|
DOI: 10.14489/td.2024.12.pp.049-058
Артемьев Б. В., Жалнин В. П., Барышникова Е. П.
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ 3D-ИНТЕГРАЦИИ В ЭЛЕКТРОНИКЕ С ПОЗИЦИИ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
(c. 49-58)
Аннотация. Представлены обзор и анализ технологий 3D-интеграции с позиции контроля и диагностики. Дан анализ и проведено сравнение широкого спектра решений в этой области. Рассмотрены различные технологии, которые уже сейчас широко используются в электронике, а также их различия между собой и преимущества в тех или иных областях производства электронной аппаратуры. Определены преимущества трехмерной интеграции перед другими технологиями изготовления электронных компонентов и показаны проблемы оценки результатов применения данных технологий при использовании методов НК. Выявлены основные области электроники, в которых на данный момент эти технологии применяются наиболее широко, в том числе производство блоков памяти, процессоров, контроллеров сенсорных экранов и встроенных систем. Определены возможные пути развития трехмерной интеграции и проблемы, в первую очередь контроль качества на промежуточных операциях, которые на данный момент необходимо решить для дальнейшего интегрирования этих технологий в производство.
Ключевые слова: трехмерная интеграция, рентгеновская томография, трехмерная упаковка, TSV-соединения, интерпозер, монолитная 3D-микросхема, контроль и диагностика.
Artemiev B. V., Zhalnin V. P., Baryshnikova E. P.
ANALYSIS OF 3D INTEGRATION TECHNOLOGY IN ELECTRONICS FROM THE PERSPECTIVE OF MONITORING AND DIAGNOSTICS
(pp. 49-58)
Abstract. This article provides a review and analysis of 3D integration technologies from the perspective of control and diagnostics. The main objective of this article is to analyze and compare a wide range of solutions in this area. It examines various technologies that are already widely used in electronics, as well as their differences among themselves and their advantages in certain areas of electronic equipment production. The advantages of three-dimensional integration over other technologies for manufacturing electronic components are determined and the problems of assessing the results of using these technologies when using NDT methods are shown. The main areas of electronics in which these technologies are currently used most widely are identified, including the production of memory units, processors, touch screen controllers and embedded systems. Possible ways for the development of three-dimensional integration have been identified, and problems, primarily quality control in intermediate operations, which currently need to be solved for the further integration of these technologies into production.
Keywords: three-dimensional integration, X-ray tomography, three-dimensional packaging, TSV connections, interposer, monolithic 3D chip, control and diagnostics.
Б. В. Артемьев, В. П. Жалнин, Е. П. Барышникова (МГТУ им. Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
B. V. Artemiev, V. P. Zhalnin, E. P. Baryshnikova (Bauman Moscow State Technical University ‒ BMSTU (NRU), Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Васильев А. Современные технологии 3D-интеграции // Компоненты и технологии. 2010. № 1. С. 81 ‒ 84.
2. Беспалов В. А., Фомичев М. Ю., Дюжев Н. А. и др. TSV ‒ ключевая технология для построения трехмерных интегральных схем // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 2022. № 1. С. 19 ‒ 44.
3. Тюльпанов В., Васильев А. Сборка интегральных схем по технологии 3D-интеграции // Промышленные нанотехнологии. 2013. № 13. С. 28 ‒ 36.
4. Внуков С. Технологии 3D-интеграции: проблемы и перспективы // Техника и технологии. 2012. № 3. С. 16 ‒ 19.
5. Yu-Hao Kuo, Dinh-Phuc Tran, Jia-Juen Ong, et al. Hybrid Cu-to-Cu Bonding with Nano-Twinned Cuand Non-Conductive Paste // Journal of Materials Research and Technology. 2022. V. 18, No. 3. P. 859 – 871.
6. Лехнер А., Штеффан Е. П., Ротер Т. Технология Y.QuickScan ‒ оперативная микрофокусная компьютерная томография (μСТ) для серийных полупроводниковых устройств и SMT-приложений // Компоненты и технологии. 2008. № 4. С. 220 ‒ 222.
7. Garrou P. Introduction to 3D Integration. Hoboken: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012. 12 р.
8. Фергусон Дж., Вертянов Д., Фелтон К. и др. Проектирование корпусов и микросборок по технологии FO WLP средствами САПР MENTOR GRAPHICS // Электроника НТБ. 2021. № 4. С. 56 ‒ 64.
9. Solberg V. 2.5D and 3D Semiconductor Package Technology: Evolution and Innovation. URL: https://smtnet.com/library/files/upload/25d-3d-semiconductor-packaging.pdf (дата обращения: 20.05.2024).
