केस बॅनर

उद्योग बातम्या: मल्टी-चिप पॅकेजिंगचे फायदे आणि आव्हाने

उद्योग बातम्या: मल्टी-चिप पॅकेजिंगचे फायदे आणि आव्हाने

ऑटोमोटिव्ह चिप उद्योगात बदल होत आहेत

अलिकडेच, सेमीकंडक्टर अभियांत्रिकी टीमने अॅमकोरच्या स्मॉल चिप आणि एफसीबीजीए इंटिग्रेशनचे उपाध्यक्ष मायकेल केली यांच्यासोबत लहान चिप्स, हायब्रिड बाँडिंग आणि नवीन मटेरियलवर चर्चा केली. चर्चेत एएसई संशोधक विल्यम चेन, प्रोमेक्स इंडस्ट्रीजचे सीईओ डिक ओटे आणि सिनोप्सिस फोटोनिक्स सोल्युशन्सचे संशोधन आणि विकास संचालक सँडर रुसेंडाल हे देखील सहभागी झाले होते. या चर्चेतील काही अंश खाली दिले आहेत.

封面照片+正文照片

अनेक वर्षांपासून, ऑटोमोटिव्ह चिप्सच्या विकासाने उद्योगात आघाडीचे स्थान मिळवले नाही. तथापि, इलेक्ट्रिक वाहनांच्या वाढीसह आणि प्रगत इन्फोटेनमेंट सिस्टमच्या विकासासह, ही परिस्थिती नाटकीयरित्या बदलली आहे. तुम्हाला कोणत्या समस्या लक्षात आल्या आहेत?

केली: हाय-एंड एडीएएस (अ‍ॅडव्हान्स्ड ड्रायव्हर असिस्टन्स सिस्टम्स) ला बाजारात स्पर्धात्मक होण्यासाठी ५-नॅनोमीटर किंवा त्यापेक्षा लहान प्रक्रिया असलेले प्रोसेसर आवश्यक असतात. एकदा तुम्ही ५-नॅनोमीटर प्रक्रियेत प्रवेश केला की, तुम्हाला वेफर खर्चाचा विचार करावा लागतो, ज्यामुळे लहान चिप सोल्यूशन्सचा काळजीपूर्वक विचार करावा लागतो, कारण ५-नॅनोमीटर प्रक्रियेत मोठ्या चिप्स तयार करणे कठीण असते. याव्यतिरिक्त, उत्पन्न कमी असते, परिणामी खर्च खूप जास्त असतो. ५-नॅनोमीटर किंवा त्याहून अधिक प्रगत प्रक्रिया हाताळताना, ग्राहक सामान्यतः संपूर्ण चिप वापरण्याऐवजी ५-नॅनोमीटर चिपचा एक भाग निवडण्याचा विचार करतात, तर पॅकेजिंग टप्प्यात गुंतवणूक वाढवतात. त्यांना वाटेल, "मोठ्या चिपमध्ये सर्व कार्ये पूर्ण करण्याचा प्रयत्न करण्यापेक्षा अशा प्रकारे आवश्यक कामगिरी साध्य करणे अधिक किफायतशीर पर्याय असेल का?" तर, हो, हाय-एंड ऑटोमोटिव्ह कंपन्या निश्चितच लहान चिप तंत्रज्ञानाकडे लक्ष देत आहेत. उद्योगातील आघाडीच्या कंपन्या यावर बारकाईने लक्ष ठेवत आहेत. संगणकीय क्षेत्राच्या तुलनेत, ऑटोमोटिव्ह उद्योग कदाचित लहान चिप तंत्रज्ञानाच्या वापरात २ ते ४ वर्षे मागे आहे, परंतु ऑटोमोटिव्ह क्षेत्रात त्याच्या वापराचा ट्रेंड स्पष्ट आहे. ऑटोमोटिव्ह उद्योगात अत्यंत उच्च विश्वासार्हता आवश्यकता आहेत, म्हणून लहान चिप तंत्रज्ञानाची विश्वासार्हता सिद्ध करणे आवश्यक आहे. तथापि, ऑटोमोटिव्ह क्षेत्रात लहान चिप तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणात वापर निश्चितच मार्गावर आहे.

चेन: मला कोणतेही महत्त्वाचे अडथळे आढळले नाहीत. मला वाटते की संबंधित प्रमाणन आवश्यकता सखोलपणे शिकण्याची आणि समजून घेण्याची गरज आहे. हे मेट्रोलॉजी पातळीपर्यंत परत जाते. अत्यंत कठोर ऑटोमोटिव्ह मानकांची पूर्तता करणारे पॅकेजेस आपण कसे तयार करतो? परंतु हे निश्चित आहे की संबंधित तंत्रज्ञान सतत विकसित होत आहे.

