แพคเกจบนเทคโนโลยีแพคเกจคืออะไร และมันทํางานอย่างไร

ในการแข่งขันเพื่อสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่เล็กกว่า เร็วขึ้นและมีพลังมากขึ้น จากสมาร์ทโฟนที่บางสุดไปยังเครื่องมือแพทย์ที่ใส่ได้กรอกเทคโนโลยี Package on Package (PoP): การแก้ไขที่เปลี่ยนเกมที่ค้อนชิปแพคเกจ (เช่น, เครื่องประมวลผลบนด้านล่าง, ความจําบนด้านบน) ตามแนวตั้ง, ลดพื้นที่ PCB ถึง 50% ในขณะที่เพิ่มผลงาน.PoP ไม่ใช่แค่การประหยัดพื้นที่; มันสั้นเส้นทางสัญญาณ ลดการใช้พลังงาน และทําให้การปรับปรุงง่ายขึ้นข้อดีสําคัญของมัน, การใช้งานในโลกจริง และความก้าวหน้าล่าสุดที่สร้างอนาคตของมัน

ประเด็นสําคัญ
1.ประสิทธิภาพพื้นที่: PoP สต็อปชิปตั้งตรง (เทียบกับข้างเคียงกัน) ลดการใช้งาน PCB 30% 50% ทําให้อุปกรณ์บางกว่าเช่นนาฬิกาฉลาดและโทรศัพท์พับได้
2.ผลงานที่เร็วขึ้น: เส้นทางสัญญาณที่สั้นขึ้นระหว่างชิปที่ต้อน (เช่น CPU + RAM) ลดความช้า 20% ~ 40% และลดการบริโภคพลังงาน 15 ~ 25%
3.Modularity: ชิปแต่ละชิปถูกทดสอบและสามารถเปลี่ยนได้เป็นส่วนตัว การแก้ไขชิป RAM ที่บกพร่อง ไม่จําเป็นต้องเปลี่ยนแพคเกจโปรเซสเซอร์ทั้งหมด
4.ความหลากหลาย: ทํางานกับชิปจากผู้จําหน่ายที่แตกต่างกัน (เช่น CPU Qualcomm + RAM Samsung) และรองรับการปรับปรุง (เช่น การแลก RAM 4GB กับ 8GB)
5การประยุกต์ใช้ที่กว้างขวาง: มีอํานาจเหนืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค (สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต) ออโตโมทีฟ (ระบบ ADAS) การดูแลสุขภาพ (เครื่องจอที่ใส่ได้) และโทรคมนาคม 5G (สถานีฐาน)

เทคโนโลยี Package on Package (PoP) คืออะไร
PoP เป็นเทคนิคการบรรจุที่ก้าวหน้าที่คองบรรจุ 2 หรือมากกว่าซองครึ่งประสาทในแนวตั้ง สร้างโมดูลคอมแพคต์เดียวไม่เหมือนกับการวาง "ข้างๆข้างๆ" แบบดั้งเดิม (ที่ CPU และ RAM อาศัยพื้นที่ PCB ที่แยกแยก), PoP ผสมผสานส่วนประกอบที่สําคัญ โดยทั่วไปชิปโลจิก (CPU, SoC) ณ ด้านล่างและชิปความทรงจํา (DRAM, flash) บนด้านบนการออกแบบนี้เปลี่ยนวิธีการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, ให้ความสําคัญกับการลดขนาดโดยไม่เสียสละการทํางาน

คํานิยามและเป้าหมายหลัก
ในหลักของมัน PoP แก้ปัญหาใหญ่สองในอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย:

1ความจํากัดในพื้นที่: เมื่ออุปกรณ์บางขึ้น (เช่น สมาร์ทโฟน 7 มิลลิเมตร) จะไม่มีพื้นที่สําหรับชิปข้างๆกัน. PoP สตั๊กองค์ประกอบเพื่อใช้พื้นที่ตั้งตรงแทนพื้นราบ
2.ความสามารถในการทํางาน: เส้นทางสัญญาณที่ยาวนานระหว่างชิปที่อยู่ห่างออกไป (เช่น CPU ในปลายหนึ่งของ PCB, RAM ในปลายอื่น) ส่งผลให้มีการช้าและการสูญเสียสัญญาณ. PoP วางชิปห่างกันหลายมิลลิเมตรการถ่ายทอดข้อมูลการชาร์จ.

