Tüketici elektroniklerindeki sürekli yenilik hızı, tekil, zorlu bir hedef tarafından tanımlanır: daha fazla performans, özellikler ve batarya yaşamı fiziksel olarak küçültülme zarfı içinde sunmak.Bu yöntemler, Moore'un Yasası tarafından tahmin edilen, ekonomik ve fiziksel engellerle, yeni bir dalgalar ile cezalandırılır:0.elektronik bileşen miniaturizasyon) Merkezi aşamaya odaklanır.Bu yöntemler, daha akıllı entegrasyon, gelişmiş paketleme ve yeni malzemelere odaklanırken, Moore'un tüm transistörleri küçülterek, yeni bir şekilde genişletir.Bu analizlerin tasarımı ve üretimini, on yıl boyunca ortaya çıkan tüm tasarım ve üretim yöntemlerin tasarımını yeniden şekillendirir.

Bu yeniliklerin arkasındaki dürtüyü anlamak için, endüstrinin değişim merkezine bakmak faydalı. on yıllardır, piyasa analistlerine göre, gelişmiş paketleme pazarının sistem seviyesindeki rolü üzerinde önemli ölçüde daha yavaş ve daha pahalı olması bekleniyor.

Kompozet Miniaturizasyon Arkasındaki Araba Kuvvetleri

Daha küçük, hafif cihazlar için talep yalnızca estetik bir mesele değildir. Belirli, ölçülebilir kullanıcı beklentileri ve mühendislik kısıtlamaları tarafından yönlendirilir.

  • [FONT:0)Portability and Ergonomi:[Dönetici:[Dönetici:0)Vizyonlar ve gerçek kablosuz kulakbuds gibi giyimliler, yüksek çözünürlükte bulunan her bir kalınlıkta doğrudan kullanıcı konforunu ve tasarım özgürlüğünü geliştirmek için sıfır toleransa sahiptir.
  • [[Düzge:0)Battery Life Optimizasyonu:[Dönergeli boyutlarda bir cihazda, mantıkla meşgul edilen hacmi azaltmak ve pasif bileşenler daha büyük bir batarya için alternatif olarak aynı performansı korumak, daha küçük bir ayak izi daha fazla odayı korumak, haptik motorlar ve kamera sensörleri gibi diğer özellikler için daha fazla oda sağlar.
  • [FONT:0]Hostile Çevreleri: [Dönetici: [Dönetici: Endüstri IoT sensörleri, tıbbi implantlar ve macera spor giyilebilirleri genellikle sağlam olmalıdır. Küçük cihazlar genellikle şok, nem ve sıcaklık aşırılarına karşı daha kolay ve sert.
  • [FONT:0]Cost Per Function:[Dönetici:[Dönetici: 0 3) Sistem seviyesinde, tümleşik (SiP) çözümlerinin benimsenmesini sağlayan bu ekonomik teşvik, tek bir pakette daha uygun maliyetli olabilir.

Sistem-in-Package (SiP) ve Heterojen Entegrasyon

Sistem-en-Package (SiP) teknolojisi, modern miniaturizasyonda baskın bir güç olarak ortaya çıktı.Bir Sistem-on-Chip (SoC), tüm işlevleri tek bir silikona entegre eden bir SiP, birden çok işlemi birleştirirken - tek bir modülde daha düşük kumaşlı bir şekilde kullanır.

Bu yaklaşım geniş ölçüde kullanılmaktadır.D:0)tojen entegrasyon[Dönetici: 1) ve mevcut temel cihazların temel taşlarıdır.

Fan-Out Wafer-Level Ambalaj (FOWLP)

En başarılı SiP mimarisinden biri Fan-Out Wafer-Level Ambalaj (FOWLP) Geleneksel ambalajda, bir substrat üzerinde monte edilen ve tel-bonded. FOWLP'de, ölüler geçici bir taşıyıcıda, daha küçük bir optik bağlantıda gömülüdür.

FOWLP, modern akıllı telefonlar tasarımında araçlatıcıdır. Güç yönetimi ICs, RF transceivers ve temel bant işlemcileri, eski paket-on-package (PoP) teknikleri ile TSMC (InFO teknolojisi ile) FOWLP'nin yüksek hacimli bir üretim gerçekliği haline getirdi.

Gömülü Die Ambalaj

Bir adım daha fazla entegrasyon yapmak, gömülü ölü paketleme, doğrudan basılı devre kuruluna (PCB) veya organik bir substrata doğru yol açıyor. Bu teknik, tahtanın katmanlarında, doğrudan etkiler için yüksek yüzey alanı içinde en inceler.

