Embalaje avanzado para IA

Henkel es un proveedor líder de materiales para semiconductores que se encuentra a la vanguardia de la revolución de la inteligencia artificial y la informática, y que impulsa los avances en el campo del encapsulado avanzado gracias a sus innovadoras formulaciones de adhesivos y encapsulantes. La Asociación de la Industria de Semiconductores de Singapur (SSIA) se reunió con el Dr. Kefan Ni, director de Ingeniería de Aplicaciones para la región de Asia-Pacífico del negocio de Electrónica de Henkel Adhesive Technologies, para analizar las tendencias en el desarrollo de encapsulados para IA, la visión de Henkel sobre la tecnología del futuro y los requisitos en materiales necesarios para ofrecer un rendimiento y una confiabilidad excepcionales.

KN: El impulso para intensificar la potencia de cómputo y el consecuente auge de la tecnología de IA es 100 % habilitado por la capacidad avanzada de semiconductores. La IA y la computación de alto rendimiento (HPC) requieren cálculos masivos de parámetros para la velocidad de transmisión, memoria expansiva y sofisticación computacional. La industria continúa desarrollando nodos de silicio cada vez más avanzados con características de transistores más pequeños y mayores densidades que son más rápidos y eficientes en el consumo de energía. Simultáneamente, el embalaje avanzado está proporcionando técnicas innovadoras de integración. Cumplir con los requisitos actuales de potencia de cálculo depende totalmente de los avances en el desarrollo de semiconductores.

KN: En los últimos años, la tecnología avanzada de embalaje ha sido fundamental para cumplir con los requisitos de rendimiento de la IA y la HPC. Esto es especialmente cierto en el caso de la plataforma de integración heterogénea, que permite un rendimiento de alta densidad, baja latencia y gran ancho de banda, al tiempo que ofrece economías de escala de alto rendimiento y una flexibilidad de diseño que ahorra tiempo. La tecnología actual de embalaje avanzado integra circuitos lógicos de nodos avanzados, memoria y sustratos en formatos compactos de embalaje 2.5D con interpositor para HPC e IA/5G. También estamos presenciando el surgimiento de la tecnología de apilamiento de circuitos integrados 3D sin protuberancias, que permite integrar aún más los chiplets de alta densidad y alcanzar la mayor densidad de interconexión de E/S a E/S en la distancia eléctrica más corta. Esto aumenta considerablemente el ancho de banda, reduce la latencia y mejora la eficiencia energética. Y, por supuesto, todo ello es posible gracias a las innovaciones en el embalaje avanzado.

KN: Aunque la tecnología de las GPU y el embalaje avanzado existen desde hace muchos años, han sido los recientes avances en la miniaturización de los semiconductores, las capacidades de procesamiento, la resolución, la innovación en materiales y las metodologías de diseño los que nos han impulsado hacia la era de la IA potente.

KN: Los módulos de IA y HPC en los centros de datos incorporan paquetes con troqueles de gran tamaño y carcasas de gran tamaño. Históricamente, estas dimensiones han planteado problemas de confiabilidad debido a las exigencias de disipación térmica y a su propensión a deformarse. Los materiales para el embalaje de semiconductores avanzados deben ofrecer formulaciones equilibradas que mitiguen estos problemas, a fin de garantizar la alta confiabilidad de estos dispositivos de alto valor y alto rendimiento.

KN: Ciertamente. Existen varias categorías de materiales para el embalaje avanzado que son fundamentales para la confiabilidad de los complejos diseños actuales. Entre ellos se incluyen encapsulantes de underfill, moldeo por compresión de líquidos, materiales de interfaz térmica y adhesivos para la fijación de tapas y refuerzos. Sus propiedades del material y requisitos de rendimiento son los siguientes:

KN: Desde luego, no creo que el crecimiento de la IA vaya a ralentizarse mucho, si es que lo hace, en los próximos cinco a diez años. Sin embargo, como la mayoría de las tecnologías disruptivas, habrá cambios incrementales en el mercado. Actualmente hay algunos actores dominantes, pero preveo que se incorporarán más competidores al sector, que se producirán nuevos avances en los procesos para reducir los costos de los módulos y que aparecerán nuevos materiales que harán posible gran parte de este progreso.

KN: La IA integrada en los dispositivos será una tendencia de gran importancia en el mercado. Ya lo estamos viendo con las principales marcas de PC y smartphones que anuncian dispositivos con IA, y tecnologías como XR y automotriz que también integran capacidades de IA. Los procesadores móviles que integran funcionalidad de IA están impulsando la evolución del embalaje avanzado en el área de procesadores. En este caso también se requerirán materiales como los underfills para nodos avanzados de silicio, aunque para paquetes y troqueles de menor tamaño.

KN: Henkel cuenta con una sólida base y ofrece soluciones avanzadas para la IA en la actualidad, en forma de underfills de última generación, underfills moldeados, moldeo por compresión de líquidos con capacidad para características finas y muy baja deformación, fijación de tapas y refuerzos, y estamos trabajando en una solución innovadora para los materiales de interfaz térmica (TIM). Nuestras plataformas en estas áreas son excepcionales, y continuamos innovando por delante de la curva para permitir los cambios incrementales que prevemos para la IA y otras aplicaciones avanzadas de embalaje.

Este artículo está adaptado de la edición de septiembre de 2024 de Voice Magazine de la Asociación de la Industria de Semiconductores de Singapur (SSIA).