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Embalaje de colcha

Los “nódulos” del embalaje del edredón se extienden desde el borde de los microchips.
Los nódulos de embalaje de colcha tienen soldadura en la parte superior para permitir la interconexión de chip a chip.
Los chiplets QP se pueden unir en prácticamente cualquier orientación.

Quilt Packaging ( QP ) es una tecnología de empaquetado de circuitos integrados y de interconexión de chip a chip que utiliza estructuras de “ nódulos ” que se extienden horizontalmente desde los bordes de los microchips para realizar interconexiones de chip a chip. [1] [2] 

Los nódulos QP se crean como parte integral de un microchip mediante técnicas estándar de fabricación de dispositivos semiconductores . Luego, se aplica soldadura sobre los nódulos para permitir la interconexión de chip a chip con una precisión de alineación submicrónica. [3]

Los pequeños “ chiplets ” de alto rendimiento hechos de cualquier material semiconductor ( silicio , arseniuro de galio , carburo de silicio , nitruro de galio , etc.) se pueden “acolchar” para crear metachips multifunción más grandes . [4]  Por lo tanto, la tecnología QP puede integrar múltiples chips con tecnologías o materiales de sustrato diferentes en configuraciones planas, 2.5D y 3D . [5]

Rendimiento analógico de RF

Se han realizado  múltiples mediciones de pérdida de inserción en interconexiones QP en conjuntos de chips acolchados con conjuntos de materiales semiconductores homogéneos y heterogéneos. Se realizaron mediciones de parámetros S de radiofrecuencia desde CC hasta 220 GHz. Las interconexiones QP han demostrado una pérdida de inserción de menos de 0,1 dB desde CC hasta 100 GHz entre silicio y chips de silicio [2] , y una pérdida de inserción de menos de 0,8 dB hasta 220 GHz entre silicio y arseniuro de galio [6] .

Rendimiento digital

Las interconexiones QP han logrado una tasa de bits de 12 gigabits/seg (Gbps) sin distorsión con nódulos de 10 μm en un paso de 10 μm en el borde del chip. [7]

Óptica/Fotónica

Las simulaciones y mediciones preliminares de pérdida de acoplamiento óptico indican que la pérdida de acoplamiento entre chips es < 6 dB para un espacio de menos de 4 μm. La pérdida mejora rápidamente a medida que el espacio se acerca a cero, lo que se puede lograr con las tolerancias de ensamblaje de Quilt Packaging. [8] [9]

Referencias

  1. ^ Zheng, Quanling; Kopp, David; Khan, Mohammad Ashraf; Fay, Patrick; Kriman, Alfred M.; Bernstein, Gary H. (marzo de 2014). "Investigación de la interconexión entre chips de embalaje de acolchado con pasta de soldadura". IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology . 4 (3): 400–407. doi :10.1109/tcpmt.2014.2301738. ISSN  2156-3950. S2CID  36676516.
  2. ^ por Ashraf Khan, M.; Zheng, Quanling; Kopp, David; Buckhanan, Wayne; Kulick, Jason M.; Fay, Patrick; Kriman, Alfred M.; Bernstein, Gary H. (1 de junio de 2015). "Estudio de ciclos térmicos de embalajes de colchas". Revista de embalaje electrónico . 137 (2). doi :10.1115/1.4029245. ISSN  1043-7398.
  3. ^ Ahmed, Tahsin; Butler, Thomas; Khan, Aamir A.; Kulick, Jason M.; Bernstein, Gary H.; Hoffman, Anthony J.; Howard, Scott S. (10 de septiembre de 2013). Sasián, José; Youngworth, Richard N. (eds.). "Modelado FDTD del acoplamiento de guía de onda de chip a chip mediante empaquetamiento de acolchado óptico". Alineación, tolerancia y verificación de sistemas ópticos VII . 8844 . SPIE: 88440C. Código Bibliográfico :2013SPIE.8844E..0CA. doi :10.1117/12.2024088. S2CID  120463545.
  4. ^ Khan, M. Ashraf; Kulick, Jason M.; Kriman, Alfred M.; Bernstein, Gary H. (enero de 2012). "Diseño y robustez de Quilt Packaging Superconnect". Simposio internacional sobre microelectrónica . 2012 (1): 000524–000530. doi :10.4071/isom-2012-poster_khan. ISSN  2380-4505.
  5. ^ Sparkman, Kevin; LaVeigne, Joe; McHugh, Steve; Kulick, Jason; Lannon, John; Goodwin, Scott (29 de mayo de 2014). Holst, Gerald C.; Krapels, Keith A.; Ballard, Gary H.; Buford, James A.; Murrer, R. Lee (eds.). "Desarrollo de una matriz de emisores escalable para sistemas de proyectores de escenas infrarrojas". Sistemas de imágenes infrarrojas: diseño, análisis, modelado y prueba XXV . 9071 . SPIE: 90711I. Código Bibliográfico :2014SPIE.9071E..1IS. doi :10.1117/12.2054360. S2CID  53508849.
  6. ^ Fay, Patrick; Bernstein, Gary H.; Lu, Tian; Kulick, Jason M. (29 de abril de 2016). "Interconexiones entre chips de ancho de banda ultra amplio para circuitos heterogéneos de ondas milimétricas y THz". Revista de ondas infrarrojas, milimétricas y terahertz . 37 (9): 874–880. Código Bibliográfico :2016JIMTW..37..874F. doi : 10.1007/s10762-016-0278-5 . ISSN  1866-6892.
  7. ^ Lu, Tian; Ortega, Carlos; Kulick, Jason; Bernstein, GH; Ardisson, Scott; Engelhardt, Rob (2016). "Prototipado rápido de SoC utilizando tecnología de empaquetado en forma de colcha para particionamiento funcional modular de circuitos integrados". Actas del 27.º Simposio Internacional sobre Prototipado Rápido de Sistemas: Acortamiento del camino desde la especificación hasta el prototipo . Nueva York, Nueva York, EE. UU.: ACM Press. págs. 79–85. doi :10.1145/2990299.2990313. ISBN. 978-1-4503-4535-4.S2CID 9121042  .
  8. ^ Ahmed, Tahsin; Khan, Aamir A.; Vigil, Genevieve; Kulick, Jason M.; Bernstein, Gary H.; Hoffman, Anthony J.; Howard, Scott S. (2014). "Empaquetado de acolchado óptico: un nuevo proceso de acoplamiento y alineación óptico de chip a chip para sensores modulares". Cleo: 2014. Washington, DC: OSA: JTu4A.56. doi :10.1364/cleo_at.2014.jtu4a.56. ISBN 978-1-55752-999-2.S2CID 14432676  .
  9. ^ Ahmed, Tahsin; Lu, Tian; Butler, Thomas P.; Kulick, Jason M.; Bernstein, Gary H.; Hoffman, Anthony J.; Hall, Douglas C.; Howard, Scott S. (1 de mayo de 2017). "Acoplamiento entre chips de matriz de guía de ondas de infrarrojo medio mediante empaquetamiento de acolchado óptico". IEEE Photonics Technology Letters . 29 (9): 755–758. Código Bibliográfico :2017IPTL...29..755A. doi :10.1109/lpt.2017.2684091. ISSN  1041-1135. S2CID  7455544.