PoP ยังมีแบบจําลอง: ชิปแต่ละชิปจะถูกทดสอบก่อนการวางไว้ ถ้าชิปความจําล้มเหลว คุณเปลี่ยนเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น ไม่ใช่โมดูลทั้งหมดความยืดหยุ่นนี้เป็นข้อดีที่ยิ่งใหญ่เมื่อเทียบกับแพคเกจอินเทกรีต (ที่ชิปถูกผูกติดกันอย่างถาวร)ลดค่าซ่อมด้วย 60%

ส่วนประกอบสําคัญของ PoP Stack
การตั้งค่า PoP หลักมีสี่ส่วนสําคัญ; การออกแบบที่ก้าวหน้าเพิ่มเติมเช่น Interposers เพื่อผลงานที่ดีขึ้น:

ตัวอย่าง: โมดูล PoP ของสมาร์ทโฟนอาจมี Snapdragon 8 Gen 4 ขนาด 5nm (แพคเกจด้านล่าง) ที่ติดกับ RAM LPDDR5X ขนาด 8GB (แพคเกจด้านบน) เชื่อมต่อด้วยลูกผสมผสานขนาด 0.4 มม.โมดูลนี้ใช้พื้นที่ PCB เพียง 15 มม × 15 มม.

วิธีการทํางานของเทคโนโลยี PoP: ขั้นตอนละขั้นตอน
การประกอบ PoP เป็นกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยความแม่นยําที่ต้องการอุปกรณ์เฉพาะเจาะจง (เช่น เครื่องระบายลูกบอลเลเซอร์, ผู้ตรวจสอบรังสีเอ็กซ์) เพื่อให้แน่ใจว่าการจัดอันดับและความน่าเชื่อถือ. ด้านล่างมีกระบวนการทํางานมาตรฐาน:

1การเตรียมการก่อนการประกอบ
ก่อนที่จะวางอยู่ด้วยกัน ทุกส่วนประกอบต้องถูกทําความสะอาด ทดสอบ และเตรียมพร้อม เพื่อหลีกเลี่ยงความบกพร่อง

a.การทําความสะอาด PCB: PCB ฐานถูกทําความสะอาดด้วยคลื่น ultrasonic หรืออากาศดันเพื่อกําจัดฝุ่น, น้ํามัน, หรือซากซาก
b. การใช้ผสมผสมผสมผสม: การใช้ stencil (แผ่นโลหะบางที่มีรูเล็ก ๆ น้อย ๆ) เพื่อใช้ปริมาณที่แม่นยําของผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสม
c. การทดสอบชิป: ทั้งชิปด้านล่าง (โลจิก) และด้านบน (ความจํา) ถูกทดสอบเป็นตัวอย่าง (ใช้อุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติ)ATE) เพื่อให้แน่ใจว่าชิปที่มีความบกพร่องในการทํางานถูกกําจัด เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียเวลาในการวาง.

2การวางพัสดุด้านล่าง
ชิปโลจิก (ตัวอย่างเช่น SoC) ถูกวางบน PCB อย่างแรก เนื่องจากมันเป็น "พื้นฐาน" ของสเตค:

a.การวางที่แม่นยํา: เครื่องเลือกและวางที่ (มีความแม่นยํา 1 ‰ 5μm) วางพัสดุด้านล่างบนแผ่น PCB ที่เคลือบด้วยผสมผสม
b. การติดตั้งชั่วคราว: แพคเกจถูกถือไว้ด้วยสารติดต่ออากาศต่ําหรือความดันระยะว่าง เพื่อป้องกันการสับเปลี่ยนระหว่างการไหลกลับ

