קצב החדשנות הבלתי פוסק באלקטרוניקה הצרכנית מוגדר על ידי מטרה ייחודית ומאתגרת: לספק ביצועים יותר, תכונות וחיי סוללה בתוך המעטפה המכווץ פיזית, בעוד הסקאלה המסורתית של טרנזיסטורים, שצוינו על ידי חוק מור, עומדים בפני השתלים כלכליים וגופניים, גל חדש של טכניקות ב-FLT:0electronic רכיב מיניטוריזציה של 1 הוא לוקח את מרכזי פעולה מתקדמים, עיצוב חומרים מתקדמים יותר, ולא עיצובים מתקדמים, אלא רק על ידי שיטות הפעלה אוטומטית של שיטות הפעלה.

כדי להבין את הדחיפות מאחורי חידושים אלה, זה עוזר להסתכל על המיקוד של התעשייה.במשך עשרות שנים, הדרך העיקרית למיניטור הייתה לדרג את הטרנזיסטור.דרך זו היא כעת איטית ויקרה יותר באופן משמעותי. כתוצאה מכך, התעשייה עברה ל-FLT:0advanced אריזהFLT:1 ושילוב heterogeneous על פי אנליסטים מתקדמים; FLCS:2nb, הוא מצפה לפתח את תפקיד חדש של אריזות.

כוחות נהיגה מאחורי מינוף משותף

הביקוש למכשירים קטנים יותר, קלים יותר אינו עניין של אסתטיקה בלבד.הוא מונע על ידי ציפיות ספציפיות, ציפיות המשתמשים והמגבלות ההנדסיות.

  • (FLT:0) יכולת ו ארגונומיה: הצצה 1: לובשיםables כמו שעונים חכמים ואוזני אלחוטיים אמיתיים כמעט אפס סובלנות עבור רוב.כל מילימטר של עובי נשמר מתורגם ישירות לשיפור נוחות המשתמש ואת חופש העיצוב.
  • (FLT:0)חומרי חיים אופטימיזציה: FLT:1 במכשיר עם ממדים קבועים, צמצום נפח הנכבש על ידי לוגיקה, זיכרון ורכיבים פסיביים מאפשר סוללה גדולה יותר. לחלופין, שמירה על אותה ביצועים בטביעה קטנה יותר משאירה יותר מקום לאחסון אנרגיה או תכונות אחרות כמו מנועי קדחתני וחיישנים מצלמה.
  • (FLT:0) סביבה של Hostile: 1 חיישנים תעשייתיים של IoT, שתלים רפואיים, והרפתקאות ספורט ללבוש יש צורך להיות מחוספס.
  • (FLT:0) Cost Perfunction:FLT:1 ברמת המערכת, שילוב מת מיוחד (לוגיקה, זיכרון, אנלוגי, RF) בחבילה אחת יכול להיות יעיל יותר מאשר ייצור יחיד, מסיבי מערכת מונוליטית-on-chip (SoC) תמריץ כלכלי זה מניע את אימוץ של פתרונות מערכת-in-package (SiP).

מערכת-in-Package (SiP) ו-Heterogeneousאינטגרציה

טכנולוגיית System-in-Package (SiP) התפתחה ככוח דומיננטי במינוי מודרני.בניגוד ל- System-on-Chip (SoC), המשלבת את כל הפונקציות על סיליקון יחיד מת, SiP משלב מספר מתים - לעתים קרובות מוטבע על צומת תהליך שונה - במודול יחיד.זה מאפשר למהנדסים לבחור את הטכנולוגיה הטובה ביותר עבור כל פונקציה, לדוגמה, מעבד דיגיטלי עשוי להיות בנוי על בסיס 3n- C, בעוד אין יותר, בעוד אין יותר שימושים מתקדמים.

גישה זו נקראת באופן רחב (FLT:0) אינטגרציה של אינטגרציה אינטגרטיבית (FLT) 1:1, והיא אבן הפינה של מכשירי הדגל הנוכחיים.זה מאפשר שילוב של לוגיקה, זיכרון, חיישנים של MEMS ורכיבים פסיביים כמו מתנגדים ו- capacitors בתוך טביעת רגל כי הוא לעתים קרובות לא גדול יותר מאשר חבילת שבב קונבנציונלית אחת.

Fan-Out Wafer-Level Packaging (FOWLP)

אחת האדריכלות המוצלחות ביותר של SiP היא Fan-Out Wafer-Level Packaging (FOWLP) באריזה מסורתית, השבב נחתך מהמרוץ, רכוב על תת-קרקעית, וחוט-bond. in FOWLP, המתים מוטבעים במתחם עובש על נושאת זמנית ומוליכים את ה-Samsense נבנו ישירות על פני המתים והדפוס, ליצור מערך מגעים צפופים יותר מלמטה, עם צורך נמוך יותר, וכתוצאה מכך, עם ערכת מגעים פחות מלמטה, עם ערכת-מדומים.

