Innovation 2023 einzigartige Glassubstrate für leistungsstärkere Computer

Intel hat am 18. September 2023 die Einführung eines der ersten Glassubstrate in der Branche für das kommende Advanced Packaging der nächsten Generation bekannt gegeben, dass für die zweite Hälfte dieses Jahrzehnts geplant ist. Diese wegweisende Innovation wird die Skalierbarkeit von Transistoren in Gehäusen erheblich verbessern und das Mooresche Gesetz vorantreiben, um die Entwicklung datenzentrierter Anwendungen zu unterstützen. Glassubstrate tragen dazu bei, die Beschränkungen organischer Materialien zu überwinden, indem sie die für künftige Rechenzentren und KI-Produkte erforderlichen Designregeln um eine Größenordnung verbessern.
A photo shows glass substrate test units at Intel's Assembly and Test Technology Development factories in Chandler, Arizona, in July 2023. Intel’s advanced packaging technologies come to life at the company's Assembly and Test Technology Development factories. (Credit: Intel Corporation)
A photo shows glass substrate test units at Intel's Assembly and Test Technology Development factories in Chandler, Arizona, in July 2023. Intel’s advanced packaging technologies come to life at the company's Assembly and Test Technology Development factories. (Credit: Intel Corporation)

“After a decade of research, Intel has achieved industry-leading glass substrates for advanced packaging. We look forward to delivering these cutting-edge technologies that will benefit our key players and foundry customers for decades to come.”

Glas als Schlüssel zur Leistungssteigerung

Die Bedeutung dieser Entwicklung liegt darin, dass Glas im Vergleich zu den heutigen organischen Substraten besondere Eigenschaften aufweist. Dazu gehören eine extrem geringe Oberflächenunebenheit sowie eine verbesserte thermische und mechanische Stabilität. Diese Eigenschaften führen zu einer erheblich höheren Verbindungsdichte auf einem Substrat. Diese Vorteile eröffnen Chip-Architekten die Möglichkeit, hochdichte und leistungsstarke Chip-Pakete für datenintensive Anwendungen wie künstliche Intelligenz (KI) zu entwickeln. Intel arbeitet zielstrebig daran, in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts umfassende Glassubstratlösungen auf den Markt zu bringen, die der Branche ermöglichen, dass Mooresche Gesetz über das Jahr 2030 hinaus weiter voranzutreiben.

Glassubstrate als Schlüssel zur Überwindung der Transistorskalierungsgrenzen in der Halbleiterindustrie

Es ist wahrscheinlich, dass bis zum Ende dieses Jahrzehnts die Halbleiterindustrie an die Grenzen der Transistorskalierung auf Siliziumsubstraten mit organischen Materialien stoßen wird. Diese organischen Materialien weisen einen höheren Energieverbrauch auf und sind durch Einschränkungen wie Schrumpfung und Verformung gekennzeichnet. Die Skalierung ist jedoch von entscheidender Bedeutung für den Fortschritt und die Entwicklung der Halbleiterindustrie. In diesem Kontext stellen Glassubstrate einen praktikablen und wesentlichen nächsten Schritt für die nächste Generation von Halbleitern dar.

Glassubstrate als Treiber für die Leistungssteigerung und Effizienz in der Ära der heterogenen Chiplets

Mit der steigenden Nachfrage nach leistungsstärkeren Computern und dem Eintritt der Halbleiterindustrie in das Zeitalter der Heterogenität, in dem mehrere “Chiplets” in einem Gehäuse verwendet werden, werden Verbesserungen in der Signalübertragungsgeschwindigkeit, der Leistungsabgabe, den Designregeln und der Stabilität der Gehäusesubstrate von entscheidender Bedeutung. Glassubstrate zeichnen sich durch herausragende mechanische, physikalische und optische Eigenschaften aus, die es ermöglichen, eine größere Anzahl von Transistoren in einem Gehäuse zu integrieren. Dies wiederum unterstützt eine verbesserte Skalierung und die Montage größerer Chiplet-Komplexe (auch als “System-in-Package” bezeichnet), im Vergleich zu den derzeit verwendeten organischen Substraten. Chiparchitekten erhalten somit die Möglichkeit, mehr Kacheln – auch als Chiplets bekannt – auf einer kleineren Fläche innerhalb eines Gehäuses unterzubringen. Dies ermöglicht Leistungssteigerungen, eine höhere Dichte, größere Flexibilität und niedrigere Gesamtkosten bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch.
An Intel engineer holds a test glass core substrate panel at Intel's Assembly and Test Technology Development factories in Chandler, Arizona, in July 2023. Intel’s advanced packaging technologies come to life at the company's Assembly and Test Technology Development factories. (Credit: Intel Corporation)
An Intel engineer holds a test glass core substrate panel at Intel's Assembly and Test Technology Development factories in Chandler, Arizona, in July 2023. Intel’s advanced packaging technologies come to life at the company's Assembly and Test Technology Development factories. (Credit: Intel Corporation)

