Heterogeeninen integrointi: mikroelektroniikan uusi moottori

Informatec Digital » Resurssit » Heterogeeninen integrointi: mikroelektroniikan uusi moottori

La heterogeeninen integraatio Siitä on tullut mikroelektroniikkateollisuuden suurin valtti jatkuvan kehityksen kannalta, kun klassinen malli, jossa skaalataan yksi monoliittinen siru, alkaa saavuttaa rajansa. Sen sijaan, että kaikki valmistettaisiin yhdelle kiekolle ja yhteen solmuun, hyvin erilaisia ​​siruja, materiaaleja ja teknologioita yhdistetään samassa järjestelmässä, puristaen parhaan irti jokaisesta ja minimoiden toiminnallisten lohkojen väliset etäisyydet.

Tämä painopisteen muutos sopii täydellisesti filosofiaan ”Enemmän kuin Moore”Kyse ei ole vain useamman transistorin ahtamisesta neliömillimetriä kohden, vaan paljon tehokkaampien, erikoistuneempien ja tehokkaampien järjestelmien rakentamisesta yhdistämällä optiset, mekaaniset, radiotaajuus-, muisti- ja edistyneet logiikkakomponentit yhteen pakettiin. Satojen kerrosten 3D NAND -flash-muisteista datakeskusten, lääketieteellisten laitteiden ja puettavien laitteiden siruihin – heterogeeninen integrointi määrittelee uudelleen puolijohteiden suunnittelun ja valmistuksen.

Mitä heterogeeninen integraatio oikeastaan ​​on?

Kun puhumme heterogeenisestä integraatiosta, tarkoitamme eri teknologisista prosesseista ja alueilta peräisin olevien sirujen ja laitteiden yhdistelmä (digitaalinen CMOS, RF, teho, fotoniikka, MEMS, anturit jne.) yhdessä järjestelmässä. Jokainen lohko valmistetaan käyttämällä teknologiaa, joka tarjoaa parhaan suorituskyvyn tai kustannustehokkuuden, ja sitten ne liitetään toisiinsa hyvin lähellä sirua tai jopa pinotaan 3D-muodossa.

Klassisessa lähestymistavassa Monoliittinen järjestelmäpiiri (SoC)Kaikki toiminnot on integroitu samalle piisirulle ja samalle valmistusprosessilinjalle. Tämä malli toimi erittäin hyvin matkapuhelimissa ja kulutuselektroniikassa, edellyttäen että kaikki osapuolet sopivat jakavansa saman teknologian ja samat lämpötila-, jännite- ja materiaalirajoitukset. Suurempien tehojen, korkeampien taajuuksien tai pitkälle erikoistuneiden antureiden vaatiessa yhä enemmän näitä kompromisseja ei kuitenkaan voida enää hyväksyä.

Heterogeenisellä integroinnilla korkeataajuuskytkin voidaan puolestaan ​​valmistaa muusta puolijohteesta kuin Yleiskäyttöinen CMOSTeholähde voidaan rakentaa GaN- tai luokan III-V -laitteelle, ja optinen anturi voidaan toteuttaa fotoniikalle optimoidulle alustalle. Kaikki nämä on integroitu kotelo- tai välittäjätasolla erittäin tiheillä yhteyksillä, mikä saavuttaa erittäin lyhyet polut ja pienet latenssit lohkojen välillä.

Kun käsitettä laajennetaan kattamaan koko toiminnallisuusjoukko, puhumme jopa heterosysteemien integrointiEri siruja ei ole vain liitetty yhteen, vaan koko järjestelmä on suunniteltu ja pakattu alusta alkaen ottaen huomioon virrankulutus, jäähdytys, tiedonsiirto, tietoturva ja luotettavuus.

”Enemmän Moorea” -tyylistä ”Enemmän kuin Moore” -tyyliin

Vuodesta 1965 lähtien teollisuutta on ohjannut Gordon Mooren kuuluisa nyrkkisääntö, jonka mukaan transistoreiden lukumäärä sirulla on Se kaksinkertaistuu noin kahden vuoden välein.Vuosikymmenten ajan tämä on saavutettu litografian jatkuvan vähenemisen ansiosta, jolloin solmut ovat luokkaa 5 nm tai vähemmän.

