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2.5D封裝和3D封裝

2023-03-17 06:21 作者:e小白官方  | 我要投稿

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Interposer通常譯為轉(zhuǎn)接板、插入層或中介層,轉(zhuǎn)接板通常對應著無源Interposer,插入層與中介層通常對應著有源Interposer。無源Interposer僅具備硅通孔TSV(Through Si Via)與再布線層RDL(Redistribution Layer),如下圖所示。

裸芯通過微凸點組裝到Interposer上,如上圖所示。其Interposer上堆疊了三顆裸芯。Interposer包括兩種類型的互聯(lián):①由微凸點和Interposer頂部的RDL組成的水平互連,它連接各種裸芯②由微凸點、TSV簇和C4凸點組成的垂直互聯(lián),它將裸芯連接至封裝。

有源與無源的最大差別在于是否基于硅基的Interposer實現(xiàn)了有源區(qū),并以此來實現(xiàn)一定的系統(tǒng)功能。如下圖所示,在這個130nm的有源垂直硅基插入層ATSI(Active Through Si Interposer)上實現(xiàn)了ADC、DAC、PMU 等多種功能。

1. 2.5D封裝

物理結構:所有芯片和無源器件均XY平面上方,至少有部分芯片和無源器件安裝在中介層上,在XY平面的上方有中介層的布線和過孔,在XY平面的下方有基板的布線和過孔。

電氣連接:中介層可提供位于中介層上的芯片的電氣連接。

2.5D集成的關鍵在于中介層Interposer,一般會有幾種情況,1)中介層是否采用硅轉(zhuǎn)接板,2)中介層是否采用TSV。在硅轉(zhuǎn)接板上,我們將穿越中介層的過孔稱之為TSV,對于玻璃轉(zhuǎn)接板,我們稱之為TGV。

硅中介層有TSV的集成是最常見的一種2.5D集成技術,芯片通常通過Micro Bump和中介層相連接,作為中介層的硅基板采用Bump和基板相連,硅基板表面通過RDL布線,TSV作為硅基板上下表面電氣連接的通道,這種2.5D集成適合芯片規(guī)模比較大,引腳密度高的情況,芯片一般以Flip Chip形式安裝在硅基板上,如下圖所示。

硅中介層無TSV的2.5D集成的結構一般如下圖所示,有一顆面積較大的裸芯片直接安裝在基板上,該芯片和基板的連接可以采用Bond Wire或者Flip Chip兩種方式,大芯片上方由于面積較大,可以安裝多個較小的裸芯片,但小芯片無法直接連接到基板,所以需要插入一塊中介層,在中介層上方安裝多個裸芯片,中介層上有RDL布線,可將芯片的信號引出到中介層的邊沿,然后通過Bond Wire連接到基板。這類中介層通常不需要TSV,只需要通過Interposer上表面的布線進行電氣互連,Interposer采用Bond Wire和封裝基板連接。

2. 3D封裝

3D集成和2.5D集成的主要區(qū)別在于:2.5D封裝是在中介層Interposer上進行布線和打孔,而3D封裝是直接在芯片上打孔和布線,連接上下層芯片。

物理結構:所有芯片和無源器件均位于XY平面上方,芯片堆疊在一起,在XY平面的上方有穿過芯片的TSV,在XY平面的下方有基板的布線和過孔。

電氣連接:通過TSV和RDL將芯片直接電氣連接。

3D封裝大多數(shù)應用在同類芯片堆疊中,多個相同的芯片垂直堆疊在一起,通過穿過芯片堆疊的TSV互連,如下圖所示。同類芯片集成大多應用在存儲器集成中,例如DRAM?Stack,F(xiàn)LASH Stack等。

不同類芯片的3D集成中,一般是將兩種不同的芯片垂直堆疊,并通過TSV電氣連接在一起,并和下方的基板互連,有時候需要在芯片表面制作RDL來連接上下層的TSV,如下圖所示。


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