मल्टी-डाय घटकांशी संबंधित अनेक थर्मल समस्या आणि गुंतागुंत लक्षात घेता, नवीन स्ट्रेस टेस्ट प्रोफाइल किंवा वेगवेगळ्या प्रकारच्या चाचण्या असतील का? सध्याचे जेईडीईसी मानक अशा एकात्मिक प्रणालींना कव्हर करू शकतात का?

चेन: मला वाटते की अपयशाचे स्रोत स्पष्टपणे ओळखण्यासाठी आपल्याला अधिक व्यापक निदान पद्धती विकसित करण्याची आवश्यकता आहे. आम्ही डायग्नोस्टिक्ससह मेट्रोलॉजी एकत्र करण्यावर चर्चा केली आहे आणि अधिक मजबूत पॅकेजेस कसे तयार करायचे, उच्च दर्जाचे साहित्य आणि प्रक्रिया कसे वापरायचे आणि त्यांचे प्रमाणीकरण कसे करायचे हे शोधण्याची जबाबदारी आपल्यावर आहे.

केली: आजकाल, आम्ही अशा ग्राहकांसोबत केस स्टडी करत आहोत ज्यांनी सिस्टम-लेव्हल टेस्टिंगमधून काहीतरी शिकले आहे, विशेषतः फंक्शनल बोर्ड टेस्टमध्ये तापमान प्रभाव चाचणी, जी JEDEC टेस्टिंगमध्ये समाविष्ट नाही. JEDEC टेस्टिंग ही फक्त समतापीय चाचणी आहे, ज्यामध्ये "तापमान वाढ, घसरण आणि तापमान संक्रमण" समाविष्ट आहे. तथापि, प्रत्यक्ष पॅकेजेसमध्ये तापमान वितरण वास्तविक जगात घडणाऱ्या गोष्टींपेक्षा खूप दूर आहे. अधिकाधिक ग्राहक सिस्टम-लेव्हल टेस्टिंग लवकर करू इच्छितात कारण त्यांना ही परिस्थिती समजते, जरी सर्वांनाच त्याची जाणीव नसते. येथे सिम्युलेशन तंत्रज्ञान देखील भूमिका बजावते. जर एखादी व्यक्ती थर्मल-मेकॅनिकल कॉम्बिनेशन सिम्युलेशनमध्ये कुशल असेल, तर समस्यांचे विश्लेषण करणे सोपे होते कारण त्यांना चाचणी दरम्यान कोणत्या पैलूंवर लक्ष केंद्रित करायचे हे माहित असते. सिस्टम-लेव्हल टेस्टिंग आणि सिम्युलेशन तंत्रज्ञान एकमेकांना पूरक आहे. तथापि, हा ट्रेंड अजूनही सुरुवातीच्या टप्प्यात आहे.

पूर्वीपेक्षा प्रौढ तंत्रज्ञान नोड्समध्ये जास्त थर्मल समस्या सोडवायच्या आहेत का?

ओट्टे: हो, पण गेल्या काही वर्षांत, कोप्लॅनरिटीच्या समस्या अधिकाधिक प्रकर्षाने जाणवत आहेत. आपल्याला एका चिपवर ५,००० ते १०,००० तांब्याचे खांब दिसतात, जे ५० मायक्रॉन ते १२७ मायक्रॉन अंतरावर असतात. जर तुम्ही संबंधित डेटा बारकाईने तपासला तर तुम्हाला आढळेल की हे तांब्याचे खांब सब्सट्रेटवर ठेवण्यासाठी आणि हीटिंग, कूलिंग आणि रिफ्लो सोल्डरिंग ऑपरेशन्स करण्यासाठी एक लाख कोप्लॅनरिटी प्रिसिजनमध्ये सुमारे एक भाग साध्य करणे आवश्यक आहे. एक लाख प्रिसिजनमध्ये एक भाग फुटबॉल मैदानाच्या लांबीमध्ये गवताचा ब्लेड शोधण्यासारखे आहे. चिप आणि सब्सट्रेटची सपाटता मोजण्यासाठी आम्ही काही उच्च-कार्यक्षमता असलेली कीन्स टूल्स खरेदी केली आहेत. अर्थात, येणारा प्रश्न म्हणजे रिफ्लो सोल्डरिंग सायकल दरम्यान या वॉर्पिंग घटनेवर कसे नियंत्रण ठेवायचे? ही एक गंभीर समस्या आहे ज्यावर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे.

चेन: मला पॉन्टे वेचियो बद्दल झालेल्या चर्चा आठवतात, जिथे त्यांनी कामगिरीच्या कारणांऐवजी असेंब्लीच्या विचारांसाठी कमी-तापमानाच्या सोल्डरचा वापर केला.

जवळपासच्या सर्व सर्किट्समध्ये अजूनही थर्मल समस्या आहेत हे लक्षात घेता, फोटोनिक्स यामध्ये कसे एकत्रित केले पाहिजेत?

