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SMC Micron revelou alguns dos objetivos - ea fabricação desafios que enfrenta - para o desenvolvimento de sua próxima geração "tudo silício" Cubo de memória híbrido (HMC).
Da Micron atual HMC Gen2, amostras de engenharia dos quais tendo sido lançado em setembro, pilhas camadas de células de memória, cada um sobre um substrato laminado orgânica, em uma estrutura 3D ligado por vias através de silício ( TSV s).
"Estamos migrando para um pacote de chips escala onde eliminar os substratos, basicamente, os laminados que estamos familiarizados," da Micron avançado embalagem de P & D homem Michael Koopmans disse aos participantes desta semana da Conferência de materiais estratégicos , em Santa Clara, Califórnia.
"Isso transições nos de um nível de pacote típico com substratos orgânicos em um pacote de chips escala em que temos apenas um cubo de silício", disse Koopmans. Também em desenvolvimento é um refinamento deste pacote de chips em escala que ele se referiu como "um grande cubo de I / O que é apenas um cubo nua de silicone com alta densidade de interconexões entre a matriz e na parte inferior do molde."
Esforço HMC da Micron, disse ele, está se movendo em direção a um "futuro todo-silício." As razões para a mudança incluem o desejo de remover os substratos laminados para permitir dimensões menores. Em adicional, os requisitos de energia também vai cair porque os sinais não terá tão longe para viajar através do TSVs.
"Last but not least", disse ele, "podemos eliminar um pouco de custos de embalagem e materiais Substratos -. Estes corrida de 10 camadas, 12 camadas e para cima - eles não são baratos." Ele observou que, embora os custos de wafer-primas estão caindo com as economias de escala, materiais de embalagem estão ficando mais caros, como os requisitos para que se tornem mais rigorosas.
E assim Micron pretende despejar os substratos laminados orgânicos caros e substituí-los com silicone ou orgânicos interposers - essencialmente separadores ao invés de pisos laminados estruturais para cada nível da estrutura 3D.
Desafios de produção, no entanto, não faltam. "All-silício cubos não são simples", disse Koopmans. Um desafio é evidente que com maior contagem de pinos e densidades mais elevadas e TSVs, tudo o que fica mais apertado e o silício fica mais fino por elemento - e o mais fino que o silício começa, o que é mais susceptível ao empenamento, especialmente, quando apenas um dos lados se encontra ligado com o metal.
As verticais "pilares" através do qual o TSVs prazo ficam mais próximas, como as densidades do resto do cubo memória aperta. "Nós já estamos falando de milhares de pilares de um cubo de HMC, e muitos milhares de interconexões", disse Koopmans. "Eu não acho que há uma boa resposta sobre o quão apertado está tudo indo para ir, mas para Ampla I / O, por exemplo, já estamos no 40 mícrons campo de interconexão - por isso mantém escalar para baixo e para baixo e para baixo ".
Quarenta mícrons vai parecer espaçoso, no futuro, no entanto, de acordo com Koopmans, como campos de interligação irão encolher rapidamente até 20 microns ", e provavelmente menor no futuro." E, como se poderia supor, o menor dos campos de interconexão, mais insanamente preciso camada empilhamento e equipamentos de embalagem de montagem deve se tornar.
Há muitos outros de fabricação e desafios materiais, mas Koopmans focada em um em especial - afinal, ele tinha apenas cerca de meia hora para sua apresentação - e que era o revestimento necessário para isolar o TSVs cobre do silício por onde passam.
Os cubos HMC Gen3 terá vários milhares de TSVs e, como mencionado acima, eles estão ficando cada vez menor e mais densamente. Apesar desta redução, o revestimento tem de ser tão espessa na parte superior, uma vez que fica na parte inferior da coluna, e deve ser depositada tanto completamente e uniformemente ao longo do pilar. Não é uma tarefa simples - mas se mesmo uma fração do pilar não é assim revestido, atual será executado a partir do TSV no silício, onde não é desejado, eo cobre do TSV vai difundir no silício, criando silicato de cobre (Cu 5 Si), com resultados desastrosos para o pilar.
Se estes e outros desafios de produção sejam cumpridos, ainda há a questão de proteger o próprio cubo. "Você quer enviar estes cubos em todo o mundo", Koopmans disse, "você quer enviá-los para os testes, que pretende colocá-los em uma tomada e testá-los - algo que tem que ir em torno destes cubos."
Micron planeja usar em nível de wafer de encapsulamento, que Koopmans disse que está "muito utilizado na indústria" para os pacotes de chips em escala, mas ainda não decidi o material a utilizar para esse processo. "Desde que nós usamos wafers de 300 milímetros, queremos ter certeza de que obter um material que é facilmente aplicado em wafers de 300 milímetros, em um material granular ou um líquido."
O material que escolher deve ter alta condutividade térmica, porque eles querem para ajudar a tirar o calor das várias camadas do cubo. Além disso, Koopmans descartou a possibilidade de materiais de alta ou até mesmo moderada-stress para os seus wafers frágeis. "Eles encolher", ele disse, "e sua hóstia se transforma em uma batata frita."
Bottom line: tão inteligente quanto qualquer Gen3 projeto do dispositivo HMC pode ser, "Tem que ser manufacturable", disse Koopmans. "Fazer a P & D é uma coisa, tê-lo manufacturable onde podemos tratar de questões de montagem, problemas de teste - tudo isso diz respeito a ceder, e, claro, o custo."
É sempre tudo se resume ao custo, não é mesmo? ®
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