FOWLP כבר היה חלק מרכזי בעיצוב של טלפונים חכמים מודרניים.זה מאפשר שילוב של ניהול חשמל ICs, RF Transceivers, מעבדי בסיס בחלק מהמרחב הנדרש על ידי טכניקות ישנות יותר של אריזה (PoP) חברות כמו TSMC (עם הטכנולוגיה שלה InFO) הפכו את FOW למציאות ייצור בנפח גבוה.

עקבו אחרי Die Packaging

שילוב צעד נוסף, אריזה מות מוטבעת מציב את הרכיבים הפעילים ישירות לתוך לוח המעגל המודפס (PCB) או תת-סטריט אורגני.טכניקה זו קוברה את הדקלנט האפשרי מת בתוך השכבות של הלוח, משחרר שטח פני השטח עבור רכיבים אחרים.זה מקטין את ה- z-height הכולל של ההרכבה ויכול לשפר את האותנטיות על ידי קיצור המרחק הפיזי בין מתים ורמות אחרות ברמת זה הוא בעיקר עבור חיישן רלוונטי.

3D אינטגרציה ודרך Silicon Vias (TSVs)

אם SiP משלבת אופקית, FLT:0 אינטגרציה 3D אינטגרציהFLT ( 1:1) בונה אנכית.הההההההההההההההההמפתחת טכנולוגיית טכנולוגיית הליבה המאפשרת את הטכנולוגיה עבור ערימה אנכית זו היא דרך TSV היא חיבור חשמלי אנכי העובר לחלוטין דרך סיליקון ותמותה. על ידי ערימה של זיכרון או לוגיקה מת על אחד על השני ומקשר אותם עם TS, מהנדסים, יכול להשיג את מה שיותר מצמצם את התדירות גבוהה יותר מאשר עם דחיסות.

ניהול תרמי במבנה 3D

(הופנה מהדף ⁇ ) [15] ⁇ לוגיקה גבוהה מתה על פני אחד מהם יוצרת נקודות חמות גבוהות מאוד (אם חום אינו מבוצע באופן יעיל, ביצועים מדרגות, ואמינות סובלים ממהנדסים מנוקבים זאת בכמה אסטרטגיות: FLT:0FLT: 1FLT:2 Thermal TSVs:LT3 Unleavesives) מ-Dirdowed to be abnbnbsp;

זיכרון גבוה-Bandwidth Memory (HBM) ו- 3D NAND

היישום המסחרי המצליח ביותר של טכנולוגיית TSV הוא בזיכרון. High-Bandwidth Memory (HBM) ערימה של DRAM מת אנכי, מחובר על ידי אלפי TSVs. זה מספק רוחב פס זיכרון עצום טביעת רגל זעירה. HBM הוא מרכיב סטנדרטי כרטיסי גרפיקה מתקדמים מאיץ ו מאיץ AI, ועקרונותיו מותאמים למכשירים ניידים.

בדומה לכך, 3D NAND Flash זיכרון ערימות אחסון תאי אחסון אנכית בעשרות או מאות שכבות. טכנולוגיה זו אפשרה לכוננים מדינתיים מוצקים להשיג טרה-בייט של יכולת ב-2.5 אינץ' או M.2 גורם צורה. בעוד 3D NAND משתמש אדריכלות אנכית שונה מאשר ערימה מבוססת TSV, זוהי דוגמה ראשונית של איך הממד השלישי מנוצל עבור צפיפות.

סיקור ו-Dythography and Patterning

בעוד האריזה מטפלת באינטגרציה, הגודל הבסיסי של הטרנזיטור עצמו עדיין מונע על ידי ליתוגרפיה.כדי לשמור על דחיסות קומפקטיות גודל, תעשיית המוליכים למחצה אימצה את FLT:0Extreme Ultraviolet (EUV) LithographyFLT:1 האיחוד האירופי משתמש אור עם גל של 13.5 מטר, אשר הוא מעל סדר של גודל קצר יותר מאשר 193nm בשימוש עמוק (V) אולטרה סגולה).

EUV מאפשר דפוס מדויק של תכונות קטנות מאוד עם פחות שלבים, שיפור הן ההחלטה והן התשואות.כפי הסביר על ידי מפתח הטכנולוגיה הראשי, FLT:0ASML של עקרונות האיחוד האירופיV ליתוגרפיה FLT:1, טכניקה זו חיונית לייצור לוגיקה וזיכרון הקטן ביותר.

