先进计算与AI创新解决方案

科技   2024-12-10 00:01   广东  


先进计算与AI创新解决方案


前言:

杜邦设计并制造满足人工智能芯片封装和电路板的复杂性能需求的产品。推动未来创新,探索无限可能。



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先进计算与人工智能


我们正在使先进计算成为可能。


先进计算正在重塑我们的生活,杜邦的解决方案在人工智能方面实现了关键创新,包括芯片的制造、封装与装配。凭借全面的产品组合,杜邦在半导体材料、先进互连和热管理方面构筑了强大的实力,在先进计算与人工智能领域实现了突破。


我们的团队可以为先进逻辑和存储芯片的设计、先进封装、IC 载板、PCB 及装配提供全面的解决方案。杜邦致力于通过创新材料改变先进计算技术的格局,以满足新兴需求,并帮助我们的客户在当前与未来取得成功。




2

先进互连的强大实力


在芯片封装与人工智能电路板领域,设计挑战无所不在,从在狭小的空间内安装高功率组件并进行互连,到生产多层印制板、堆叠芯片,再到实现细线化设计。


为确保芯片封装和人工智能电路板的信号完整性、热稳定性、机械可靠性和高性能,设计团队和制造商需要整体解决方案。凭借先进互连和热管理这两项强大产品组合,杜邦研发制造的产品具备卓越的质量和可靠性,能满足人工智能芯片封装和电路板的复杂性能需求,推动未来创新。





01、电磁干扰屏蔽


Laird™ 吸波材料、板级屏蔽罩、垫片

Laird™ CoolZorb™界面填充材料


人工智能解决方案要求高数据传输速率(每秒800吉比特及以上),以提升系统功能。然而,尽管提高数据传输速率能带来性能的增强,却也可能引发高频电磁波并增加电磁干扰(EMI)。电磁干扰会显著降低人工智能系统的整体性能,并可能导致关键组件(如GPU和处理器)出现故障。


杜邦的Laird™吸波材料、板级屏蔽罩和垫片,可有效抑制各种应用中和各个频段的EMI。这些解决方案可布置在芯片上方或腔体内,阻挡通过辐射进入芯片或由芯片辐射出的杂散信号。


重要的是,由于EMI解决方案旨在封闭辐射元件并限制能量散发,因此也会产生负面效果,即阻碍热量流动,进而带来导散热挑战。Laird™ CoolZorb™界面填充材料是一种复合型吸波和导热界面材料,能够在减少EMI杂讯的同时提供散热通道。这种二合一解决方案非常适合人工智能应用,因为热量和电磁干扰都可能导致严重的性能问题。




02、组件和组装材料

行业领先的导热解决方案:最大限度地降低热阻,为性能和可靠性提供充分保障-Laird™品牌组件和组装系列产品


人工智能系统及其庞大的数据集、机器学习算法和计算硬件的高速发展带来了重大机遇,同时也带来了巨大的挑战。这些系统能够处理海量数据并以闪电般的速度执行复杂计算。因此,这些芯片消耗的电力远远超过之前的处理器。这些增加的功率级别会产生大量的热量。新型创新导热界面材料是供应更有效、更高效且适于在更低温度下运行的人工智能芯片的关键。


杜邦的Laird™品牌系列产品提供行业领先的导热解决方案,可最大限度地降低热阻,为性能和可靠性提供充分保障。例如,TPCM™ 7000导热相变材料具有7.5 W/mK的热导率,热阻极低。重要的是,它能够在更大的温度范围内,在形变、热膨胀系数(CTE)不匹配和非共面组装表面之间提供长期可靠的热传导。 莱尔德热解决方案还可在PCB的多个位置使用,以传导各种组件产生的热量Tflex™ SF10 是一款柔软、低渗透的的无硅导热界面材料,具有10 W/mK的热导率,能在不对组件造成过大压力的情况下传导热量。此外,Tgel™ 600 是一种多功能导热材料,可用以替代导热凝胶和相变材料。Tgel™ 600具备出色的稳定性,适用于较大的固定间隙。此外,它还具备超低的热阻,适用于小间隙恒压应用。Tgel™ 600可为整个人工智能系统提供全面的热传导解决方案。


