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Embalaje de colcha

Los “nódulos” de Quilt Packaging se extienden desde el borde de los microchips.
Los nódulos de embalaje de edredón tienen soldadura en la parte superior para permitir la interconexión de chip a chip.
Los chiplets QP se pueden acolchar juntos en casi 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 utilizando técnicas estándar de última generación en la fabricación de dispositivos semiconductores . Luego, la soldadura se galvaniza sobre los nódulos para permitir la interconexión de chip a chip con una precisión de alineación submicrónica. [3]

Pequeños “ chiplets ” de alto rendimiento hechos de cualquier material semiconductor ( silicio , arseniuro de galio , carburo de silicio , nitruro de galio , etc.), se pueden “acolchar” juntos para crear un metachip multifunción más grande . [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 pérdidas de inserción medidas en interconexiones QP en conjuntos de chips acolchados con conjuntos de materiales semiconductores homogéneos y heterogéneos.  Se realizaron mediciones del parámetro 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 tienen un rendimiento de velocidad de bits de 12 gigabit/s (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 la brecha se acerca a cero, lo cual se puede lograr con las tolerancias de ensamblaje de Quilt Packaging. [8] [9]

Referencias

  1. ^ Zheng, Quanling; Kopp, David; Khan, Mohammad Ashraf; Fay, Patricio; Kriman, Alfred M.; Bernstein, Gary H. (marzo de 2014). "Investigación de la interconexión del interchip del embalaje de colchas con pasta de soldadura". Transacciones IEEE sobre componentes, embalaje y tecnología de fabricación . 4 (3): 400–407. doi :10.1109/tcpmt.2014.2301738. ISSN  2156-3950. S2CID  36676516.
  2. ^ ab Ashraf Khan, M.; Zheng, Quanling; Kopp, David; Buckhanan, Wayne; Kulick, Jason M.; Fay, Patricio; Kriman, Alfred M.; Bernstein, Gary H. (1 de junio de 2015). "Estudio del ciclo térmico del embalaje de colchas". Revista de embalaje electrónico . 137 (2). doi :10.1115/1.4029245. ISSN  1043-7398.
  3. ^ Ahmed, Tahsin; Mayordomo, 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 guías de onda de chip a chip mediante embalaje de tejido óptico". Alineación, tolerancia y verificación del sistema óptico VII . 8844 . ESPÍA: 88440C. Código Bib : 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 de Microelectrónica . 2012 (1): 000524–000530. doi :10.4071/isom-2012-poster_khan. ISSN  2380-4505.
  5. ^ Sparkman, Kevin; LaVeigne, Joe; McHugh, Steve; Kulick, Jason; Lannón, 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 conjuntos de emisores escalables para sistemas de proyección de escenas por infrarrojos". Sistemas de imágenes infrarrojas: diseño, análisis, modelado y pruebas XXV . 9071 . ESPÍA: 90711I. Código Bib : 2014SPIE.9071E..1IS. doi :10.1117/12.2054360. S2CID  53508849.
  6. ^ Fay, Patricio; Bernstein, Gary H.; Lu, Tian; Kulick, Jason M. (29 de abril de 2016). "Interconexiones entre chips de ancho de banda ultraancho para circuitos heterogéneos de ondas milimétricas y THz". Revista de ondas infrarrojas, milimétricas y de terahercios . 37 (9): 874–880. Código Bib : 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). "Creación rápida de prototipos de SoC utilizando tecnología de empaquetado acolchado para particiones de circuitos integrados funcionales modulares". Actas del 27º Simposio internacional sobre creación rápida de prototipos de sistemas: acortando el camino de la especificación al prototipo . Nueva York, Nueva York, Estados Unidos: ACM Press. págs. 79–85. doi :10.1145/2990299.2990313. ISBN 978-1-4503-4535-4. S2CID  9121042.
  8. ^ Ahmed, Tahsin; Khan, Aamir A.; Vigilia, Genevieve; Kulick, Jason M.; Bernstein, Gary H.; Hoffman, Anthony J.; Howard, Scott S. (2014). "Embalaje de tejido óptico: un nuevo proceso de alineación y acoplamiento 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; Mayordomo, Thomas P.; Kulick, Jason M.; Bernstein, Gary H.; Hoffman, Anthony J.; Salón, Douglas C.; Howard, Scott S. (1 de mayo de 2017). "Acoplamiento entre chips de matriz de guía de ondas de infrarrojo medio mediante embalaje de tejido óptico". Cartas de tecnología fotónica IEEE . 29 (9): 755–758. Código Bib : 2017IPTL...29..755A. doi :10.1109/lpt.2017.2684091. ISSN  1041-1135. S2CID  7455544.