עצמי-Assembly (DSA) ו- Multi-Patterning

לא כל שכבה שבב דורשת את ההחלטה המוחלטת של האיחוד האירופיV. עבור יישומים שבהם EUV יקר מדי או לא זמין, FLT:0multi-patterning Technique 1:1 טכניקות (כמו LELE: Litho-Etch-Litho-Etch) משמשים לדחוף את כלי DUV מעבר לגבולותיהם המאובטחים אחרים הוא FLT:2Directed-Amblydicly (דפוס עצמי) באופן טבעי, כלומר, באופן טבעי, עם קווים מחסנים, באופן טבעי, אשר מוגדרים על ידי פורמט עצמי אחיד (DSA) באופן טבעי, באופן טבעי, באופן טבעי, באופן טבעי, על ידי תכונות LT) באופן טבעי, על ידי תכונות חסימות אחיד, על ידי תכונות סודיות) באופן טבעי, על ידי תכונות ישירות על ידי סודיות (DRGDEST) באופן טבעי, על ידי תכונות LT) באופן טבעי, לעומת זאת, באופן טבעי, באופן טבעי, באופן טבעי, על ידי שימוש בתכונות ישירות על ידי שימוש בתכונות ישירות על ידי שימוש בתכונות ישירות על ידי שימוש אחיד, באופן טבעי, על ידי תכונות סודיות, על ידי תכונות סודיות (DSA) באופן טבעי, על ידי תכונות סודיות (דפוס עצמיות) באופן טבעי, על ידי שימוש אחיד

חומרים חדשים מעוררים מכשירים קטנים יותר

כאשר ממדים מתכווץ לגודל האטומי, החומרים עצמם הופכים למרכיב פונקציונלי העיקרי.מציאת תחליף לסיליקון מסורתי ופחמן דו חמצני הוא קריטי לשמירה על ביצועים וצמצום הדליפה של כוח.

2 חומרים (2D)

חומרים כמו גרפן ומעבר dichalcogenides (TMDs) כגון molybdenum disulfide (MoS2) נחקרים נרחב.חומרים אלה הם רק אחד או כמה אטומים עבה. Graphene מציעה ניידות מדהימה, אבל חסר להקות, אך הוא ממשיך להקשות על הפעלת חומרים גרף 2DFre, למרות שעדיין יש צורך ב- אלקטרוניקה גבוהה יותר:2DFreus-Freus-Freus-Freus-Freus-Freus-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

High-k Dielectrics ו- Metal Gates

בצומת טכנולוגיה קטן מאוד, שער סיליקון דו-חמצני המסורתי הופך כל כך רזה כי זה דליפות הנוכחי.הפתרון היה להציג את ה-FLT:0-k dielectricsFLT:1 (כמו דו-חמצני הטרואלי) אשר פיזית הם עבה יותר אך מבחינה חשמלית מתנהג כמו שכבה דק מאוד של SiO2, למעשה לעצור דליפות שער זה הוא עם LT2metal:

ייצור תוספת באלקטרוניקה

דחיפה לאלקטרוניקה תואמים וגמישה הובילה לאימוץ של טכניקות ייצור תוספים (3D הדפסה). שיטות אלה מאפשרות מעגלים להיות מודפס ישירות על משטחים מעוקלים, טקסטיל, או תת-קרקעיות פלסטיק גמישות.זה שובר את פרדיגמת נוקשה, פלאאר של ייצור PCB מסורתי.

Aerosol Jet Printing and Direct Ink תסריט

טכנולוגיות כמו Aerosol Jet Printing להשתמש גז המוביל כדי לרסן ערפל דק של דיו התנהגות (לעתים קרובות המכיל חלקיקים כסף או נחושת) על תת-קרקעית.זה לא יכול להיות ממוקד כדי ליצור תכונות קטנות כמו 10 מיקרומטרים ללא צורך מסכה פיזית או סטנסיל.זה מאפשר הדפסה של מעגלים לפתרון קנס על פני 3D משטחים, המאפשרים, אנטנות, חיישנים, ואפילו משולבים לתוך מבנה פיזיקלי של טרמפיסט.

כתיבה ישירה (DIW) היא טכניקה דומה כי extrudes a מולקווס "ink" דרך nozzle בסדר.זה משמש כדי להדפיס קישורים, מתנגדים, ואפילו שכבות דיאלקטריות. תהליכי תוספים אלה יעילים מאוד, לייצר בזבוז קטן מאוד בהשוואה לשחיקה subtractive, והם קריטיים עבור ייצור פרוטויפטציה ונמוך של מכשירים מיוחדים.

