Qualcomm представит «трёхмерные» процессоры в 2016 году

С 29 марта по 1 апреля прошла конференция International Symposium on Physical Design 2015 (ISPD-2015). На этом мероприятии среди прочих отметилась компания Qualcomm. В качестве представителя компании с интересным докладом выступил вице-президент Qualcomm по разработкам, Карим Араби (Karim Arabi).

Шеф разработчиков признался, что компания рассчитывает увидеть в производстве объёмную компоновку процессоров уже в следующем году. Переход на трёхмерную структуру, когда вертикально расположенные слои будут представлять собой фактически монолит, а не отдельные слои, позволит уменьшить площадь SoC наполовину, попутно снижая уровень брака и наращивая производительность.

Пример использования сквозных TSVs-соединений (3D NAND Intel и Micron)

Что интересно, для объёмной компоновки процессоров компания не собирается использовать широко разрекламированные сквозные соединения (металлизацию) типа TSVs. С использованием TSVs, напомним, сегодня выпускается или готовится к выпуску 32- и 48-слойная флеш-память типа 3D NAND, а также память SK Hynix HBM и Micron HMC. Для процессоров или SoC в настоящий момент предусмотрена 2.5D-упаковка, когда разные кристаллы устанавливаются на общую кремниевую площадку, а не друг на друга. Вертикальное размещение «процессорных» кристаллов потребует уже сквозных вертикальных соединений, но можно обойтись и без них, считают в Qualcomm.

Пример последовательной компоновки кристаллов без TSVs-соединений (источник Qualcomm)

Компания рассматривает два варианта монтажа двух кристаллов (три кристалла могут паковаться в столбик только по специальным заказам и пока не рассматриваются в качестве популярного решения): последовательное (front-to-back, F2B) и встречное (front-to-front, FF). При последовательной компоновке сначала формируется нижний кристалл, а затем на его рабочую поверхность наносится слой в виде базовой подложки, на котором обычным методом формируется второй рабочий кристалл. При такой последовательности контактные переходы между верхним и нижним кристаллами сравнительно небольшие, но возникает другая проблема. Температура обработки кремниевой пластины порядка 1200 градусов по Цельсию, и медные дорожки и соединения нижнего слоя банально растекутся. Переходить на вольфрам вместо меди нежелательно из соображения снижения производительности, как и нельзя снижать температуру отжига, что тоже приведёт к деградации производительности.

Пример встречной компоновки кристаллов без TSVs-соединений (источник Qualcomm)

Метод встречной компоновки лишён перечисленных выше недостатков, но для торцевого соединения отдельно выпущенных кристаллов потребуется значительно увеличить контактные соединения — точки соприкосновения двух кристаллов, и даже в этом случае потребуется высокая точность при совмещении слоёв. Очевидно, будущие решения будут получены путём выбора компромиссных подходов, комбинирующих оба метода.

Также в компании считают, что «нижний» слой может выпускаться с использованием самых последних техпроцессов, а «верхний» может быть добавочным и выпускаться с использованием далеко не новых техпроцессов. Третьим слоем, например, может идти сотовый модем. Ко всему вышесказанному следует добавить, что компания Qualcomm может разрабатывать что угодно, только пользоваться она будет тем, что предложит контрактный производитель полупроводников. В данном случае — компания TSMC. А компания TSMC, как мы знаем, с TSVs пока не дружит. Собственно, компания Intel тоже не жалует TSVs, считая это неоправданно дорогой роскошью. В общем, одна надежда на компанию Samsung. Если она смогла самой первой освоить выпуск 3D V-NAND, может она сможет также начать выпуск стековых SoC с использованием TSVs?

Хочешь узнать больше - читай отзывы

3dnews