Платим блогерам
Редакция
Новости Hardware GreenCo
Процессоры рвутся ввысь.

реклама

На конференции International Symposium on Physical Design 2015 (ISPD 2015) руководителей инженерной группы компании Qualcomm, Карим Араби (Karim Arabi), заявил, что компания Qualcomm рассчитывает увидеть первые опытные SoC с использованием объёмной компоновки уже в следующем году. Наслаивание кристаллов позволит вполовину уменьшить посадочную площадь процессоров и заодно увеличит выход годной продукции. Но самое интересное заключается в том, что компания Qualcomm откажется от соединения кристаллов в стеке с помощью набирающих популярность сквозных TSVs-соединений.

реклама

Сквозные соединения методом TSVs — это та же металлизация каналов, но только с использованием чрезвычайно тонких отверстий. Таких каналов в кристалле может быть десятки и сотни тысяч. И каждый канал захватывает значительную полезную площадь на кристалле, заметно превышающую диаметр рабочего слоя — это зона, отведённая для компенсации деформаций при рабочем нагреве микросхемы. С помощью TSVs-соединений сегодня выпускается память SK Hynix HBM и Micron HMC, а также флэш-память 3D NAND с 32 или 48 слоями. Но что хорошо для регулярных структур, уверены в Qualcomm, то плохо для СБИС.

В компании рассматривают два варианта компоновки кристаллов SoC в стек. Отметим, компания Qualcomm пока не рассчитывает увидеть спрос на сборки из более чем двух кристаллов. В редких случаях речь может идти о сборке стека из трёх кристаллов, где второй и третий кристаллы могут рассматриваться как вспомогательные, например, отдельный сотовый модем и что-то ещё. В основном выпускаться будут двухкристальные конструкции. Для этого можно использовать как метод последовательной сборки, так и встречной.

Метод последовательной сборки предполагает создание второго кристалла непосредственно на верхней (рабочей) части первого кристалла. После изготовления нижнего кристалла на его верх накладывается (депонируется) слой кремния, на котором создаётся второй кристалл. Подобный метод последовательного изготовления даёт возможность соединить нижний и верхний кристаллы сравнительно небольшими по диаметру каналами металлизации, хотя они будут в сотни раз больше TSVs-каналов. Проблема здесь в том, что отжиг пластины в процессе изготовления кристалла требует температуры в 1200 градусов по Цельсию. Это расплавит все медные соединения в нижнем кристалле. Медь можно заменить на тугоплавкий вольфрам, но это снизит тактовые частоты. Также можно снизить температуру отжига, но это тоже снизит тактовые частоты за счёт ухудшения качества полупроводников в каналах транзисторов.

Избежать перечисленных недостатков можно с помощью встречной компоновки кристаллов. Оба кристалла изготавливаются каждый в своём техпроцессе и лишь затем их соединяют торцами, где предусмотрены специальные контактные площадки. Данный метод не может обеспечить сравнительно высокой точности совмещения контактных площадок, поэтому размеры контактных зон должны быть значительными, что тоже нехорошо. Поэтому, считают в Qualcomm, будущие 3D-чипы SoC будут, скорее всего, комбинировать оба метода в оптимальной пропорции.

Стоит сказать, что компания IBM, которая тоже занимается подобной проблематикой вместе с европейским центром Leti, надеется приступить к опытному выпуску 3D SoC в 2017 или в 2018 году. Иначе говоря, сценарий Qualcomm им кажется слишком оптимистичным. С другой стороны, компания Samsung приступила к выпуску 3D NAND с опережением конкурентов практически на два года. Поэтому никогда не стоит зарекаться. Правда, компания Qualcomm опирается на техпроцессы TSMC, а последняя не имеет техпроцессов, способных в ближайшем будущем обеспечить выпуск 3D-компоновки SoC и использованием TSVs. Возможно именно с этим связаны "терзания" Qualcomm по поводу поиска вариантов производства процессоров в стековой компоновке.

Показать комментарии (4)

Сейчас обсуждают