莱尔德热解决方案旨在填充缝隙和微小的不规则表面。在高带宽内存条等组件中,莱尔德热管理解决方案可填充堆叠内存条之间的缝隙,使芯片制造商能够将内存布置在更靠近主电源的位置。 




03、先进封装技术

可实现芯片3D堆栈的先进封装技术


为实现人工智能解决方案,制造商必须采用先进封装技术,将高性能组件装入紧凑的空间中。此类先进的封装技术支持密集的互连连接和低延迟的高速数据传输速率。重要的是,此类封装技术可实现芯片的3D堆栈,制造出高带宽存储芯片,这对于人工智能解决方案的成功落地至关重要。


然而,对于此类封装设计,需确保从印刷电路板到铜再分布层到封装中介层顶部CPU/GPUHBM的高精度和可靠连接。由于存在多个紧密封装层和组件(从嵌入式芯片到硅中介层到ASIC芯片),因此可能出现多个故障点。如果无法确保均匀性和精度,连接完整性可能会受到影响,导致性能下降,甚至出现系统故障。


杜邦提供了可确保AI芯片先进封装技术可靠性能和连接性能的解决方案。解决方案包括:


  • 铜再分布层(Intervia™ 电镀铜)。

  • 先进光可成像电介质(Cyclotene™ 电子树脂)。

  • 玻璃芯基板和混合基板电介质(Cyclotene™ 电子树脂)。

  • 金属层(Intervia™ 电镀铜、Nikal™ 电镀镍、Solderon™ 电镀纯锡和锡银凸块)。

  • 硅通孔(Interlink™ 填充铜)。

  • 封装和填充3D堆栈芯片(Cyclotene™ 电子树脂)。

  • 铜柱凸块(Intervia™ 电镀铜)。

  • 射频前端模块和集成无源器件(Cyclotene™ 电子树脂)。


杜邦公司的解决方案可确保先进封装技术连接的一致性和性能的可靠性。



04、连接器

支持低接触电阻镀银和镀金工艺连接器系列产品:(Silveron™ GT-210、Nickel Gleam™、Pallamet™ 600、Solderon™ ST-400)


在满足人工智能的超大数据需求方面,连接器发挥着至关重要的作用。设计工程师必须将人工智能电路板连接到子卡、附加电路板、背板连接器和服务器机架内的其他设备上。机架级的互连增强了处理能力、内存和存储性能;与传统架构相比,延迟时间也更低。然而,大数据处理需求向连接材料提出了更高的性能要求。


人工智能电路板上的连接器必须具备多个引脚,以满足当前先进应用的速度和数据传输要求。此外,设计工程师必须确保连接器具有良好的信号完整性、可靠性能、耐腐蚀性和热稳定性。


杜邦的低接触电阻镀银和镀金工艺支持连接器的信号完整性。SilveronGT-210特强耐磨银镀层导电性高、摩擦系数低,可用于开发多引脚连接器。Nickel Gleam™镀镍产品Pallamet™ 600钯镍合金,具有高耐腐蚀性和热稳定性。SolderonST-400高速纯锡工艺能有效减少锡须的产生,为连接器提供稳定且可靠的焊点。此外,对于连接器塑料外壳的金属化和抑制电磁干扰,杜邦也提供了相应的解决方案。




05、IC 载板

行业领先的导热解决方案IC 载板制造全套解决方案:杜邦™ Circuposit™ 化学铜、杜邦™ Microfill™ 酸性电镀填孔、Riston®干膜光阻


人工智能不断飙升的数据速率和更高的处理速度会产生过多的热量,极大地影响其可靠性。然而,更高的传输速率和速度对于实现强大的人工智能应用至关重要,因此需要在印制电路板上增加更多层。IC载板可为人工智能芯片提供支持和保护,帮助散热并集成多层,从而实现更为复杂的强大设计。


杜邦先进IC 载板材料,可确保制造商人工智能电路板的可靠性。为适配人工智能的附加功能,此类电路板需采用更大的芯片、附加层、更多的电气连接、更精细的线路和铜柱凸块,所有此类部件均封装在一个空间内,以节省空间。


