Intels Fortschritte bei den Glassubstraten könnten Multi-Chiplet-Pakete revolutionieren

Intel hat heute offiziell bestätigt, dass es in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts Glassubstrate für fortschrittliche Verpackungen verwenden wird. Intel geht davon aus, dass die überlegenen mechanischen, physikalischen und optischen Eigenschaften von Glassubstraten das Unternehmen in die Lage versetzen, leistungsstärkere Multi-Chiplet-System-in-Packages (SiPs) zu bauen, die vor allem für Rechenzentren gedacht sind. Insbesondere geht Intel davon aus, dass Glassubstrate ultragroße 24 x 24 cm große SiPs ermöglichen, in denen mehrere Siliziumstücke untergebracht sind.

Glas bietet gegenüber herkömmlichen organischen Substraten eine Reihe von Vorteilen. Zu seinen herausragenden Merkmalen gehört seine extrem niedrige Ebenheit für eine verbesserte Tiefenschärfe bei der Lithographie sowie eine hervorragende Dimensionsstabilität bei Verbindungen. Dies wird für SiPs der nächsten Generation mit noch mehr Chiplets im Vergleich zu heutigen Geräten, wie Intels eigenem Ponte Vecchio, wichtig sein. Solche Substrate bieten außerdem eine hervorragende thermische und mechanische Stabilität, die es ihnen ermöglicht, höheren Temperaturen standzuhalten, was sie in Rechenzentrumsanwendungen widerstandsfähiger macht.

Darüber hinaus ermöglichen Glassubstrate laut Intel eine viel höhere Verbindungsdichte (d. h. engere Abstände), was eine Verzehnfachung dieses Aspekts ermöglicht, der für die Stromversorgung und Signalweiterleitung von SiPs der nächsten Generation von entscheidender Bedeutung ist. Insbesondere spricht Intel von <5/5 µm Line/Space und <100 µm Through-Glass Via (TGV) Pitch, was einen Die-to-Die-Bump-Pitch von <36 µm auf dem Substrat und einen Core-Bump-Pitch von <80 µm ermöglicht. Darüber hinaus reduzieren Glassubstrate die Musterverzerrung um 50 %, was die Fokustiefe für die Lithographie verbessert und eine präzisere und genauere Halbleiterfertigung gewährleistet.

Die Einführung von Glassubstraten durch Intel ist ein bedeutender Fortschritt im Vergleich zu organischen Substraten, die derzeit in der Industrie verwendet werden. Der weltweit größte Anbieter von Prozessoren geht davon aus, dass organische Substrate in den kommenden Jahren an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen werden, da das Unternehmen rechenzentrumsorientierte SiPs mit Dutzenden von Kacheln und vielleicht Tausenden von Watt Stromverbrauch produzieren wird. Solche SiPs würden sehr dichte Verbindungen zwischen den Chiplets erfordern und gleichzeitig sicherstellen, dass sich das gesamte Paket während der Produktion oder im Laufe der Zeit, in der es aufgrund von Hitze verwendet wird, nicht verbiegt.

Da solche SiPs heute nicht existieren, geht es bei Glassubstraten nicht nur um die Bewältigung von Herausforderungen wie Verbindungsdichten und Temperaturtoleranz. Sie ermöglichen Intel, bahnbrechende Lösungen für Rechenzentren, KI und Grafik zu entwickeln, so das Unternehmen. Dies könnte die Voraussetzungen dafür schaffen, innerhalb des nächsten Jahrzehnts die unglaubliche Zahl von 1 Billion Transistoren auf einem einzigen Gehäuse zu erreichen.

Zumindest derzeit ist Intel der einzige Chiphersteller, der über Glassubstrate spricht, und das könnte einen Grund haben. Das Unternehmen gibt an, seit etwa einem Jahrzehnt an dieser Technologie zu arbeiten und verfügt nun über eine vollständig integrierte Forschungs- und Entwicklungslinie für Glas auf dem Campus in Chandler, Arizona, wo das Unternehmen Verpackungstechnologien entwickelt. Intel gibt an, dass die Linie über 1 Milliarde US-Dollar gekostet hat und dass für den Erfolg eine Zusammenarbeit sowohl mit Ausrüstungs- als auch mit Materialpartnern erforderlich war. Nur wenige Unternehmen der Branche können sich solche Investitionen leisten und Intel scheint bisher das einzige Unternehmen zu sein, das Glassubstrate entwickelt hat.