10. Sun Y., Jin Z., Luo J., et al. Ding Modeling and Fabrication of the Redistribution Layer on the 2.5D Si Interposer // 18th International Conference on Electronic Packaging Technology. Harbin: IEEE Xplore, 2017. P. 157 ‒ 161.
11. Yoon S. W., Ku J. H., Suthiwongsunthorn N., et al. Fabrication and Packaging of Micro Bump Interconnections for 3D TSV // IEEE International Conference on 3D System Integration. San Francisco: IEEE Xplore, 2009. 5 p.
12. Maresca L. On the Design Partitioning of 3D Monolithic Circuits. URL: https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=8365&context=masters_theses (дата обращения: 20.05.2024).
13. Athikulwongse K., Ekpanyapong M., Lim S. K. Exploiting Die-to-Die Thermal Coupling in 3-D IC Placement // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2014. No. 22. P. 2145 ‒ 2155.
14. Chen D. Y., Chiou W. C., Chen M. F., et al. Enabling 3D-IC Foundry Technologies for 28 nm Node and Beyond: Through-Silicon-Via Integration With High Throughput Die-to-Wafer Stacking // IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Baltimore: IEEE Xplore, 2009. 32 p.
15. Юдинцев В. Трехмерная кремниевая технология: что, где, когда? (часть 1) // Электроника НТБ. 2011. № 4. С. 70 ‒ 75.
16. Юдинцев В. Трехмерная кремниевая технология: что, где, когда? (часть 2) // Электроника НТБ. 2011. № 5. С. 96 ‒ 103.
17. Toshiba commercializes Industry's Highest Capacity Embedded Nand Flash Memory for Mobile Consumer Products [Электронный ресурс]. URL: https://web.archive.org/web/20101123023805/http://www.toshiba.com/taec/news/press_releases/2007/memy_07_470.jsp
18. Toshiba Launches the Largest Density Embedded NAND Flash Memory Devices [Электронный ресурс]. URL: https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2008/08/pr0701.html
19. Toshiba Launches Industry's Largest Embedded NAND Flash Memory Modules [Электронный ресурс]. URL: https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2010/06/pr1701.html
20. Новый стандарт высокоскоростной памяти High Bandwidth Memory [Электронный ресурс]. URL: https://www.ixbt.com/video3/amd-hbm.shtml
21. Samsung Begins Mass Producing World’s Fastest DRAM – Based on Newest High Bandwidth Memory (HBM) Interface [Электронный ресурс]. URL: https://news.samsung.com/global/samsung-begins-mass-producing-worlds-fastest-dram-based-on-newest-high-bandwidth-memory-hbm-interface
22. Samsung Starts Production of 512 GB UFS NAND Flash Memory: 64-Layer V-NAND, 860 MB/s Reads [Электронный ресурс]. URL: https://www.anandtech. com/show/12120/samsung-starts-production-of-512-gb-ufs-chips
23. Samsung makes 1TB Flash eUFS Module [Электронный ресурс]. URL: https://www.electronicsweekly.com/news/business/samsung-makes-1tb-flash-module-2019-01/
24. Первый 3D-процессор работает на частоте 1,4 ГГц [Электронный ресурс]. URL: https://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer.html?id=152585
25. Процессоры Intel Ivy Bridge первыми получат новые 3D транзисторы [Электронный ресурс]. URL: https://www.ferra.ru/news/computers/processory-intel-ivy-bridge-pervymi-poluchat-novye-3d-tranzistory-05-05-2011.htm
26. Knechtel J., Markov I. L., Lienig J. Assembling 2-D Blocks into 3-D Chips // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 2012. No. 2. P. 228 ‒ 241.
27. Артемьев Б. В., Исроилов Ж. О., Самухаер Мулатола, Селиванов К. В. Оборудование для рентгеновского контроля печатных плат, в том числе BGA // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27, № 7. С. 53 – 66.
1. Vasil'ev A. (2010). Modern 3D integration technologies. Komponenty i tekhnologii, (1), 81 ‒ 84. [in Russian language]
2. Bespalov V. A., Fomichev M. Yu., Dyuzhev N. A. et al. (2022). TSV is a key technology for building 3D integrated circuits. Nanostruktury. Matematicheskaya fizika i modelirovanie, (1), 19 ‒ 44. [in Russian language]
3. Tyul'panov V., Vasil'ev A. (2013). Assembly of integrated circuits using 3D integration technology. Promyshlennye nanotekhnologii, 13, 28 ‒ 36. [in Russian language]
4. Vnukov S. (2012). 3D integration technologies: problems and prospects. Tekhnika i tekhnologii, (3), 16 ‒ 19. [in Russian language]
5. Yu-Hao Kuo, Dinh-Phuc Tran, Jia-Juen Ong et al. (2022). Hybrid Cu-to-Cu Bonding with Nano-Twinned Cuand Non-Conductive Paste. Journal of Materials Research and Technology, 18(3), 859 – 871.