Gezielte Einführung von Glassubstraten

Mit der steigenden Nachfrage nach leistungsstärkeren Computern und dem Eintritt der Halbleiterindustrie in das Zeitalter der Heterogenität, in dem mehrere “Chiplets” in einem Gehäuse verwendet werden, werden Verbesserungen in der Signalübertragungsgeschwindigkeit, der Leistungsabgabe, den Designregeln und der Stabilität der Gehäusesubstrate von entscheidender Bedeutung. Glassubstrate zeichnen sich durch herausragende mechanische, physikalische und optische Eigenschaften aus, die es ermöglichen, eine größere Anzahl von Transistoren in einem Gehäuse zu integrieren. Dies wiederum unterstützt eine verbesserte Skalierung und die Montage größerer Chiplet-Komplexe (auch als “System-in-Package” bezeichnet), im Vergleich zu den derzeit verwendeten organischen Substraten. Chiparchitekten erhalten somit die Möglichkeit, mehr Kacheln – auch als Chiplets bekannt – auf einer kleineren Fläche innerhalb eines Gehäuses unterzubringen. Dies ermöglicht Leistungssteigerungen, eine höhere Dichte, größere Flexibilität und niedrigere Gesamtkosten bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch.

Höhere Temperaturen, weniger Musterverzerrungen und präzise Verbindungsausrichtung

Die Glassubstrate sind in der Lage, höhere Temperaturen zu verkraften, weisen um 50 % weniger Musterverzerrungen auf, weisen eine äußerst geringe Oberflächenunebenheit auf, was die Tiefenschärfe bei der Lithografie verbessert, und bieten die notwendige Dimensionsstabilität für eine äußerst präzise Schicht-über-Schicht-Verbindungsausrichtung. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften ermöglichen Glassubstrate eine Steigerung der Verbindungsdichte um das Zehnfache. Zudem erlauben die verbesserten mechanischen Eigenschaften von Glas die Herstellung ultragroßer Gehäuse mit äußerst hoher Komponentenbestückungsrate.

Intels langjährige Expertise bei Glassubstraten und Gehäusetechnologien

Intel hat seit über einem Jahrzehnt intensiv die Zuverlässigkeit von Glassubstraten als Alternative zu organischen Substraten erforscht und bewertet. Das Unternehmen verfügt über eine langjährige Historie in der Entwicklung von Gehäusen der nächsten Generation. Bereits in den 1990er Jahren führte Intel den Übergang von keramischen zu organischen Gehäusen an, war Vorreiter bei halogen- und bleifreien Gehäusen und spielte eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung fortschrittlicher Embedded-Die-Packaging-Technologien sowie bei der Einführung der ersten aktiven 3D-Stacking-Technologien in der Branche. Als Folge davon konnte Intel ein umfassendes Ökosystem rund um diese Technologien aufbauen, das von Ausrüstungs-, Chemie- und Materiallieferanten bis hin zu Herstellern von Substraten reicht.

Intel Zukunftsvisionen

Diese bahnbrechenden Glassubstrate für fortschrittliche Packaging, die auf den jüngsten Fortschritten bei PowerVia und RibbonFET aufbauen, zeigen Intels Innovationsgeist und Vision für die kommende Ära der Datenverarbeitung, die weit über den Intel 18A-Prozessknoten hinausgeht. Intel verfolgt das ehrgeizige Ziel, bis zum Jahr 2030 1 Billion Transistoren in einem Gehäuse zu realisieren, und die fortlaufenden Innovationen im Bereich des Advanced Packaging, einschließlich der Verwendung von Glassubstraten, werden dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen.

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