Miniatyrisoinnin fyysisten ja taloudellisten rajojen lähestyessä pelkkä transistoreiden koon pienentäminen ei kuitenkaan enää riitä. Nykyään on olemassa kolme merkittävää teknologista vektoria: tehtaiden skaalaamisen jatkaminen (“Lisää Moorea”), uusien edistyneiden pakkausten ja heterogeenisen integroinnin räjähdysmäinen kasvu (”Enemmän kuin Moore”) ja radikaalisti erilaisten arkkitehtuurien, kuten neuromorfisen laskennan tai kvanttilaskennan, syntyminen.

Tallennuksen alalla muisti 3D NAND Tämä on ollut varhainen esimerkki siitä, miten kolmatta ulottuvuutta voidaan hyödyntää. Valmistajat ovat siirtyneet tasomaisesta NAND-piiristä laitteisiin, jotka pinoutuvat pystysuunnassa noin 200 kerroksen verran, mikä moninkertaistaa tiheyden ilman, että tarvitsee pelkästään pienentää kunkin kennon kokoa.

Suorituskykyisessä logiikassa vallitseva strategia on rikkoa suuret sirut erikoistuneet sirutJokainen komponentti valmistetaan sopivimmassa solmukohdassa, ja järjestelmä kootaan sitten uudelleen käyttämällä edistyneitä yhteenliitäntöjä: 2D-uudelleenjakokerroksia, 2.5D-välikerroksia, 3D-pinoamista TSV:llä tai hybridiliitosta sovelluksesta riippuen. Tämä mahdollistaa modulaarisuuden, paremman valmistussaannon ja lyhyemmän markkinoilletuloajan.

Heterogeeninen integraatio on pohjimmiltaan käytännöllinen tapa tehdä siitä totta. ”Enemmän kuin Moore”maksimoimalla toiminnallisen tiheyden ja sirujen läheisyyden pakottamatta kaikkia käyttämään samaa solmua tai teknologiaa.

3D NAND ja vertikaalisen valmistuksen haasteet

Polku kohti 3D-integraatiota alkoi hahmottua tuotteen kehityksen myötä. NAND-salama193 nm:n aallonpituudella tehdyn immersiolitografian ja monikuviointitekniikoiden ansiosta valmistajat pystyivät pienentämään tasomaisen NAND-sirujen koon 1x nm:n solmualueelle, mikä tarkoittaa erittäin pieniä mittoja kaksiulotteiselle suunnittelulle.

Klassisessa tasomaisessa NAND-flash-muistissa generoidaan seuraavat: vaakasuorat polysilikonin nauhat jotka toimivat sanalinjoina ja yhdistävät kunkin muistisolun ohjausportit. Pullonkaula syntyi, kun kriittinen elementti, kelluva portti, lakkasi skaalautumasta oikein: kelluvan portin ja ohjausportin välinen kapasitiivinen kytkentäsuhde heikkeni, mikä vaaransi solun luotettavan toiminnan.

Tämän rajoituksen edessä yritykset, kuten Samsung, päättivät muuttaa lähestymistapaansa radikaalisti ja keskittyä 3D NANDVuonna 2013 he esittelivät ensimmäisen kaupallisen V-NAND-piirinsä, 128 Gbitin sirun, jossa oli 24 pystysuoraa kerrosta ja noin 2,5 miljoonaa kanavaa. Myöhemmin he esittelivät 32-kerroksisia versioita ja jopa Näihin arkkitehtuureihin perustuvat SSD-yksikötMuut toimijat, kuten Micron, SK Hynix ja Toshiba, seurasivat samaa polkua.

3D NANDissa vanhat litteät polysilikoniliuskat venytetään, taivutetaan ja sijoitetaan pystysuunnassa. Kelluvan portin konsepti korvataan ”Varausloukkuteknologiat” Perustuu piinitridikalvoihin, joissa varaus on varastoitu saman rakenteen vastakkaisille alueille. Tuloksena on monimutkainen materiaalien ja kerrosten pino, joka on valmistettava erittäin tarkoilla toleransseilla.