3การวางพัสดุด้านบน
ชิปความจําถูกวางอยู่ตรงบนด้านบนของแพคเกจด้านล่าง ตรงกับพัดลวดของมัน

a.การติดตั้งลูกเหล็ก: แพ็คเกจด้านบน (ความจํา) มีลูกเหล็ก (0.06~0.9 มม) ที่ติดตั้งไว้ก่อนบนพื้นผิวด้านล่าง. ลูกเหล็กเหล่านี้ตรงกับการวางแผนพัดบนแพ็คเกจด้านล่าง
b.การตรวจสอบการสอดคล้อง: ระบบการมองเห็น (กล้อง + โปรแกรม) รับประกันว่าพัสดุด้านบนถูกสอดคล้องอย่างสมบูรณ์แบบกับที่ด้านล่าง

4. การผสมผสานแบบกลับ
ค้อนของน้ําทั้งหมดถูกทําความร้อน เพื่อหลอมผสม

a.การแปรรูปในเตาอบ: PCB + แพ็คเกจที่ซ้อนกันผ่านเตาอบการไหลกลับที่มีโปรไฟล์อุณหภูมิที่ควบคุมได้ (ตัวอย่างเช่น สูงสุด 250 °C สําหรับการผสมที่ไร้鉛)นี้หลอมผสมผสมผสมผสม (บน PCB) และกระปุกด้านบน, สร้างความเชื่อมต่อไฟฟ้าและเครื่องกลที่แข็งแรง
b. Cooling: Stack ลดความเย็นช้า ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดทางความร้อน (ที่ทําให้รอยแตกของ solder) หลักสําหรับความน่าเชื่อถือระยะยาว

5. การตรวจสอบและการทดสอบ
ไม่มีโมดูล PoP ออกจากโรงงานโดยไม่ผ่านการตรวจสอบอย่างเข้มงวด

a.การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์: เครื่องใช้รังสีเอ็กซ์มองหาความบกพร่องที่ซ่อนอยู่ (เช่น ห้องว่างของเครื่องผสม, ลูกที่หายไป) ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
b. การทดสอบไฟฟ้า: เครื่องทดสอบ "เครื่องตรวจสอบบิน" ตรวจสอบว่าสัญญาณไหลผ่านอย่างถูกต้องระหว่างพัสดุด้านบน / ด้านล่างและ PCB.
c. การทดสอบทางกล: โมดูลถูกนําไปใช้ในการทดสอบหมุนเวียนทางความร้อน (เช่น -40 °C ถึง 125 °C) และการทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อให้แน่ใจว่ามันจะรอดจากการใช้ในโลกจริง

ข้อแนะนําโปร: การออกแบบ PoP ที่ทันสมัย ใช้ช่องผ่านซิลิคอน (TSVs) ช่องเล็กๆ ที่เจาะผ่านชิป เพื่อเชื่อมต่อชั้นต่างๆ แทนที่จะใช้ลูกผสมเฉพาะTSVs ลดความช้าของสัญญาณ 30% และทําให้การสะสม 3 มิติ (มากกว่าสองชั้น).

รายละเอียดสําคัญ: การเชื่อมต่อและวัสดุ
"กาว" ที่ทําให้ PoP ทํางานคือระบบเชื่อมต่อกันของมัน กลมผสมหรือไมโครบัมป์ และวัสดุที่ใช้ในการสร้างสตั๊ก. การเลือกเหล่านี้มีผลต่อผลงาน, ความน่าเชื่อถือ และราคาโดยตรง

โบลเลอร์บอล: กระดูกสันหลังของ PoP Connections
ลูกผสมเหล็กเป็นช่องทางหลักในการเชื่อมต่อกระเป๋าด้านบนและด้านล่าง ขนาด, สังกะสี, และการจัดตั้งของพวกมันกําหนดการทํางานของกระเป๋า:

Interposers: การเชื่อมต่อระดับสูงสําหรับ PoP ที่มีประสิทธิภาพสูง
สําหรับอุปกรณ์ระดับสูง (เช่น สถานีฐาน 5G, GPU เกม) PoP ใช้ interposers ผิวบางระหว่างแพคเกจบนและล่าง เพื่อแก้ปัญหาสัญญาณและความร้อน:

1ผ่าตัดคืออะไร? เป็นแผ่นบาง (ซิลิคอน, กระจก, หรือวัสดุอินทรีย์) ที่มีสายเล็ก ๆ หรือ TSV ที่ทําหน้าที่เป็น "สะพาน" ระหว่างชิป. มันกระจายพลังงาน ลดการกระจายเสียงข้ามและกระจายความร้อน
2.ซิลิคอน อินเตอร์โพเซอร์: มาตรฐานทองคําสําหรับการทํางานสูง มีสายไฟ ultra-fine (1 ′′ 5μm ความกว้าง) และ TSVs, ทําให้สามารถเชื่อมต่อ 100,000 + ต่อโมดูล. ใช้ในชิปเช่น NVIDIA GPUs
3.Glass interposers: ตัวแทนที่กําลังเกิดขึ้น ราคาถูกกว่าซิลิคอน ทนความร้อนได้ดีขึ้น และเข้ากันได้กับแพเนลขนาดใหญ่ เหมาะสําหรับชิป 5G และศูนย์ข้อมูล
4สารสกัดอินทรีย์: ราคาถูก, นุ่มนวล และเบา ใช้ในอุปกรณ์ผู้บริโภค (เช่นสมาร์ทโฟนระดับกลาง) ที่ค่าใช้จ่ายสําคัญกว่าผลงานสูงสุด

ตัวอย่าง: TSMC's CoWoS (Chip on Wafer on Substrate) เป็นแบบพีโอพีที่พัฒนาขึ้น ซึ่งใช้เครื่องสับซ้อนซิลิคอนในการสับซ้อน GPU กับ HBM (High-Bandwidth Memory)การออกแบบนี้จะให้ความกว้างแบนด์มากกว่า 5 เท่า เมื่อเทียบกับการจัดตั้งข้างเคียงแบบดั้งเดิม.

ประโยชน์ ของ เทคโนโลยี PoP
PoP ไม่เพียงแค่กลยุทธ์ในการประหยัดพื้นที่ มันส่งผลประโยชน์ที่สัมผัสได้สําหรับนักออกแบบอุปกรณ์ ผู้ผลิต และผู้ใช้ปลาย

1. ประสิทธิภาพพื้นที่: ข้อดีอันดับ 1
จุดขายที่สําคัญของ PoP คือความสามารถในการลดผลกระทบจาก PCB โดยการวางชิปไว้ในแนวตั้ง

a. ขนาดลด: โมดูล PoP (CPU + RAM) ใช้พื้นที่น้อยกว่า 30~50% เมื่อเทียบกับการวางข้างๆ กัน ตัวอย่างเช่น โมดูล PoP ขนาด 15 mm × 15 mm สามารถแทนชิปขนาด 12 mm × 12 mm สองชิป (ใช้พื้นที่ 288 mm2 เทียบกับ 225 mm2)
b. อุปกรณ์บาง: การสต็อปแบบตั้งปลายกําจัดความจําเป็นของร่องรอย PCB ที่กว้างกว้างระหว่างชิป ทําให้การออกแบบบางกว่า (เช่น สมาร์ทโฟนขนาด 7 มม. เทียบกับรุ่นขนาด 10 มม.
c.คุณสมบัติเพิ่มเติม: พื้นที่ที่ประหยัดสามารถใช้สําหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ กล้องที่ดีกว่า หรือเซ็นเซอร์เพิ่มเติม

