ວິທີການປະສົມປະສານອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ

ອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກວິທີການປະສົມປະສານ

ການເຊື່ອມໂຍງຂອງໂຟໂຕນິກແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກ ເປັນບາດກ້າວທີ່ສຳຄັນໃນການປັບປຸງຄວາມສາມາດຂອງລະບົບປະມວນຜົນຂໍ້ມູນ, ເຮັດໃຫ້ອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນໄວຂຶ້ນ, ການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ຳລົງ ແລະ ການອອກແບບອຸປະກອນທີ່ກະທັດຮັດຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະ ເປີດໂອກາດໃໝ່ໆອັນໃຫຍ່ຫຼວງສຳລັບການອອກແບບລະບົບ. ວິທີການປະສົມປະສານໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດຄື: ການເຊື່ອມໂຍງແບບກ້ອນດຽວ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງຫຼາຍຊິບ.

ການເຊື່ອມໂຍງແບບກ້ອນດຽວ
ການເຊື່ອມໂຍງແບບ Monolithic ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜະລິດອົງປະກອບ photonic ແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກໃນຊັ້ນຮອງພື້ນດຽວກັນ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້ວັດສະດຸ ແລະ ຂະບວນການທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້. ວິທີການນີ້ສຸມໃສ່ການສ້າງການໂຕ້ຕອບທີ່ລຽບງ່າຍລະຫວ່າງແສງສະຫວ່າງ ແລະ ໄຟຟ້າພາຍໃນຊິບດຽວ.
ຂໍ້ດີ:
1. ຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍການເຊື່ອມຕໍ່: ການວາງໂຟຕອນ ແລະ ອົງປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກໃຫ້ຢູ່ໃກ້ກັນຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສັນຍານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເຊື່ອມຕໍ່ນອກຊິບ.
2, ປະສິດທິພາບທີ່ດີຂຶ້ນ: ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ແໜ້ນແຟ້ນກວ່າສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມໄວໃນການໂອນຂໍ້ມູນທີ່ໄວຂຶ້ນເນື່ອງຈາກເສັ້ນທາງສັນຍານທີ່ສັ້ນກວ່າ ແລະ ຄວາມໜ່ວງຊ້າທີ່ຫຼຸດລົງ.
3, ຂະໜາດນ້ອຍກວ່າ: ການເຊື່ອມໂຍງແບບກ້ອນດຽວຊ່ວຍໃຫ້ມີອຸປະກອນທີ່ມີຂະໜາດກະທັດຮັດສູງ, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດໂດຍສະເພາະສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ມີພື້ນທີ່ຈຳກັດ, ເຊັ່ນ: ສູນຂໍ້ມູນ ຫຼື ອຸປະກອນມືຖື.
4, ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານ: ກຳຈັດຄວາມຕ້ອງການສຳລັບການຫຸ້ມຫໍ່ແຍກຕ່າງຫາກ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ໄລຍະທາງໄກ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ສິ່ງທ້າທາຍ:
1) ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງວັດສະດຸ: ການຊອກຫາວັດສະດຸທີ່ຮອງຮັບທັງເອເລັກຕຣອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ ແລະ ໜ້າທີ່ໂຟໂຕນິກອາດເປັນສິ່ງທ້າທາຍ ເພາະວ່າພວກມັນມັກຈະຕ້ອງການຄຸນສົມບັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
2, ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງຂະບວນການ: ການປະສົມປະສານຂະບວນການຜະລິດທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໂຟຕອນໃສ່ຊັ້ນຮອງພື້ນດຽວກັນໂດຍບໍ່ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບຂອງອົງປະກອບໃດໜຶ່ງຫຼຸດລົງແມ່ນວຽກງານທີ່ສັບສົນ.
4, ການຜະລິດທີ່ສັບສົນ: ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໂຟໂຕໂນນິກເພີ່ມຄວາມສັບສົນ ແລະ ຕົ້ນທຶນຂອງການຜະລິດ.