3D Entegrasyon ve Genişleme Vias (TSV)

SiP yatay olarak entegre ederse, 370D entegrasyon[[DÜT:1) birbirine dikey olarak yapışıyor ve bu dikey yığınlama için teknolojinin, 2D yapılarla mümkün olanın ötesindeki temel bileşenlere bağlanabilir.A TSV, bir silikonun düşmesi veya ölmesi ile tamamen ortadan kaldırılan dikey bir elektrik bağlantısıdır.

3D Yapılarda Termal Yönetim

3D entegrasyonu ile karşı karşıya olan en büyük zorluk ısıtılır. Üstteki yüksek performanslı mantık oluşur.[Dışkanlık, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte bulunanlar için yüksek çözünürlükte bulunur).[Dönemli ısıtılır).[Dışkanlar)[Dışkanlar:[Düşük ısılar ısıtılırken, yüksek çözünürlükte ısıtılır.

Yüksek-Band geniş bellek (HBM) ve 3D NAND

TSV teknolojisinin en başarılı ticari uygulaması hafızadadır. Yüksek performanslı kartlar ve AI hızlandırıcıları (HBM) çok sayıda DRAM dikey olarak, binlerce TSV tarafından bağlantılı olarak ölür. Bu küçük bir ayak izi büyük hafıza genişliği sağlar. HBM yüksek uçlu grafiklerde standart bir bileşendir ve AI hızlandırıcıları için adapte edilir ve ilkeleri mobil cihazlar için adapte edilir.

Benzer şekilde, 3D NAND flash bellek yığınları depolama hücreleri onlarca veya yüzlerce katmanda dikey olarak çalışır. Bu teknoloji, 2.5 inç veya M.2 form faktöründe kapasiteye sahip olmak için sağlam devlet sürücülerine izin verdi. 3D NAND TSV tabanlı bir yığınlamadan farklı bir dikey mimari kullanıyor olsa da, bu, yoğunluk için üçüncü boyut nasıl sömürülüyor.

Gelişmiş Lithography ve Desening

Ambalaj entegrasyonunu ele alırken, transistörin temel büyüklüğü hala litografi ile yönlendirilir. özellik boyutlarını daraltmak için yarı iletken endüstri, derin ultraviyole (DUV) lithography) lithography) .EUV, geleneksel olarak kullanılan 193nm üzerinde bir miktar daha kısa süre boyunca 13.5 nanometrelik bir ışık kullanıyor.

EUV, son derece küçük özelliklerin kesin desenlendirilmesine izin verir, hem karar hem de verimini geliştirir. Teknolojinin birincil geliştirici tarafından açıklandığı gibi, [[ENFLT:0)ASML'nin ABV lithografi ilkeleri), bu teknik en küçük mantık ve hafıza düğümleri üretmek için gereklidir.

Kendi kendini bir şekilde (DSA) ve Multi-Patterning

Bir çipteki her katman ABV'nin mutlak kararını gerektirir. ABV'nin çok pahalı veya mevcut olmadığı uygulamalar için, [[0)multi-patterning) [LELE: Litho-Etch-Litho-Etch-Etch-Litho-Etch) doğal olarak, doğal olarak, bir yüzeydeki uygun olmayan bir şekilde tasarlanmış bir şekilde, düzgün bir şekilde tasarlanmış ve düzgün bir şekilde tasarlanmış bir şekilde tasarlanmış olan bir şekilde, yüzeysel olarak tasarlanmış olan yüzeylere yol açan bir şekilde uygulanır.

Roman Malzemeler Küçük Cihazlar

Boyutlar atom ölçeğine küçüldüğü gibi, malzemeler kendileri birincil işlevsel bileşeni haline gelir. Geleneksel silikon ve silikon dioksit için yedekler performans ve güç sızıntısını korumak için kritiktir.

İki-Dimensional (2D) Malzemeler

Grafikte ve metal dichalcogenides (TMDs) gibi bir tür molybdenum disulfide (MoS2) yoğun olarak incelenir. Bu malzemeler sadece bir veya birkaç atomik elektronik olarak sunar. son derece elektron hareketliliğine göre, ancak bir bandgap eksikliği, bir grafiksel transistör MoS2'yi kapatmak zorlaşır, diğer yandan da doğal bir bandgap'a sahiptir ve ultra-düşük güç transistör ve esnek elektronik uygulamalar için incelenir.

Yüksek-k Dielektrikler ve Metal Gates

Son derece küçük teknoloji düğümleri, geleneksel silikon dioksit kapısı çok ince bir SiO2 tabakası gibi görünüyor, etkin bir şekilde kapı sızıntıları ile eşleştirilir:0) yüksek-k dielektrikler) (gerçekten hafnium dioksit gibi) ve bu materyal yenilikleri ortadan kaldırmak için standarttır.

Elektronikte Katkı İmalatı

Konfor ve esnek elektronik için itme, katkı maddeleri imalatının kabul edilmesine yol açtı (3D baskı) teknikler. Bu yöntemler, doğrudan eğri yüzeylere, tekstillere veya esnek plastik substratlara baskı yapılmasını sağlar. Bu, geleneksel PCB üretiminin katı, planlı paradigmasını kırar.

