Японские исследователи разработали новую технологию 3D-упаковки чипов Исследователи из Institute…

Японские исследователи разработали новую технологию 3D-упаковки чипов

Исследователи из Institute of Science Tokyo разработали технологию BBCube, которая позволяет плотнее соединять несколько чипов в одной подложке и увеличивать пропускную способность между ними. Разработка ориентирована на ИИ-ускорители и системы высокопроизводительных вычислений. Институт представил результаты на конференциях IEEE ECTC и Symposium on VLSI Technology and Circuits, двух крупных международных конференциях по упаковке и технологии полупроводников.

Как правило, в современных ускорителях для передачи данных между чипами используются медные контакты. В сравнении с новой японской технологией они занимают слишком много места и ограничивают плотность соединений. Это может снижать производительность ИИ-систем, которые обмениваются большими объёмами данных.

BBCube заменяет контакты на TSV (through-silicon vias). Это вертикальные каналы, которые проходят через кремний и передают электрический сигнал с одной стороны чипа на другую. Внутри TSV также используется медь, поэтому технология не отказывается от медных соединений, а меняет их конструкцию и способ формирования. Чипы размещаются на специальной «вафельной» подложке с ячейками, а затем формируются вертикальные соединения и разводку.

Главное отличие BBCube заключается в последовательности сборки. Чипы сначала устанавливают на подложку, а вертикальные соединения формируют уже после их размещения. Это снижает требования к точности предварительного совмещения отдельных чипов. Такой подход важен для систем, где нужно плотно собрать большое количество компонентов от разных производителей.

Так расстояние между чипами сокращается до 10 мкм. При этом сами TSV-каналы можно размещать значительно плотнее, что позволяет увеличить число межчиповых соединений на той же площади в 16 раз. Плотность пропускной способности вдоль края чипа при этом может вырасти примерно в четыре раза.

Также исследователи заявили о возможности снизить тепловое сопротивление примерно на 52% по сравнению с конструкцией на медных контактах. Тепловое сопротивление показывает, насколько трудно конструкции передать тепло наружу: чем оно ниже, тем эффективнее охлаждение.

Конечно, BBCube пока нельзя считать готовой заменой существующим технологиям упаковки. Команда только планирует проверить разработку на реальных ИИ-ускорителях и памяти. В 2024 году разработчик BBCube, компания Tech Extension, договорилась с тайваньской Innolux о создании производственной линии. А в 2025 году аналогичное соглашение компания заключила с Japan Display, которая также инвестировала в Tech Extension. В обоих случаях речь шла о линиях для 3D-интеграции. Однако сейчас об их фактическом запуске ничего не слышно. Верим, что японские производители не окажутся «британскими учеными» и новая архитектурное решение все же выйдет на рынок.