Samsung nimesi 3D-teknologiansa Terabitin solumatriisitransistori (TCAT)Tämä on "portti-all-around" -arkkitehtuuri, jossa portti ympäröi kanavaa kokonaan. Tämä järjestelmä on toteutettu 30–40 nm:n luokkaa olevilla suunnittelusäännöillä ja portin viimeisellä virtauksella, mikä lisää valmistusprosessin monimutkaisuutta entisestään.

TCAT-prosessi alkaa CMOS-substraatilla, jolle kerrostetaan vuorotellen piinitridi- ja piidioksidikerrokset. Tämä pinoaminen, joka muistuttaa eräänlaista "kerroskakku"Tämä edustaa ensimmäistä suurta haastetta: pinon vuorottelevaa kerrostamista. CVD-menetelmällä (Chemical Vapor Deposition) kerrostetaan erittäin ohuita levyjä, mikä edellyttää korkeaa tasaisuutta ja erittäin alhaisia ​​virhetasoja. Tämä monimutkaistuu entisestään, kun tavoitteena on ylittää 32 kerrosta.

Tämän alkupinon kerrosten lukumäärä määrää laitteen lopullisen muistitasojen lukumäärän. Tämän rakenteen päälle lisätään kova maski ja reiät porataan fotolitografialla. Seuraavaksi tulee toinen kriittinen vaihe: kaivausten kaiverrus erittäin suurella kuvasuhteella ylhäältä alas alustaan. Nämä kuvasuhteet ovat jopa kymmenen kertaa suuremmat kuin tasotekniikassa, joka vaatii äärimmäistä etsausprosessin hallintaa.

Syövytyksen jälkeen reiän seinät vuorataan polysilikonilla kanavan muodostamiseksi, ja keskitila täytetään piidioksidilla, jolloin muodostuu ns.makaronikanavaSisäiset pylväät määritellään sitten viiltosyövytysprosesseilla, ja alkuperäiset vuorottelevat nitridi- ja oksidikerrokset poistetaan, jolloin lopullinen rakenne muistuttaa kapeaa, rivoitettua tornia.

Jotta järjestelmä toimisi, on välttämätöntä kytkeä oheislaitteiden logiikka kunkin muistitason ohjausportteihin. Tämä vaatii erittäin monimutkaisen lisävaiheen: portaiden etsausTämä tarkoittaa eräänlaisten tikkaiden kaivertamista laitteen toiselle puolelle eri kerrosten sähköistä käyttöä varten. Koko tämä tekniikkakokonaisuus havainnollistaa edistyneen vertikaalisen integraation luontaista monimutkaisuutta ja ennakoi heterogeenisen integraation muilla alueilla asettamia haasteita.

Teknologiset avaimet heterogeeniseen integraatioon

Näiden monimutkaisten järjestelmien toteuttamiseksi teollisuus käyttää monenlaisia ​​resursseja. teknologinen "työkalupakki"Hybridiliitoksista sirulle integroituihin verkkoarkkitehtuureihin, mukaan lukien orgaaniset tai lasiset välikappaleet, yhden tai toisen järjestelmän valinta riippuu käyttötapauksesta, kustannusvaatimuksista ja halutusta suorituskyvystä.

Perustasolla (jota joskus kutsutaan tasoksi 0) löydämme yksittäinen siruTasolla 1 sirut integroidaan kiekolle tai pinotaan päällekkäin TSV:n, mikrokohoumien tai suoran sidonnan avulla. Taso 2 vastaa tyypillisesti integrointikerrosta, joka perustuu orgaanisiin tai lasisiin välikappaleisiin, joilla on yhteydet muuhun järjestelmään. Tasolla 3 toimii itse substraatti järjestelmäkantajana, mikä voi lisätä vielä enemmän toimintoja.

Heterogeenisen integraation osaamiskeskukset, kuten Fraunhofer IZM ja sen kumppanit, työskentelevät juuri tämän työkalupakin hallitsemiseksi ja auttavat teollisuutta valitsemaan sopivin prosessien joukko jokaiseen sovellukseen: edullisesta fan-out-koteloinnista lähes monoliittiseen integrointiin erittäin tiheää laskentaa varten.