6. Lekhner A., Shteffan E. P., Roter T. (2008). Y.QuickScan technology - fast microfocus computed tomography (μCT) for production semiconductor devices and SMT applications. Komponenty i tekhnologii, (4), 220 ‒ 222. [in Russian language]
7. Garrou P. (2012). Introduction to 3D Integration. Hoboken: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
8. Ferguson Dzh., Vertyanov D., Felton K. et al. (2021). Design of cases and microassemblies using FO WLP technology using CAD MENTOR GRAPHICS. Elektronika NTB, (4), 56 ‒ 64. [in Russian language]
9. Solberg V. 2.5D and 3D Semiconductor Package Technology: Evolution and Innovation. Retrieved from https://smtnet.com/library/files/upload/25d-3d-semiconductor-packaging.pdf (Accessed: 20.05.2024).
10. Sun Y., Jin Z., Luo J. et al. (2017). Ding Modeling and Fabrication of the Redistribution Layer on the 2.5D Si Interposer. 18th International Conference on Electronic Packaging Technology, 157 – 161. Harbin: IEEE Xplore.
11. Yoon S. W., Ku J. H., Suthiwongsunthorn N. et al. (2009). Fabrication and Packaging of Micro Bump Interconnections for 3D TSV. IEEE International Conference on 3D System Integration. San Francisco: IEEE Xplore.
12. Maresca L. On the Design Partitioning of 3D Monolithic Circuits. Retrieved from https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=8365&context=masters_theses (Accessed: 20.05.2024).
13. Athikulwongse K., Ekpanyapong M., Lim S. K. (2014). Exploiting Die-to-Die Thermal Coupling in 3-D IC Placement. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 22, 2145 ‒ 2155.
14. Chen D. Y., Chiou W. C., Chen M. F. et al. (2009). Enabling 3D-IC Foundry Technologies for 28 nm Node and Beyond: Through-Silicon-Via Integration with High Throughput Die-to-Wafer Stacking. IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Baltimore: IEEE Xplore.
15. Yudintsev V. (2011). 3D silicon technology: what, where, when? (Part 1). Elektronika NTB, (4), 70 ‒ 75. [in Russian language]
16. Yudintsev V. (2011). 3D silicon technology: what, where, when? (Part 2). Elektronika NTB, (5), 96 ‒ 103. [in Russian language]
17. Toshiba commercializes Industry's Highest Capacity Embedded Nand Flash Memory for Mobile Consumer Products. Retrieved from https://web.archive.org/web/20101123023805/http://www.toshiba.com/taec/news/press_releases/2007/memy_07_470.jsp
18. Toshiba Launches the Largest Density Embedded NAND Flash Memory Devices. Retrieved from https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2008/08/pr0701.html
19. Toshiba Launches Industry's Largest Embedded NAND Flash Memory Modules. Retrieved from https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2010/06/pr1701.html
20. New standard for high-speed memory High Bandwidth Memory. Retrieved from https://www.ixbt.com/video3/amd-hbm.shtml [in Russian language]
21. Samsung Begins Mass Producing World’s Fastest DRAM – Based on Newest High Bandwidth Memory (HBM) Interface. Retrieved from https://news.samsung.com/global/samsung-begins-mass-producing-worlds-fastest-dram-based-on-newest-high-bandwidth-memory-hbm-interface
22. Samsung Starts Production of 512 GB UFS NAND Flash Memory: 64-Layer V-NAND, 860 MB/s Reads. Retrieved from https://www.anandtech.com/show/12120/samsung-starts-production-of-512-gb-ufs-chips
23. Samsung makes 1TB flash eUFS module. Retrieved from https://www.electronicsweekly.com/news/business/samsung-makes-1tb-flash-module-2019-01/
24. The first 3D processor runs at 1.4 GHz. Retrieved from https://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer.html?id=152585 [in Russian language]
25. Intel Ivy Bridge processors will be the first to receive new 3D transistors. Retrieved from https://www.ferra.ru/news/computers/processory-intel-ivy-bridge-pervymi-poluchat-novye-3d-tranzistory-05-05-2011.htm [in Russian language]
26. Knechtel J., Markov I. L., Lienig J. (2012). Assembling 2-D Blocks into 3-D Chips. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, (2), 228 ‒ 241.
27. Artem'ev B. V., Isroilov Zh. O., Samuhaer Mulatola, Selivanov K. V. (2024). Equipment for x-ray inspection of printed circuit boards, including BGA. Kontrol'. Diagnostika, 27(7), 53 – 66. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2024.07.pp.054-067
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2024.12.pp.049-058
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2024.12.pp.049-058
and fill out the form
.
|
Текущий номер
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»