ການເຊື່ອມໂຍງຫຼາຍຊິບ
ວິທີການນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍຂຶ້ນໃນການເລືອກວັດສະດຸ ແລະ ຂະບວນການສຳລັບແຕ່ລະໜ້າທີ່. ໃນການເຊື່ອມໂຍງນີ້, ອົງປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໂຟໂຕນິກມາຈາກຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນກໍ່ຖືກປະກອບເຂົ້າກັນ ແລະ ວາງໄວ້ໃນຊຸດ ຫຼື ຊັ້ນຮອງພື້ນຖານຮ່ວມກັນ (ຮູບທີ 1). ຕອນນີ້, ໃຫ້ພວກເຮົາລະບຸຮູບແບບການຜູກມັດລະຫວ່າງຊິບອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ. ການຜູກມັດໂດຍກົງ: ເຕັກນິກນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຕິດຕໍ່ທາງກາຍະພາບໂດຍກົງ ແລະ ການຜູກມັດຂອງສອງພື້ນຜິວຮາບພຽງ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະອຳນວຍຄວາມສະດວກໂດຍແຮງຜູກມັດໂມເລກຸນ, ຄວາມຮ້ອນ, ແລະ ຄວາມກົດດັນ. ມັນມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງຄວາມລຽບງ່າຍ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ການສູນເສຍທີ່ອາດຈະຕໍ່າຫຼາຍ, ແຕ່ຕ້ອງການພື້ນຜິວທີ່ຈັດລຽງ ແລະ ສະອາດຢ່າງແນ່ນອນ. ການຈັບຄູ່ເສັ້ນໄຍ/ຕາຂ່າຍ: ໃນໂຄງການນີ້, ເສັ້ນໄຍ ຫຼື ອາເຣເສັ້ນໄຍຖືກຈັດລຽງ ແລະ ຜູກມັດກັບຂອບ ຫຼື ພື້ນຜິວຂອງຊິບໂຟໂຕນິກ, ຊ່ວຍໃຫ້ແສງສະຫວ່າງສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າ ແລະ ອອກຈາກຊິບ. ຕາຂ່າຍຍັງສາມາດໃຊ້ສຳລັບການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງການສົ່ງແສງລະຫວ່າງຊິບໂຟໂຕນິກ ແລະ ເສັ້ນໄຍພາຍນອກ. ຮູຜ່ານຊິລິຄອນ (TSVs) ແລະ ຈຸນລະພາກ: ຮູຜ່ານຊິລິຄອນແມ່ນການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງຜ່ານຊັ້ນຮອງພື້ນຖານຊິລິຄອນ, ຊ່ວຍໃຫ້ຊິບສາມາດວາງຊ້ອນກັນໃນສາມມິຕິ. ເມື່ອລວມເຂົ້າກັບຈຸດຈຸນລະພາກນູນ, ພວກມັນຊ່ວຍໃຫ້ບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ທາງໄຟຟ້າລະຫວ່າງຊິບເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ຊິບໂຟໂຕນິກໃນການຕັ້ງຄ່າທີ່ວາງຊ້ອນກັນ, ເໝາະສຳລັບການເຊື່ອມໂຍງທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງ. ຊັ້ນຕົວກາງທາງແສງ: ຊັ້ນຕົວກາງທາງແສງແມ່ນຊັ້ນຮອງພື້ນແຍກຕ່າງຫາກທີ່ມີທໍ່ນຳທາງແສງທີ່ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວກາງສຳລັບການສົ່ງສັນຍານທາງແສງລະຫວ່າງຊິບ. ມັນຊ່ວຍໃຫ້ການຈັດລຽງທີ່ຊັດເຈນ, ແລະ ເພີ່ມເຕີມແບບ passive.ອົງປະກອບທາງແສງສາມາດປະສົມປະສານເພື່ອເພີ່ມຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການເຊື່ອມຕໍ່. ການເຊື່ອມຕໍ່ແບບປະສົມ: ເທັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ກ້າວໜ້ານີ້ລວມເອົາການເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງ ແລະ ເທັກໂນໂລຢີ micro-bump ເພື່ອບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງລະຫວ່າງຊິບ ແລະ ອິນເຕີເຟດ optical ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ. ມັນມີຄວາມໝາຍໂດຍສະເພາະສຳລັບການເຊື່ອມໂຍງ optoelectronic ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ການເຊື່ອມຕໍ່ແບບ solder bump: ຄ້າຍຄືກັບການເຊື່ອມຕໍ່ flip chip, solder bumps ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນສະພາບການຂອງການເຊື່ອມໂຍງ optoelectronic, ຕ້ອງເອົາໃຈໃສ່ເປັນພິເສດຕໍ່ການຫຼີກລ່ຽງຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ອົງປະກອບ photonic ທີ່ເກີດຈາກຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຮັກສາການຈັດລຽງ optical.

ຮູບທີ 1:: ແຜນການຜູກມັດຊິບຕໍ່ຊິບຂອງອີເລັກຕຣອນ/ໂຟຕອນ

ຜົນປະໂຫຍດຂອງວິທີການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ: ໃນຂະນະທີ່ໂລກ CMOS ສືບຕໍ່ຕິດຕາມການປັບປຸງໃນກົດໝາຍຂອງ Moore, ມັນຈະເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະປັບຕົວ CMOS ຫຼື Bi-CMOS ແຕ່ລະລຸ້ນໃສ່ຊິບໂຟໂຕນິກຊິລິໂຄນລາຄາຖືກໄດ້ຢ່າງວ່ອງໄວ, ໂດຍໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກຂະບວນການທີ່ດີທີ່ສຸດໃນໂຟໂຕນິກ ແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກ. ເນື່ອງຈາກວ່າໂຟໂຕນິກໂດຍທົ່ວໄປບໍ່ຕ້ອງການການຜະລິດໂຄງສ້າງຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍ (ຂະໜາດຫຼັກປະມານ 100 ນາໂນແມັດແມ່ນປົກກະຕິ) ແລະ ອຸປະກອນມີຂະໜາດໃຫຍ່ເມື່ອທຽບກັບທຣານຊິດເຕີ, ການພິຈາລະນາດ້ານເສດຖະກິດຈະມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຊຸກຍູ້ໃຫ້ອຸປະກອນໂຟໂຕນິກຖືກຜະລິດໃນຂະບວນການແຍກຕ່າງຫາກ, ແຍກອອກຈາກເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ກ້າວໜ້າໃດໆທີ່ຕ້ອງການສຳລັບຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ.
ຂໍ້ດີ:
1, ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ: ວັດສະດຸ ແລະ ຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນອິດສະຫຼະເພື່ອໃຫ້ບັນລຸປະສິດທິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງອົງປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໂຟໂຕນິກ.
2, ຄວາມສົມບູນຂອງຂະບວນການ: ການນໍາໃຊ້ຂະບວນການຜະລິດທີ່ສົມບູນສໍາລັບແຕ່ລະອົງປະກອບສາມາດເຮັດໃຫ້ການຜະລິດງ່າຍຂຶ້ນ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນ.
3, ການຍົກລະດັບ ແລະ ການບຳລຸງຮັກສາງ່າຍຂຶ້ນ: ການແຍກອົງປະກອບຕ່າງໆຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດທົດແທນ ຫຼື ຍົກລະດັບອົງປະກອບແຕ່ລະອັນໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ລະບົບທັງໝົດ.
ສິ່ງທ້າທາຍ:
1, ການສູນເສຍການເຊື່ອມຕໍ່: ການເຊື່ອມຕໍ່ນອກຊິບເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍສັນຍານເພີ່ມເຕີມ ແລະ ອາດຈະຕ້ອງການຂັ້ນຕອນການຈັດລຽນທີ່ສັບສົນ.
2, ຄວາມສັບສົນ ແລະ ຂະໜາດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ: ອົງປະກອບສ່ວນບຸກຄົນຕ້ອງການການຫຸ້ມຫໍ່ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ເພີ່ມເຕີມ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ມີຂະໜາດໃຫຍ່ຂຶ້ນ ແລະ ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂຶ້ນ.
3, ການໃຊ້ພະລັງງານສູງຂຶ້ນ: ເສັ້ນທາງສັນຍານທີ່ຍາວກວ່າ ແລະ ການຫຸ້ມຫໍ່ເພີ່ມເຕີມອາດຈະເພີ່ມຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານເມື່ອທຽບກັບການເຊື່ອມໂຍງແບບ monolithic.
ສະຫຼຸບ:
ການເລືອກລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂຍງແບບ monolithic ແລະ multi-chip ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງແອັບພລິເຄຊັນ, ລວມທັງເປົ້າໝາຍດ້ານປະສິດທິພາບ, ຂໍ້ຈຳກັດດ້ານຂະໜາດ, ການພິຈາລະນາດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະ ຄວາມເປັນผู้ใหญ่ຂອງເຕັກໂນໂລຢີ. ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມສັບສົນໃນການຜະລິດ, ການເຊື່ອມໂຍງແບບ monolithic ແມ່ນມີປະໂຫຍດສຳລັບແອັບພລິເຄຊັນທີ່ຕ້ອງການການຫຍໍ້ຂະໜາດທີ່ສຸດ, ການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ຳ, ແລະ ການສົ່ງຂໍ້ມູນຄວາມໄວສູງ. ແທນທີ່ຈະ, ການເຊື່ອມໂຍງແບບ multi-chip ສະເໜີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການອອກແບບທີ່ດີກວ່າ ແລະ ນຳໃຊ້ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດທີ່ມີຢູ່, ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມກັບແອັບພລິເຄຊັນທີ່ປັດໄຈເຫຼົ່ານີ້ມີນ້ຳໜັກຫຼາຍກວ່າຜົນປະໂຫຍດຂອງການເຊື່ອມໂຍງທີ່ແໜ້ນແຟ້ນກວ່າ. ໃນຂະນະທີ່ການຄົ້ນຄວ້າກ້າວໜ້າ, ວິທີການປະສົມທີ່ລວມເອົາອົງປະກອບຂອງທັງສອງຍຸດທະສາດຍັງຖືກຄົ້ນຄວ້າເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບແຕ່ລະວິທີການ.