Monoliittinen 3D-integraatio ja Network-on-Chip -arkkitehtuurit

Yksi keskeisistä lähestymistavoista on monoliittinen 3D-integraatioTässä tekniikassa useita aktiivisia kerroksia pinotaan suoraan yhdelle piikiekolle, jolloin muodostuu monoliittinen pystysuora rakenne useiden koottujen sirujen sijaan. Tämä menetelmä lyhentää merkittävästi kerrosten välisiä tiedonsiirtoetäisyyksiä ja lisää huomattavasti yhteenliitäntöjen tiheyttä.

Tämän tyyppinen integrointi perustuu erittäin tarkkaan hallintaan lämpöbudjettiKoska ylemmät kerrokset käsitellään vasta, kun alemmat ovat lähes valmiita, kohtuullisia lämpötiloja ja erittäin tarkkoja kohdistusmerkkejä käytetään varmistamaan, että jokainen uusi kerros on juuri oikeassa paikassa.

Samanaikaisesti arkkitehtuurit Verkko-on-Chip (NoC) Laskentaverkot (NoC) ovat syntyneet vastauksena ongelmaan, miten dataa voidaan siirtää tehokkaasti yhä useamman ytimen, muistin ja kiihdyttimen välillä yhden järjestelmän sisällä. Pisteestä pisteeseen -yhteyksien ja jaettujen väylien sijaan NoC toteuttaa grid-verkon reitittimineen ja kanavineen, mikä mahdollistaa sen skaalautumisen erittäin monimutkaisiin järjestelmiin ja vähentää pullonkauloja.

TSV- tai piiläpivientielementteihin integroidut verkot ovat erityisen merkityksellisiä 3D-ratkaisuissa ja monisirualustoissa. Suunnittelutiimi voi näin ollen optimoida tiedonkulkua, mukauttamalla verkon topologiaa sovelluksen viestintämalliin, mikä on kriittistä tekoälyssä tai autonomisessa ajamisessa.

Fotoninen integrointi ja heterogeeniset aaltojohteet

Toinen heterogeenisen integraation perustavanlaatuinen näkökohta on integroitu fotoniikka suoraan samassa pakkausympäristössä tai jopa samalla kiekolla kuin elektroniikka. Niin kutsutut heterogeeniset aaltojohteet sekoittavat erilaisia ​​materiaaleja (esim. piitä ja III-V-yhdisteitä) ohjatakseen valoa pienillä häviöillä ja suurella nopeudella sirun sisällä.

Tämän tyyppinen järjestelmä on erityisen arvokas ns. keskialueella erittäin tehokkaiden sirujen osalta, joissa perinteiset sähköliitännät alkavat kohdata rajoituksia virrankulutuksen ja latenssin suhteen. Ohjaamalla optinen signaali erityisesti suunniteltujen onteloiden ja reittien läpi häiriöt minimoidaan ja saavutetaan erittäin nopea tiedonsiirto huomattavasti pienemmällä energiankulutuksella.

Mahdollisuus yhdistää elektroniset ja optiset lohkot yhdelle alustalle avaa oven sovelluksille, kuten korkean suorituskyvyn laskenta sisäisillä optisilla linkeillä, huippuluokan datakeskusten yhteenliitännöillä tai jopa keskeisten kvanttijärjestelmäkomponenttien integroinnilla kompaktimpiin siruihin.

Sovellukset: autoteollisuudesta IoT:hen ja lääketieteeseen

Heterogeeninen integraatio on monialainen teknologia, joka vaikuttaa käytännössä kaikkiin sektoreihin: suurteholaskenta, autoteollisuus, viestintä, uusiutuva energia, älykäs maatalous, terveys ja esineiden internet, muiden muassa. Jokainen alue soveltaa samaa filosofiaa hyvin erilaisilla prosesseilla ja kustannusprioriteeteilla.

Suurteholaskennassa ja suurten tekoälymallien kouluttamisessa päätavoitteena on maksimoida laskentateho wattia ja pinta-alayksikköä kohden. Tämä saavutetaan yhdistämällä erilaisia ​​teknologioita. seuraavan sukupolven GPU tai TPU suuren kaistanleveyden muistipinoilla käyttäen hybridiliitosta tai 3D-pinoamista, jolloin syntyy erittäin tiheitä moduuleja.