Aerosol Jet Baskı ve Doğrudan Ink Yazı

Aerosol Jet Printing gibi teknolojiler, fiziksel bir maske veya stencil gerektirmeden küçük bir taşıyıcı gazı kullanıyor. 3D yüzeylere iyi çözünürlüklü devrelerin baskısını sağlar, antenler, sensörler ve hatta ince film transistörleri bir cihazın fiziksel yapısına entegre etmeye odaklanabilir.

Doğrudan Ink Writing (DIW), iyi bir nozul üretimi ile bir vizatöre kıyasla benzer bir tekniktir ve bu, eksiyonlar, direnççiler ve hatta dielektrik katmanlarına baskı yapmak için kullanılır.

Termal ve Güç Yönetimi Challenges

Miniaturizasyon, yetersiz termodinamik bir problem yaratır.De bileşenler bir araya gelir, güç yoğunluğu artar ve ısı dağılımı için mevcut olan yüzey alanı artık bir Aftertoz değildir; mimarlık, malzeme ve paketleme seçenekleri çok başlangıçtan daha fazla.

Gömülü Mikrofluidic Soğutma

En talep edilen uygulamalar için, veri merkezi işlemciler ve yüksek uç grafikler gibi, araştırmacılar, laboratuvardan ticari ürünlere doğrudan silikon veya paket substratına kadar uzanan mikrofloresandır.Bu kanallardan pompalayarak, ısı tek başına sağlam bir verimlilikle kaldırılabilir.Bu teknik, laboratuvardan ticari ürünlere taşınıyor ve önümüzdeki yüksek güç 3D-stacked ICs kuşağı için önemli bir olasılık olması bekleniyor.

Geliştirilmiş Termal Interface Malzemeler (TIMs)

Silikonun ölmesi ve ısı batması arasındaki boşluk geleneksel olarak yağ veya bir ped ile doludur. Gelişmiş TIMs, çok daha yüksek termal iletkenliği olan malzemelerle bunları değiştirir. ) veLiquid metal) TIMs, galyon bazlı alaşımlar, ekstra ısı performansı sunar, ancak yerel noktaları önlemek için zorlanır.

Sonraki Nesil Tüketici Cihazları için Örnekler

Bu miniaturizasyon tekniklerinin yakınlığı, bilim kurgusu olan bir sınıf önce olmasına olanak sağlar.

Giysilenebilir ve Implantable Tıbbi Cihazlar

İşitme yardımı, sürekli glukoz monitörleri (CGMs), ve akıllı insülin pompaları dönüştürüldü. Bir Bluetooth radyo, mikrokontrollü ve güç yönetimi içeren tüm SiP modülü bir para birimine sığabilir. Bu, tıbbi cihazlara gizli, rahat ve uzun süreli olarak devam eder.

Artırılmış Gerçeklik (AR) ve Sanal Gerçeklik (VR)

AR bardakları yüksek uçlu bir akıllı telefonın bilgisayar gücünü sıradan bir göz kapağı gibi görünen bir form faktörüne paketlemek gerekir.Bu sadece SiP ve 3D yığın entegrasyonunun agresif kullanımı ile mümkündür[FLT, bellek, Wi-Fi, Bluetooth, sensör füzyon merkezi, ve ekran sürücüsü tüm bu dengeye ulaşmak için uygun bir yoldur.)

Future Outlook ve Persiste Challenges

Kombinasyon geleceği, [[0|ko-design[[Dönetici: 1) - çip mimarı, paket tasarımcısı ve sistem mühendisinin bir gün birlikte çalıştığı yerde, bir paketleme ekibine tasarlamak ve bir ambalaj ekibine teslim etmek için eski bir model eski model eski bir model eskidir.

Ancak, önemli zorluklar devam ediyor. Gelişmiş paketleme ekipmanlarının maliyeti yüksek. 3D IC için tasarım araçları hala maturing, bir yığın sistemi termal ve elektrik etkileşimleri simüle etmek zorlaşıyor.Reliability devam eden bir endişe; silikon, bakır ve organik substratlar arasındaki geniş ölçüde farklı katsayılar birçok termal döngüler için mekanik stres ve başarısızlıklara neden olabilir.

Bu engellere rağmen, yörünge açık. Sadece transistör ölçeklendirmeye güvenmek, akıllı, çok boyutlu bir entegrasyon çağına yol açıyor. SiP, TSVs, 3D yığınlama, gelişmiş lithography ve yeni malzemeler, elektronik endüstrisi, süreçteki yürüyüşe devam ediyor, daha küçük, daha hızlı ve daha yetenekli cihazlara, süreçte tüketici teknolojisini yeniden şekillendirmeye devam ediyor.