14/12/2005

 Chapitre XV fabrication: Découpage des dies, assemblages et packaging


 

Chapitre XV fabrication : Découpage des dies, assemblages et packaging
 
J’ai regroupé dans le même chapitre ces trois opérations le découpage du wafer, l’assemblage et le packaging qui constitue l’ensemble final de la réalisation du processeur.

 

 

PHASE DE DÉCOUPAGE

 

Le découpage des puces électroniques ou dies intervient une fois que les premiers tests effectués ont été validés et que les erreurs éventuelles des mémoires caches ont été éliminées. Une pièce spéciale est prévue afin de faciliter cette opération. Cette découpe devra impérativement tenir compte de l’équipement employé, car la taille de la zone de découpe variera d’après l’équipement de découpe, mais aussi d’après les matériaux utilisés lors des différentes phases de conception du processeur, étant donné que leur solidité est variable.

 

Voici un exemple simple : On décide d'adjoindre de nouveaux matériaux plus résistant afin d’augmenter de 20% la vitesse des processeurs. Si l’on tient pas compte du facteur de solidité lors de la conception de ces processeurs qui est très variable, on court droit a la catastrophe et environ 80% des processeurs lors de la phase de découpage seront détruit. C’est pour cette raison que l’on adapte l’équipement de découpe par rapport à la dureté des matériaux utilisé lors de la conception des processeurs.

 

Petite parenthèse :

Ceci ! Démontre bien la complexité technologique des choix de fabrication, et que les erreurs de ces choix peuvent entraîner de graves conséquences concernant le lancement d’un nouveau processeur comme des retards sur la mise sur le marché, mais le plus grave seront certainement les pertes financières conséquentes imputées à la société.

 

PHASE D’ASSEMBLAGE

 

Une fois les puces découpées et les défectueuses isolées, elles sont maintenant prêtes à être assemblées. Le but très précis de cette opération consiste à relier un certain nombre de connexions de la puce pour lui permettre de communiquer avec l’extérieur. Peut être que cela va en faire sourire plus d’un, mais pour assembler cette puce on va utiliser une colle. Cette colle peut être un adhésif époxyde ou un lien eutectique de silicium métal c'est-à-dire par un mélange des substances sans atteindre leur point de fusion. Pour procéder on utilise deux technologies dont la plus répandue était le WIRE BOND. Pourquoi je dis « était » parce depuis sa sortie les processeurs ont tellement évolués qu’elle est a été pratiquement abandonnée et remplacée par la seconde le Flip Chip.

 

LE WIRE BOND : Chaque point de contact du die (puce) sera relié aux pattes (pins) externes du package final par des fils d’or ou d’aluminium d’approximativement 0,001 pouces (ce qui correspond à 25,4 microns). On implante ces fils par le biais d’un système qui va placer l’extrémité du fil sur la zone et ensuite on applique une vibration ultrasonique qui a pour effet de le souder au die. Le dos du package sera ultérieurement soudé sur l’armature, le tout étant scellé par un composé plastique. Il est a noter que ces connexions se font généralement sur la périphérie de la puce, mais aussi parfois sur toute la surface ce qui rend la tache encore plus complexe.

 

Pour voir une photo d’une machine Wire Bond, Cliquez ! sur ce lien :

http://mecheng1.uwaterloo.ca/~nzhou/image/IMGP0260-1.JPG

Image 3D montrant une soudure d’un fils d’or au point de contact du die vers la patte externe :

http://infografico.ch/images_ind/Esec_WireBond_hires.jpg

 

LE FLIP CHIP : la seconde technique d’assemblage utilisée de nos jours est bien plus performante. Elle consiste à placer le die à l’envers et de connecter directement les points à relier sur une couche dotée de points de contacts (petites billes) correspondant à ceux du die. Du coté châssis, les points sont reliés aux pattes du package par des ponts. Le die est ensuite recouvert de résine afin de le rendre statique.

 

Pour voir une photo d’une machine Flip Chip, CLIQUEZ ! sur ce lien :

http://www.fbh-berlin.de/images/downl/300/Flip-Chip-Bonde...

 

 

PHASE DU PACKAGING

 

Le packaging pour un processeur c’est son support final. Il sera soit soudé sur une carte mère ou il prendra place sur un Socket de carte mère. En quelques sortes il joue le rôle d’intermédiaire mécanique entre la puce et l’extérieur. On a vu qu’il existait deux méthodes d’assemblages ou de connexions, donc il existe aussi deux méthodes de packaging, une pour le Wire Bond et une pour le Flip Chip.

 

Packaging Wire Bond

 

Le Wire Bond est caractérisé par le présence d’un couvercle sur le packaging comme c’est encore le cas pour le composant du jeu de chipsets Southbridges (nommé aussi pont sud) des cartes mères et quelques anciennes puces. Cette technique de packaging consiste à positionner le die face vers le haut sur le packaging et comme je l’explique précédemment à placer de mince fils d’or ou d’aluminium sur ses connexions. Bien entendu ces fils relient les pins du processeur du packaging. Cette technologie qui était très répandue comportait des inconvénients, car plus le nombre de connexions de la puce augmentait et plus sa devenait coûteux à réaliser.

 

Packaging Flip Chip

 

Suite justement à l’augmentation croissante des pins de connexions sur les processeurs, le Wire Bond a donc été remplacé par le Flip Chip. Comme je l’explique précédemment, le Flip Chip consiste à placer une petite plaque sur le dessus de la puce qui relie les connexions par le biais de petites billes placées sur la plaque. Ensuite il suffit de retourner la puce pour la fixer sur la packaging.

 

Pour voir une photo du packaging Wire Bond et Flip Chip, CLIQUEZ ! sur ce lien :

http://img.tfd.com/cde/AMKFLIP.GIF

 

Le processeur est maintenant fonctionnel et mécaniquement utilisable, mais il reste encore deux étapes cruciales avant sa commercialisation : Son test final et son marquage. C’est les deux derniers chapitres qui vont clore cette passionnante histoire de la fabrication du processeur. Le Chapitre XVI traitera du test final.


15:16 Écrit par CPU History-fr | Lien permanent | Commentaires (0) |  Facebook |

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