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Besser als Glasfaser: Intel stellt Glassubstrate für Chip-Packages vor

Mit einem Kern aus Glas will Intel riesige Chip-Packages bauen – und so etwa GPUs und KI-Beschleunigern mehr HBM-Module spendieren.

Artikel veröffentlicht am , Johannes Hiltscher
Die Glassubstrate werden auf großen Platten gefertigt - und machen beeindruckend große Chip-Packages möglich. (Bild: Intel)

Neben der Halbleiterfertigung wird bei Chips das sogenannte Package immer wichtiger: Die einzelnen Silizium-Dies müssen elektrisch untereinander sowie mit weiteren Bauteilen verbunden, Kontakte aufs Mainboard geführt werden. Die bisherigen Ansätze des sogenannten Advanced Packaging werden zunehmend zur Einschränkung: Die Größe von Silizium-Interposern und klassischen Platinen sind begrenzt. Bei letzteren will Intel künftig den Kern aus Glasfasern und Epoxidharz durch massives Glas tauschen.

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Das hat eine Reihe von Vorteilen: Es lassen sich problemlos Lichtleiter für optische Schnittstellen ins Package einbauen, Glas dehnt sich außerdem durch Hitze deutlich weniger aus. Das mag nebensächlich klingen, ist aber ausschlaggebend dafür, wie eng sich Leiter und Durchkontaktierungen packen lassen – und wie groß ein Chip-Package sein kann, ohne instabil zu werden. Die geringe Dielektrizitätskonstante des Glaskerns soll zudem höhere Datenraten bei elektrischen Verbindungen ermöglichen.

Auch die erreichbaren Abstände zwischen den Kontakten der Dies werden kleiner: Mit Glassubstraten erreicht Intel 36 μm, für die bislang Embedded Multi-Die Bridge (EMIB) genannte Silizium-Chips erforderlich waren. Das bedeutet: Die einzelnen Dies lassen sich mit höherer Bandbreite verbinden.

Packages werden noch größer

Die höhere Stabilität soll deutlich größere Ensembles von Chiplets möglich machen: Der Die Complex, also die von den Chiplets belegte Fläche, soll verdoppelt werden auf die achtfache Maskengröße (Reticle Limit). Bei EUV-Belichtung liegt die bei 858 mm2, das gesamte Package soll bis zu 240 x 240 mm messen können. Auf jeder Seite des Kerns kann ein dreilagiges Redistribution-Layer aufgebracht werden – die Platinen haben also bis zu sechs Leiterebenen.

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Klassische Platinenfertigung mit Reinraumanforderungen: Moderne Substrate sind High Tech. (Bild: Intel) [1/4]

Gefertigt werden die Substrate auf großen Platten. (Bild: Intel) [2/4]

Durch die aufgebrachten Redistribution Layer ist der Glaskern nicht mehr zu sehen. (Bild: Intel) [3/4]

Der Prototyp ist noch winzig, bald will Intel riesige Packages mit Glaskern bauen. (Bild: Intel) [4/4]

Fertigen kann Intel die Substrate mit Glaskern bislang nur im Werk in Chandler, Arizona. Sie sollen zunächst im Hochleistungssegment bei GPUs und KI-Beschleunigern eingesetzt werden. Der Prototyp ist allerdings deutlich kleiner.