vetro:
Intel prevede di produrre questi substrati a base di vetro su pannelli di grandi dimensioni come quello mostrato nella foto sopra.
IFTLE dovrebbe chiarire che Intel non è la prima ad annunciare in quest’area tecnologica. Nell’IFTLE 512 abbiamo rivelato che SKC (una filiale del gruppo sudcoreano chaebol SK) aveva annunciato che la sua filiale statunitense, Absolics, stava costruendo uno stabilimento di produzione di “substrato di vetro semiconduttore” di 12.000 metri quadrati a Covington, in Georgia, con l’intenzione di espanderlo a 72.000. mq entro il 2025.
È stato riferito che l’investimento iniziale di Absolics ammonterebbe a 240 milioni di dollari entro il 2024, con un investimento aggiuntivo di 360 milioni di dollari per espandere la capacità. Absolics prevede che le vendite entro il 2030 raggiungeranno 1,61 miliardi di dollari
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