אתגרים ניהול חשמל וחשמל

המיניגלגליזציה יוצרת בעיה תרמודינמית בלתי נמנעת.כאשר רכיבים מתקרבים יותר, צפיפות החשמל עולה, ואת השטח פני השטח זמין עבור התכווצות חום.ניהול חום זה כבר לא לאחר מחשבה; זה מעצמת עיצוב עיקרי המשפיע על אדריכלות, חומרים, ואפשרויות אריזה מההתחלה.

Embedded Microfluidic Cooling

עבור היישומים התובעניים ביותר, כגון מעבדי מרכז נתונים וגרפיקה גבוהה, החוקרים מטביעים ערוצי מיקרו-השפעה ישירות לתוך סיליקון או החבילה substrate. על ידי משאבה קירור הידרואלקטרי דרך הערוצים האלה, חום ניתן להסיר עם יעילות רבה יותר מאשר התנהגות מוצקה לבד.טכניקה זו נעה מן המעבדה למוצרים מסחריים ומצופה להיות מפתח המאפשר לדור הבא של 3Dacks.

חומרים משופרים של ממשק ה-Rmal Interface (TIM)

(ה) הפער בין סיליקון מת לבין כיור החום מלא באופן מסורתי עם גילוח או מפלט (TIM מתקדם) מחליפים את החומרים שיש להם הרבה יותר מוליכות תרמית גבוהה יותר.FLT:0Liquid מתכתFLT:1 TIMs, ⁇ מבוסס גליום, מציעים ביצועים תרמיים יוצאי דופן אבל הם קשה ליישם ולקבוע סיכונים קצר-circuitalF:2Sirlyd;2Siclyd; 5Fitely) הם גם חומרים מפולסים על פני שטח:

השלכות למכשירים הבאים ל-Generation Consumer Devices

ההתכנסות של טכניקות הצמצום הללו מאפשרת שיעור של מכשירים שהיו מדע בדיוני רק לפני עשור.

מכשירים רפואיים ומכשירים רפואיים בלתי ניתנים להחלפה

מכשירי שמיעה, צגלוקוז רציף (CGMs), משאבות אינסולין חכמות הפכו.מודול סייפ הכולל רדיו Bluetooth, מיקרובקר, וניהול כוח יכול להתאים לדיור בגודל של מטבע.זה מאפשר מכשירים רפואיים להיות דיסקרטי, ארוך טווח ארוך טווח.גבול הבא הוא ממשקים עצביים, הדורשים מפרש קיצוני וכוח נמוך להשתלת בבטחה בגוף האדם.

מציאות מוגברת (AR) ומציאות וירטואלית (VR)

משקפי AR חייבים לארוז את הכוח החישובי של טלפון חכם גבוה לתוך גורם צורה שנראה כמו משקפיים רגילים.זה רק אפשרי באמצעות שימוש אגרסיבי של SiP ו 3D ערימה.המעבד, זיכרון, Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth, היתוך חיישן היתוך מרכז, ונהג התצוגה חייב להיות משולב רק לתוך אולטרה-אין, מודול כוח נמוך שיושב בתוך הזרוע של משקפי המקדש של המשקפיים:0Ralrogen, הוא רק כדי להשיג את האיזון הזה הוא יעיל של תפקוד יעיל של האינטגרציה 1-in, הוא רק כדי להשיג את האיזון הזה.

אתגרים עתידיים ב- Outlook ו- Persistent Challenges

עתידו של רכיב המיניטורל הוא FLT:0 designFLT 1:1 - שבו אדריכל השבבים, מעצב החבילה ומהנדס המערכת עובד יחד מהיום הראשון.המודל הישן של תכנון מוות והושיט אותו לצוות אריזה הוא מיושן.

עם זאת, אתגרים משמעותיים נשארים.העלות של ציוד אריזה מתקדם היא גבוהה.עיצוב כלים (EDA) עבור 3D ICs עדיין מזינוק, מה שהופך את זה קשה לדמות את האינטראקציות התרמיות והחשמליות של מערכת ערימה. Reliability הוא דאגה מתמשכת; האפקטיביות שונה מאוד של התרחבות תרמית בין סיליקון, נחושת, ו substrates אורגניים יכולים לגרום לכשלים מכניים ויותר מחזורים תרמיים רבים.

למרות המכשולים האלה, המסלול ברור.עידן של להסתמך רק על דחיסה transistor הוא נותן דרך לעידן של שילוב אינטליגנטי ורב-ממדי. על ידי שליטה SiP, TSVs, ערימה 3D, ליתוגרפיה מתקדמת וחומרים חדשים, תעשיית האלקטרוניקה ממשיכה את הצעדה לעבר מכשירים קטנים, מהירים יותר, מסוגלים יותר, לעצב מחדש את הטכנולוגיה הצרכנית בתהליך.