杜邦产品针对IC 载板制造提供了全套解决方案。采用杜邦™ Circuposit™ 化学铜,可提高附着力,使界面更为平滑,确保铜线路和介电材料之间的优异结合力。杜邦™ Microfill™ 酸性电镀填孔可提供强大的通孔填充性能和热性能,确保电沉积铜的图形电镀均匀性。Riston®干膜光阻已成为高产量、高生产率、成像应用方面的行业标准,包括细线路、电镀和蚀刻应用以及激光直接曝光成像。



06、引线框架封装

引线框架封装全新的解决方案:Solderon™ ST-400高速镀锡、Eagle™ 电镀光阻,Riston®干膜光阻Circubond™ 180


引线框架封装芯片在人工智能电路板的可操作性中起着至关重要的作用,通过它可以实现电源控制、温度调解等功能。随着可用空间的缩小和性能需求的上升,引线框架封芯片必须能够可靠运行以实现整体功能。


封装密度的增加,通常意味着更短的引脚间距;即使轻微的锡须,也可能引发潜在的风险。此外,设计工程师必须确保引线框架与其封装包(环氧模塑料)之间具有良好的结合力。两者之间的分层会导致芯片性能下降,甚至失效。


杜邦采用全新的解决方案应对上述挑战,包括其低锡须镀锡工艺(Solderon™ ST-400高速镀锡)可实现细间距设计的蚀刻掩蔽技术(Eagle™ 电镀光阻,Riston®干膜光阻)。此外,粗化铜(Circubond™ 180)、粗化银、粗化镍等技术,可以有效提升引线框架和环氧模塑料之间的结合力。



07、被动元件

确保人工智能电路板上被动元件的可靠性解决方案:Solderon™ LG + LV高可靠性镀锡、Nikal™ BF-100电镀镍药水


人工智能电路板上的被动元件具有稳定电源、缓冲能量和控制电压等功能,在确保芯片性能一致性方面发挥着关键作用。设计工程师将部件密集地封装在靠近芯片的位置以提高其性能,但是锡须和空洞的风险也随之上升,这可能会引起短路且降低被动元件的可靠性。


杜邦采用全新的解决方案应对上述挑战,能够确保人工智能电路板上被动元件的可靠性。SolderonLG + LV高可靠性镀锡,最大限度地减少可能出现锡须和空洞的风险。此外,NikalBF-100电镀镍药水不含硼酸、镀层结晶细致,是一种性能优异且可靠的阻挡层。此类先进配方可帮助设计工程师提升高功率人工智能电路板上被动元件的连接可靠性。




08、刚性电路板

降低刚性电路板制造难度的解决方案:杜邦™ Copper Gleam™ PPR-III酸性电镀铜设计、杜邦™ Circuposit™ 880 化学铜工艺


作为人工智能芯片的基础,刚性电路板具有重要的结构作用。可容纳相关电路连接,确保芯片的运行可靠性。为提高人工智能的计算能力,印刷电路板的设计需要更多层,也变得更厚,以容纳电路连接电路板上的所有部件,这极大地增加了刚性电路板的制造难度。


首先,制造商必须在电路板上设计孔距较小的通孔,增加电路板功能。利用较小的通孔和较厚的电路板确保连接的均匀性和可靠性,存在较大挑战。杜邦的脉冲电镀技术可确保通孔铜厚度均匀,并同时维持铜厚均匀性有利于细间距的线路设计。杜邦™ Copper Gleam™ PPR-III酸性电镀铜设计用于高多层板。具备出色的分布力,确保均匀沉积,以满足细线路和高可靠性要求。


此外,多层刚性电路板的各层由具备不同相关特性的材料组成。例如,为了优化产品导电性,各铜层可具有不同厚度和性能。不同的压合材料层,有助于提高高频和高温应用场景中的相关性能。印刷电路板各层采用不同材料制作,具备独特的热膨胀率,这可能会造成在高温条件下出现分层现象。采用杜邦™ Circuposit™ 880 化学铜工艺,可得到细致且均匀的沉积层,从而提高其在苛刻应用场景中的附着力,例如人工智能。


【END】



文章来源:莱尔德高性能材料

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