2การเพิ่มประสิทธิภาพ: เร็วขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้น
เส้นทางสัญญาณที่สั้นกว่าระหว่างชิปที่ติดกันแปลงประสิทธิภาพ

a. การถ่ายทอดข้อมูลที่รวดเร็วขึ้น: สัญญาณเดินทางเพียง 1 ′′ 2 มม (เทียบกับ 10 ′′ 20 มมในการออกแบบข้างๆ), ลดความช้า (ความช้า) โดย 20 ′′ 40%.
b.การใช้พลังงานที่ต่ํากว่า: เส้นทางที่สั้นกว่าหมายถึงความต้านทานไฟฟ้าที่ต่ํากว่า โดยลดการใช้พลังงานลงถึง 15~25% สมาร์ทโฟนที่มี PoP สามารถใช้งานได้นานกว่า 1~2 ชั่วโมง ด้วยการชาร์จครั้งเดียว
c.คุณภาพสัญญาณที่ดีกว่า: ระยะทางที่สั้นกว่าจะลดการกระแทก (การขัดแย้งสัญญาณ) และการสูญเสีย, ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของข้อมูล

ตารางด้านล่างแสดงผลการผลิตนี้:

3โมดูลาร์และความยืดหยุ่น
การออกแบบแบบโมดูลของ PoP® ทําให้มันสามารถปรับตัวได้ง่ายต่อความต้องการที่แตกต่างกัน

a.ผสมผสานและจับคู่ชิป: คุณสามารถผสมผสาน CPU จากผู้จําหน่ายหนึ่ง (เช่น MediaTek) กับ RAM จากผู้จําหน่ายอื่น (เช่น Micron)
b.การปรับปรุงแบบง่าย: หากคุณต้องการนําเสนอรุ่น "RAM 12GB" ของสมาร์ทโฟน คุณเพียงแค่แลกแพคเกจด้านบน (4GB → 12GB) แทนที่จะเปลี่ยน PCB
c.การซ่อมแซมง่ายขึ้น: หากชิปความทรงจําล้มเหลว คุณเปลี่ยนเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น ไม่ใช่โมดูล CPU ทั้งหมด

4. ประหยัดค่าใช้จ่าย (ระยะยาว)
ขณะที่ PoP มีต้นทุนสูงขึ้น (อุปกรณ์พิเศษ, การทดสอบ)

a.ต้นทุน PCB ที่ต่ํากว่า: PCB ขนาดเล็กใช้วัสดุน้อยกว่าและต้องการร่องรอยน้อยกว่า, ลดต้นทุนการผลิตโดย 10 ~ 15%.
b. ขั้นตอนการประกอบที่น้อยลง: การสะสมชิปสองชิปในโมดูลหนึ่งจะกําจัดความจําเป็นในการวางและผสมมันแยกกัน, ลดเวลาการทํางาน
c.การผลิตขนาดใหญ่: เมื่อการนํามาใช้ PoP เพิ่มขึ้น (เช่น 80% ของสมาร์ทโฟนตัวนําใช้ PoP) ประหยัดขนาดลดค่าส่วนประกอบและอุปกรณ์

การประยุกต์ใช้ PoP ที่ใช้ในปัจจุบัน
เทคโนโลยี PoP อยู่ทุกที่ ในอุปกรณ์ที่เราใช้ทุกวัน และอุตสาหกรรมที่ขับเคลื่อนนวัตกรรม

1อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค: ผู้รับใช้ที่ใหญ่ที่สุด
อุปกรณ์ผู้บริโภคพึ่งพา PoP เพื่อสมดุลการลดขนาดและการทํางาน:

a.สมาร์ทโฟน: โมเดลชิป (iPhone 15 Pro, Samsung Galaxy S24) ใช้ PoP สําหรับโมดูล SoC + RAM ของมัน ทําให้สามารถออกแบบบางได้ด้วย RAM 8GB 16GB
b.Wearables: นาฬิกาสมาร์ท (Apple Watch Ultra, Garmin Fenix) ใช้โมดูล PoP เล็ก ๆ น้อย ๆ (5 มม × 5 มม) เพื่อใส่ CPU, RAM และความจําแฟลชในกรอบหนา 10 มม.
c.แท็บเล็ตและคอมพิวเตอร์แล็ปโตป: อุปกรณ์ 2 ใน 1 (Microsoft Surface Pro) ใช้ PoP เพื่อออมพื้นที่สําหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ เพิ่มอายุแบตเตอรี่ 2 รายการ 3 ชั่วโมง
d.เกมคอนโซล: เครื่องมือมือ (Nintendo Switch OLED) ใช้ PoP เพื่อค้อน CPU NVIDIA Tegra ที่กําหนดเองพร้อมกับ RAM เพื่อให้เกมเล่นได้เรียบร้อยในรูปแบบที่คอมแพคต์