Lääketieteen alalla sirujen integrointi mahdollistaa erittäin räätälöidyt suunnittelut: prosessointilohkot, analogisen signaalin keruu, langaton tiedonsiirto ja laitteiston suojaus voidaan yhdistää hyvin laitekohtaisissa kokoonpanoissa, potilasmonitorit mukaan lukien terveysimplantit ja puettavat laitteet.

Edistyneet materiaalit: GaN- ja III-V-puolijohteet

Materiaalien, kuten..., integrointi ansaitsee oman luvun. galliumnitridi (GaN) ja muut III-V-ryhmän puolijohteet, jotka ovat välttämättömiä teho-, radiotaajuus- ja korkeataajuuksisissa tietoliikennesovelluksissa. Nämä materiaalit tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn käsiteltäessä suuria jännitteitä, suuria virtoja tai erittäin korkeataajuisia signaaleja.

Integroimalla ne piikiekkoihin piiläpivientien ja hybridiliitostekniikoiden avulla suunnittelutiimit voivat saada laitteita, joilla on parannettu lämmönhallinta ja pienempi kulutustinkimättä yhteensopivuudesta laajamittaisten valmistusprosessien kanssa. Se on jo tosiasiallinen standardi tietyille tehoelektroniikan ja edistyneiden radiotaajuusjärjestelmien segmenteille.

Tämä GaN/III-V/pii-yhdistelmä sopii täydellisesti heterogeenisen integroinnin logiikkaan: kutakin materiaalia käytetään vain siellä, missä se tuo eniten lisäarvoa, ja ne on yhdistetty pakkausinfrastruktuurilla, joka varmistaa lyhyet polut, alhaisen loisinduktanssin ja hyvän lämmön haihduttamisen.

Sirupiirit, puettavat laitteet ja uuden sukupolven laitteet

Strategia sirut Se ei rajoitu vain suurten datakeskusten prosessoreihin. Se mullistaa myös aloja, kuten lääkinnällisiä laitteita ja henkilökohtaista kulutuselektroniikkaa, joissa toiminnallisten lohkojen yhdistely ja sovittaminen avaa oven paljon syvemmälle räätälöinnille.

Terveydenhuoltoalalla yksi toimittaja voi tarjota joukon sertifioituja siruja (käsittely, tietoliikenne, erityiset anturit, laitteistosalaus jne.) ja yhdistää ne eri paketeiksi lopullisesta laitteesta riippuen: elintoimintojen monitori, älykäs laastari tai kannettava diagnostiikkalaite. Tämä lyhentää kehityssyklejä ja helpottaa IP-uudelleenkäyttö.

Los wearables Ne hyötyvät erityisesti heterogeenisestä integroinnista. Jälkikäsiteltyjen CMOS-sirujen, edistyneiden kiekkojen liimaustekniikoiden ja erittäin kompaktin pakkauksen ansiosta on mahdollista suunnitella älykelloja, aktiivisuusrannekkeita tai kuulokkeita, joilla on pidempi akunkesto, enemmän antureita ja parempi liitettävyys, ilman että laitteen fyysistä kokoa tarvitsee kasvattaa (ja jopa pienentää).

Näissä yhteyksissä suorituskyvyn, kulutuksen ja kustannusten välinen tasapaino on ensiarvoisen tärkeää. Hybridiliitosten kaltaisten vaativien tekniikoiden käyttö ei ole aina järkevää; usein valitaan vaihtoehtoja. viuhkamainen tai mikrokuopaisuinen integrointijotka vaativat edullisempaa infrastruktuuria ja tarjoavat silti enemmän kuin tarpeeksi tiheyttä käsiteltävälle signaalityypille ja tiedonsiirtonopeudelle.

Viimeaikaiset edistysaskeleet: CFET, FeFET ja kvanttifotoniikka

Myös peruslaitteiden kehitys on keskeisessä roolissa heterogeenisessä integraatiossa. Näistä erottuvat seuraavat: Täydentävät FETit (CFET), tekniikka, joka mahdollistaa nMOS- ja pMOS-transistorien pinoamisen päällekkäin, mikä pienentää radikaalisti jalanjälkeä ja parantaa energiatehokkuutta.

