الربط الهجين: التقنية الأساسية التي تقود مستقبل التغليف المتقدم
مع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات بسرعة، يواجه قانون مور تحديات. عمليات التعبئة التقليدية أصبحت غير قادرة بشكل متزايد على تلبية متطلبات حجم الرقائق المتقلص ومتطلبات الأداء الأعلى. توفر تقنية الربط الهجين حلا رائدا، حيث يمكن الربط عالي الكثافة للغاية ويتغلب على قيود التغليف التقليدي المعتمد على النتوءات اللحامية.
الربط الهجين يزيل الحاجة إلى الميكرو-بتوبات التقليدية، باستخدام الارتباط الذري بين النحاس والنحاس مع طبقات عازلة (مثل SiO₂) لربط الشرائح مباشرة. تحقق هذه العملية أقل من ميكرون (<1μm) interconnects, increasing interconnect density by 100x to 1000x, which is essential for advanced packaging. Compared to traditional packaging, hybrid bonding offers unprecedented performance and space optimization.
التقنية الأساسية: آلية الربط بدون نبوءات
جوهر الربط الهجين يكمن في القضاء على النتوءات الدقيقة التقليدية، وبدلا من ذلك استخدام الروابط النحاسية بالنحاس والاتصالات التساهمية العازلة (مثل SiO₂). يتيح ذلك توصيلا كهربائيا عالي الكفاءة وعزلا كهربائيا محسنا، مما يضمن وضوح الإشارة ويقلل تيار التسرب. تعزز هذه العملية أيضا سرعة تبديل الترانزستور، وعرض النطاق الترددي، والأداء العام للرقاقة.
سيناريوهات التطبيقات الأساسية: من HBM إلى شرائح الذكاء الاصطناعي
- ذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM):في تغليف ذاكرة HBM5، يعد الربط الهجين الحل الوحيد الذي يفي بمعايير JEDEC. يضغط المسافة بين الطبقات إلى 1-2 ميكرومتر ويدعم تكديس 20 طبقة بارتفاع إجمالي ≤775 ميكرومتر. تخطط شركات كبرى مثل SK Hynix وسامسونج لاستخدام هذه العملية في الإنتاج الضخم بدءا من عام 2026، مستهدفة عرض نطاق ترددي يبلغ 6.56 تيرابايت/ثانية.
- التكامل غير المتجانس وشرائح الذكاء الاصطناعي:يدمج SoIC من TSMC شرائح المنطق (مثل عقدة N3) وSRAM من خلال الربط الهجين، مما يتيح تكديس ثلاثي الأبعاد لشرائح AMD MI300 الذكاء الاصطناعي، مما يعزز كفاءة الربط بمقدار 3 أضعاف. تجمع منصة Broadcom XDSiP بين 12 طبقة من HBM وشرائح سيليكون بحجم 6000 مم²، محققة كثافة إشارة تزيد عن التغليف التقليدي بمقدار 7 أضعاف التغليف التقليدي وتقلل من استهلاك الطاقة في واجهة PHY بنسبة 90٪.
- حساسات الصور والتخزين:في تطبيقات CIS (مستشعر الصورة)، تستخدم شركات مثل سوني وسامسونج الربط الهجين لربط طبقات البكسل والمنطق، مما يقلل فقدان المسار البصري بنسبة 30٪. في تخزين NAND ثلاثي الأبعاد، يستخدم جهاز سامسونج V10 NAND (الذي سيتم إنتاجه بكميات كبيرة بحلول عام 2025) تقنية الربط الهجين لحل مشاكل موثوقية التكديس في مكدسات مكونة من 420 طبقة، مما يعزز بشكل كبير استقرار الربوط.
على الرغم من تطوراته الكبيرة، لا يزال الترابط الهجين يواجه عدة تحديات تقنية:
- تسطح السطح:يجب أن تكون خشونة طبقة العازل أقل من 0.5 نانومتر (طبقة النحاس) <2nm), which requires nano-level CMP (chemical mechanical polishing) processes.
- التحكم في النظافة:الروابط الهجينة حساسة للغاية لتلوث الجسيمات. حتى جسيمات 1 ميكرومتر يمكن أن تسبب فراغات بحجم 10 مم، مما يتطلب ظروف غرفة نظيفة من الفئة 1 (مستوى ISO 3).
- دقة المحاذاة:يجب أن تكون دقة المحاذاة لمعدات الربط الهجين ±100 نانومتر، مع تحقيق دقة ±50 نانومتر.
بصفتها شركة رائدة في تصنيع المعدات، تلتزم سمارتنوبل بتقديم حلول ربط هجينة متطورة لصناعة أشباه الموصلات. تشمل معداتنا ما يلي:
- أنظمة الربط الدقيقة:ضمان وصلات نحاسية عالية الجودة وطبقات عازلة.
- أنظمة CMP على المستوى النانو:ضمان الأسطح الملساء وتحقيق تسطح عالي.
- معدات التنظيف والفحص الآلي:ضمان بيئة نظيفة ومحاذاة دقيقة أثناء الإنتاج.
تواصل مع us:www.smartnoble.com