2ออโตโมทีฟ: การขับเคลื่อนรถที่เชื่อมต่อ
รถยนต์ที่ทันสมัยใช้ PoP ในระบบที่สําคัญ ที่พื้นที่และความน่าเชื่อถือสําคัญ

a.ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): โมดูล PoP ให้พลังงานราดาร์, กล้อง และระบบ lidar ใส่พรอเซอร์พร้อมกับความจํา ช่วยลดความช้า ช่วยให้รถปฏิกิริยาเร็วต่ออันตราย
b.Infotainment: จอสัมผัสรถยนต์ใช้ PoP ในการทํางานด้านการนําทาง, ดนตรี และการเชื่อมต่อ โดยไม่ใช้พื้นที่ในแทชบอร์ดมากเกินไป
c.EV Components: ระบบบริหารแบตเตอรี่รถไฟฟ้า (BMS) ใช้ PoP เพื่อวาง microcontroller ด้วยความจํา เพื่อติดตามสภาพแบตเตอรี่ในเวลาจริง

3การดูแลสุขภาพ: อุปกรณ์การแพทย์ขนาดเล็กและน่าเชื่อถือ
อุปกรณ์การแพทย์ที่ใส่และเครื่องมือพกพาขึ้นอยู่กับการลดขนาดของ PoP:

a. มอนิเตอร์ที่สามารถสวมใส่ได้: อุปกรณ์เช่น Apple Watch Series 9 (มี ECG) ใช้ PoP เพื่อใส่เซ็นเซอร์อัตราการเต้นของหัวใจ, CPU และความจําในวงความหนา 10 มม.
b. การวินิจฉัยแบบพกพา: เครื่องวัดน้ําตาลในเลือดมือถือใช้ PoP ในการประมวลผลข้อมูลอย่างรวดเร็วและเก็บผล
c.อุปกรณ์ที่สามารถฝังได้: ในขณะที่อุปกรณ์ฝังส่วนใหญ่ใช้บรรจุที่เล็กกว่า, อุปกรณ์ภายนอกบางอย่าง (เช่น ปั๊มอินซูลิน) ใช้ PoP เพื่อสมดุลขนาดและการทํางาน.

4. โทรคมนาคม: 5G & Beyond
เครือข่าย 5G ต้องการชิปที่รวดเร็วและคอมแพคต์

a.สถานีฐาน: สถานีฐาน 5G ใช้ PoP เพื่อจัดเรียงเครื่องประมวลผลสัญญาณพร้อมกับความจํา, จัดการการเชื่อมต่อหลายพันในหน่วยกลางแจ้งขนาดเล็ก
b.Routers & Modems: รูเตอร์ 5G ในบ้านใช้ PoP เพื่อประหยัดพื้นที่ โดยใส่โมเดม, CPU และ RAM ในอุปกรณ์ขนาดหนังสือ

ตารางด้านล่างสรุปการใช้งานในอุตสาหกรรมของ PoP:

ความ พัฒนา ล่าสุด ใน เทคโนโลยี PoP
PoP กําลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยถูกผลักดันโดยความต้องการสําหรับอุปกรณ์ที่เล็กและรวดเร็วยิ่งกว่า
1. 3D PoP: เต็มชั้นมากกว่าสองชั้น
PoP แบบดั้งเดิมมี 2 ชั้น (CPU + RAM) แต่ 3D PoP เพิ่มเพิ่มขึ้น