CFET-transistorien käyttöönotto piisiruissa lupaa pienempiä ja tehokkaampia transistoreita, jotka ylläpitävät tehokasta sisäistä kommunikaatiota kerrosten erittäin tarkan kohdistuksen ansiosta. Tämä innovaatio on avainasemassa logiikan pakkaamisessa pienempiin määriin, mikä sopii täydellisesti 3D-pinoamisen ja edistyneen pakkauksen konsepteihin.

Toisaalta Ferroelektriset FETit (FeFETit) Ne hyödyntävät ferroelektrisiä materiaaleja, jotka pystyvät säilyttämään polarisaationsa, mikä johtaa erittäin nopeisiin, vähän virtaa kuluttaviin ja haihtumattomiin muisteihin, joilla on hyvä tiedon säilyvyys. Integroitumalla sirujen keski- ja aktiivisiin alueisiin FeFETit parantavat sekä suorituskykyä että energiatehokkuutta arkkitehtuureissa, joiden on tallennettava ja haettava suuria määriä tietoa pienellä latenssilla.

Samanaikaisesti, integroitu kvanttifotoniikka Se on vakiinnuttamassa asemaansa heterogeenisen integroinnin johtavana sovelluksena. Käsittelemällä tietoa valon kvanttitilojen muodossa nämä järjestelmät vaativat erittäin tiiviisti integroidun aaltojohteiden, lähteiden, ilmaisimien ja ohjauspiirien yhdistelmän, mikä on mahdollista vain useiden materiaalien ja prosessien tiiviin integroinnin avulla.

Kaikissa näissä tapauksissa kotelointi ja elementtien kytkentätapa ovat yhtä tärkeitä kuin itse laitteet, ja ne perustuvat tekniikoihin, kuten hybridiliitokseen, piikiekkoihin sekä läpivientien ja kohdistusmerkkien älykkääseen käyttöön.

Tekniset, materiaaliset ja kustannushaasteet

Huolimatta valtavista eduistaan, heterogeeninen integraatio edellyttää huomattavia haasteitaYksi suurimmista haasteista on hyvin erilaisten komponenttien kohdistamisen ja liittämisen tekninen monimutkaisuus niin pienessä tilavuudessa ilman, että syntyy vikoja tai sisäisiä mekaanisia rasituksia.

La lämmönhallinta Tämä on toinen kriittinen seikka: suuritehoisia ja tiheitä lohkoja yhdistettäessä lämpöbudjetista tulee keskeinen suunnitteluparametri. Huono lämmönjako tai riittämätön lämmönpoisto voi vahingoittaa herkkiä komponentteja tai heikentää suorituskykyä vakavasti, joten jäähdytys, materiaalivalinta ja itse koteloarkkitehtuuri on otettava huomioon yhdessä.

Eri materiaalien (pii, III-V-yhdisteet, GaN, erikoislasit, orgaaniset polymeerit jne.) välinen yhteensopivuus on myös haaste. Lämpölaajenemiskertoimien, mekaanisten ominaisuuksien tai kemiallisen stabiilisuuden erot voivat aiheuttaa jännitykset, delaminaatiot tai ennenaikaiset viat jos niitä ei hallita oikein suunnittelussa ja prosessissa.

Kaiken tämän lisäksi on otettava huomioon kustannukset ja skaalautuvuus. Kehittyneimmät teknologiat, kuten hybridiliimaus erittäin ohuella pisteellä, vaativat kalliita laitteita ja erittäin kehittynyttä infrastruktuuria, mikä lisää tuotantokustannuksia. Alan suurin haaste on löytää tasapaino suorituskyky, kustannukset ja valmistusmäärävalitsemalla vain ne työkalut, jotka ovat todella välttämättömiä kullekin markkina-alueelle.

EDA, luotettavuus ja tutkimuskeskusten rooli

Heterogeenisen integraation lisääntyminen pakottaa myös kehitykseen elektroniset suunnittelutyökalut (EDA)Yhden monoliittisen sirun kuvaaminen ei enää riitä: on mallinnettava välikappaleita, uudelleenjakautumiskerroksia, TSV:tä, moninkertaista sidontaa, kolmiulotteisia lämpövaikutuksia ja sähkömekaanista luotettavuutta monien muiden tekijöiden ohella.