a. การสต็อปป์ที่ใช้พลังงาน TSV: ช่องผ่านซิลิคอน (TSVs) ผ่านชิปเพื่อเชื่อมต่อสามชั้นหรือมากกว่า (เช่น CPU + RAM + แมมมรี่แฟลช) โมดูล 3D PoP ของ Samsung สําหรับสมาร์ทโฟนสต็อป 3 ชั้นส่ง RAM ขนาด 12GB + แฟลช ขนาด 256GB ในพัสดุขนาด 15mm × 15mm.
b.Wafer-Level PoP (WLPoP): แทนที่จะค้อนชิปแต่ละชิป, วาฟเฟอร์ทั้งหมดถูกผูกเข้าด้วยกัน. วิธีนี้ลดต้นทุนและปรับปรุงการสอดคล้อง

2การเชื่อมโยงแบบไฮบริด: การเชื่อมโยงทองแดงกับทองแดง
ลูกผสมเหล็กถูกเปลี่ยนโดยการผสมผสานแบบไฮบริด (เชื่อมโยงทองแดงกับทองแดง) สําหรับผลงานที่สูงสุด:

a.วิธีการทํางาน: แพดทองแดงเล็ก ๆ บนแพคเกจด้านบนและด้านล่างถูกกดเข้าด้วยกัน, สร้างการเชื่อมต่อตรง, ความต้านทานต่ํา.
ข้อดี: การเชื่อมต่อต่อต่อมิลลิเมตร2 มากถึง 5 เท่ามากกว่าลูกผสม; ความช้าต่ํากว่า (1 ns VS 2 ns); การถ่ายทอดความร้อนที่ดีกว่า. ใช้ในชิปที่ก้าวหน้าเช่น AMD's MI300X GPU (สําหรับศูนย์ข้อมูล AI)

3- ผู้วางแผนที่ทันสมัย: แก้วและวัสดุอินทรีย์
เครื่องสับซ้อนซิลิคอนดีสําหรับการทํางาน แต่แพง

a.Glass Interposers: ราคาถูกกว่าซิลิคอน ทนความร้อนได้ดีขึ้น และเข้ากันได้กับแพเนลขนาดใหญ่.
b.ออร์แกนิค อินเตอร์โพเซอร์: มีความยืดหยุ่น น้ําหนักเบา และราคาถูก ใช้ในอุปกรณ์ผู้บริโภค เช่น นาฬิกาฉลาด ที่ความต้องการการทํางานต่ํากว่าศูนย์ข้อมูล

4. ออปติกส์ที่รวมกัน (CPO): การรวมชิปและออปติกส์
สําหรับศูนย์ข้อมูล CPO ผสมรวมองค์ประกอบออปติก (เช่น เลเซอร์, เครื่องตรวจจับ) กับ PoP stack:

a.วิธีการทํางาน: แพ็คเกจด้านบนรวมถึงส่วนประกอบทางออทติกที่ส่ง / รับข้อมูลผ่านไฟเบอร์ออทติก ขณะที่แพ็คเกจด้านล่างคือ CPU / GPU
ผลกําไร: การใช้พลังงานต่ํากว่าออตติกที่แยกกัน 50% ความกว้างแบนด์วิทมากกว่า 10 เท่า (100Gbps + ต่อช่องทาง) ใช้ในศูนย์ข้อมูลเมฆ (AWS, Google Cloud) เพื่อจัดการภาระงาน AI

5พีโอพีระดับแพเนล (PLPoP): การผลิตขนาดใหญ่
แพคเกจระดับแผ่นสร้างโมดูล PoP หลายร้อยชิ้นบนแผ่นขนาดใหญ่เดียว (เทียบกับแผ่นเดี่ยว):

a.ผลกําไร: ลดเวลาการผลิต 40% ลดค่าใช้จ่ายต่อโมดูล 20% เหมาะสําหรับอุปกรณ์ที่มีปริมาณสูง เช่นสมาร์ทโฟน
b.Challenge: แผ่นสามารถบิดระหว่างการแปรรูปวัสดุใหม่ (เช่น สับสราตอินทรีย์เสริม) แก้ปัญหานี้

FAQ
1. ความแตกต่างระหว่าง PoP และ 3D IC packaging คืออะไร?
PoP รวมแพคเกจที่ครบ (เช่น แพคเกจ CPU + แพคเกจ RAM) ขณะที่ 3D IC รวมชิปเปล่า (ไม่บรรจุ) โดยใช้ TSVs. PoP เป็นแบบจําลองมากขึ้น (ง่ายกว่าที่จะเปลี่ยนชิป)ขณะที่ 3D IC ขนาดเล็กและรวดเร็ว (ดีกว่าสําหรับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น GPU).