Tutkimuskeskukset, kuten Fraunhofer IZM, tarjoavat keskeistä arvoa asettamalla sen teollisuuden saataville linjalentäjät ja testipenkkejä uusille pakkaus- ja integrointiteknologioille. Prosessien kehittämisen lisäksi he suorittavat luotettavuustestejä, jotka menevät pelkkien sähköisten testien ulkopuolelle ja joissa otetaan huomioon antureiden, toimilaitteiden tai RF-rajapintojen toiminnalliset käyttäytymiset mahdollisten vikojen syiden ymmärtämiseksi.

Historiallisesti tutkimuslaitokset saattoivat työskennellä laitteilla, jotka olivat kaksi tai kolme sukupolvea teollisuuden huipputeknologiaa jäljessä. Nykyään tekoälyn ja suurteholaskennan kaltaisten sovellusten paine pakottaa ne tuomaan laboratorioitaan lähemmäs alan huippua. huipputason puhdastilat, mikä johtaa kustannusten nousuun ja jatkuviin investointeihin infrastruktuuriin.

Samaan aikaan jotkut valmistajat omistavat kokonaisia ​​tehtaita yksinomaan edistyneille pakkaustehtäville ja käyttävät uudelleen solmulaitteita, joita pidetään "vanhentuneina" logiikkavalmistukseen, mutta jotka sopivat täydellisesti välikappaleiden tai tiheiden yhteenliitäntärakenteiden tuotantoon. Tämä malli sopii erittäin hyvin ajatukseen olemassa olevan teollisen perustan maksimoinnista.

Vaikutus reunalaskentaan, syväoppimiseen ja kestävään kehitykseen

Maassa reunan tietojenkäsittelyHeterogeeninen integraatio mahdollistaa prosessointikapasiteetin sijoittamisen hyvin lähelle datan luontipaikkaa, mikä vähentää tarvetta lähettää tietoa pilveen ja helpottaa verkkojen ja datakeskusten kuormitusta. Yhdistämällä erilaisia ​​kiekkoja ja toiminnallisia lohkoja saadaan laitteita, jotka pystyvät suorittamaan monimutkaisia ​​tehtäviä paikan päällä säilyttäen samalla alhaisen virrankulutuksen ja pienen tilantarpeen.

Sovellukset syvä oppiminen Ne vaativat siruja, joilla on suuri rinnakkaislaskentakapasiteetti ja valtava muistin kaistanleveys. Pinottujen muisteihin ja optimoituihin NoC-verkkoihin yhdistettyjen laskentasirujen sekä edistyneiden bonding-prosessien yhdistelmä mahdollistaa yhä suurempien mallien kouluttamisen ja käyttöönoton ilman, että kustannukset ja virrankulutus nousevat kestämättömälle tasolle.

Myös kestävällä kehityksellä on keskeinen rooli yhtälössä. Heterogeenisen integraation perusajatuksena on saavuttaa maksimaalinen suorituskyky ja toimivuus mahdollisimman alhaisilla taloudellisilla ja ympäristökustannuksilla. Aloitteet, kuten hankkeet Vihreä ICT He tutkivat tieto- ja viestintäinfrastruktuurien ympäristöjalanjälkeä raaka-aineiden valinnasta ja kiekkojen prosessoinnista piirilevyjen suunnitteluun ja järjestelmien integrointiin.

Laitteistoturvallisuuden alalla toimintojen integrointi eri hajautettuihin lohkoihin, joissa on elementtejä, kuten upotetut RFID-mikrotunnisteet Sirujen kunnostuksessa se voi parantaa toimitusketjun jäljitettävyyttä ja vähentää yksittäisiä vikaantumiskohtia, mikä vahvistaa kriittisten järjestelmien luotettavuutta. Tämä kaikki on osa lähestymistapaa, jossa suorituskyky, turvallisuus ja kestävyys kulkevat käsi kädessä.

Kokonaiskuvan valossa heterogeeninen integraatio on nousemassa pilariksi, joka mahdollistaa mikroelektroniikan siirtymisen yksinkertaisen miniatyrisoinnin rajojen ulkopuolelle yhdistämällä hyvin erilaisia ​​teknologioita ja materiaaleja tarjotakseen tehokkaampia ja tehokkaampia järjestelmiä, jotka on mukautettu kunkin sovelluksen todellisiin tarpeisiin.