2. PoP stacks สามารถรับมือกับอุณหภูมิสูง (เช่นในรถยนต์) ได้หรือไม่
ใช่ PoP ระดับรถยนต์ใช้สับที่ทนความร้อน (เช่นเหล็กเหล็กหมึก) และวัสดุ (ENIG จบ) ที่รอดชีวิต -40 ° C ถึง 125 ° C. มันถูกทดสอบ 1000 + วงจรความร้อนเพื่อให้มั่นใจความน่าเชื่อถือ

3PoP เป็นเพียงสําหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก?
ขณะที่ PoP เป็นเรื่องปกติในสมาร์ทโฟน / เครื่องสวมใส่ แต่ยังใช้ในระบบขนาดใหญ่ เช่น สถานีฐาน 5G และเซอร์เวอร์ศูนย์ข้อมูลเหล่านี้ใช้โมดูล PoP ที่ใหญ่กว่า (20mm × 20mm +) กับ interposers เพื่อจัดการพลังงานสูง.

4เทคโนโลยี PoP ราคาเท่าไร เมื่อเทียบกับการบรรจุแบบดั้งเดิม?
PoP มีค่าใช้จ่ายต้น (อุปกรณ์, การทดสอบ) ที่สูงขึ้น 20~30% แต่การประหยัดในระยะยาว (PCB ที่เล็กกว่า, การซ่อมบํารุงน้อยกว่า) คัดลอกค่านี้PoP ราคาถูกกว่าบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิม.

5พีโอพีสามารถใช้กับชิป AI ได้หรือไม่?
ชิป AI อย่างแน่นอน (ตัวอย่างเช่น NVIDIA H100, AMD MI300) ใช้ตัวแปร PoP ที่มีความก้าวหน้า (มีตัวแทรกแซง) เพื่อค้อน GPU ด้วยความจํา HBM.

สรุป
เทคโนโลยี Package on Package (PoP) ได้กําหนดใหม่วิธีการที่เราสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย กลายเป็น "เล็กเกินไป" เป็น "เพียงพอ" สําหรับอุปกรณ์จากสมาร์ทโฟนไปยังสถานีฐาน 5GPoP แก้ปัญหาสองแบบของการลดขนาดและการทํางาน: มันลดพื้นที่ PCB 30% - 50% ลดความช้า 60% และลดการใช้พลังงาน 25%

ขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้า PoP เพียงจะดีขึ้น 3D stacking การเชื่อมโยงแบบไฮบริด และกระจกที่ก้าวเข้าขอบเขตของมันสําหรับอุตสาหกรรม เช่น ออโต้ (ADAS) และการดูแลสุขภาพ (เครื่องจอพกแต่ง), PoP ไม่เพียงแค่ความหรูหรา แต่เป็นความจําเป็นที่จะตอบสนองความต้องการขนาดและความน่าเชื่อถือที่เข้มงวด

สําหรับนักออกแบบและผู้ผลิตข้อความชัดเจน: PoP ไม่ใช่แค่แนวโน้มการบรรจุแพคเกจ แต่เป็นอนาคตของอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็นการสร้างสมาร์ทโฟนบาง หรือระบบรถยนต์ที่แข็งแรงหรือ GPU ศูนย์ข้อมูล, PoP ส่งผลกําไรพื้นที่, ผลงาน, และความยืดหยุ่นที่จําเป็นต้องอยู่ต่อการแข่งขันPoP จะยังคงอยู่ในแนวหน้าของนวัตกรรม.