रुझेंडाल: सर्व पैलूंसाठी थर्मल सिम्युलेशन करणे आवश्यक आहे आणि उच्च-फ्रिक्वेन्सी एक्सट्रॅक्शन देखील आवश्यक आहे कारण प्रवेश करणारे सिग्नल उच्च-फ्रिक्वेन्सी सिग्नल आहेत. म्हणून, प्रतिबाधा जुळवणे आणि योग्य ग्राउंडिंग सारख्या समस्यांवर लक्ष देणे आवश्यक आहे. लक्षणीय तापमान ग्रेडियंट असू शकतात, जे डायमध्येच किंवा आपण ज्याला "E" डाय (इलेक्ट्रिकल डाय) आणि "P" डाय (फोटॉन डाय) म्हणतो त्यामध्ये असू शकतात. आपल्याला अॅडेसिव्हच्या थर्मल वैशिष्ट्यांमध्ये खोलवर जायचे आहे का हे जाणून घेण्याची मला उत्सुकता आहे.

यामुळे कालांतराने बाँडिंग मटेरियल, त्यांची निवड आणि स्थिरता याबद्दल चर्चा सुरू होतात. हे स्पष्ट आहे की हायब्रिड बाँडिंग तंत्रज्ञान वास्तविक जगात लागू केले गेले आहे, परंतु ते अद्याप मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी वापरले गेले नाही. या तंत्रज्ञानाची सध्याची स्थिती काय आहे?

केली: पुरवठा साखळीतील सर्व पक्ष हायब्रिड बाँडिंग तंत्रज्ञानाकडे लक्ष देत आहेत. सध्या, हे तंत्रज्ञान प्रामुख्याने फाउंड्रीजद्वारे चालवले जाते, परंतु OSAT (आउटसोर्स्ड सेमीकंडक्टर असेंब्ली अँड टेस्ट) कंपन्या देखील त्याच्या व्यावसायिक अनुप्रयोगांचा गांभीर्याने अभ्यास करत आहेत. क्लासिक कॉपर हायब्रिड डायलेक्ट्रिक बाँडिंग घटकांचे दीर्घकालीन प्रमाणीकरण झाले आहे. जर स्वच्छतेवर नियंत्रण ठेवता आले तर ही प्रक्रिया खूप मजबूत घटक तयार करू शकते. तथापि, त्यात अत्यंत उच्च स्वच्छतेच्या आवश्यकता आहेत आणि भांडवली उपकरणांचा खर्च खूप जास्त आहे. आम्हाला AMD च्या Ryzen उत्पादन लाइनमध्ये सुरुवातीच्या अनुप्रयोग प्रयत्नांचा अनुभव आला, जिथे बहुतेक SRAM कॉपर हायब्रिड बाँडिंग तंत्रज्ञान वापरत होते. तथापि, मी इतर अनेक ग्राहकांना हे तंत्रज्ञान वापरताना पाहिले नाही. जरी ते अनेक कंपन्यांच्या तंत्रज्ञान रोडमॅपवर असले तरी, असे दिसते की संबंधित उपकरण सूटना स्वतंत्र स्वच्छतेच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी आणखी काही वर्षे लागतील. जर ते सामान्य वेफर फॅबपेक्षा किंचित कमी स्वच्छतेसह कारखाना वातावरणात लागू केले जाऊ शकते आणि जर कमी खर्च साध्य करता आला तर कदाचित या तंत्रज्ञानाकडे अधिक लक्ष दिले जाईल.

चेन: माझ्या आकडेवारीनुसार, २०२४ च्या ECTC परिषदेत हायब्रिड बाँडिंगवरील किमान ३७ पेपर्स सादर केले जातील. ही एक अशी प्रक्रिया आहे ज्यासाठी खूप कौशल्य आवश्यक आहे आणि असेंब्ली दरम्यान मोठ्या प्रमाणात बारीक ऑपरेशन्सचा समावेश आहे. त्यामुळे या तंत्रज्ञानाचा निश्चितच व्यापक वापर होईल. आधीच काही अनुप्रयोग प्रकरणे आहेत, परंतु भविष्यात, ते विविध क्षेत्रांमध्ये अधिक प्रचलित होईल.

जेव्हा तुम्ही "सुंदर कामकाज" चा उल्लेख करता तेव्हा तुम्ही मोठ्या आर्थिक गुंतवणुकीच्या गरजेचा उल्लेख करत आहात का?

चेन: अर्थात, त्यात वेळ आणि कौशल्य समाविष्ट आहे. हे ऑपरेशन करण्यासाठी अतिशय स्वच्छ वातावरण आवश्यक आहे, ज्यासाठी आर्थिक गुंतवणूक आवश्यक आहे. त्यासाठी संबंधित उपकरणे देखील आवश्यक आहेत, ज्यासाठी निधीची देखील आवश्यकता आहे. म्हणून यामध्ये केवळ ऑपरेशनल खर्चच नाही तर सुविधांमध्ये गुंतवणूक देखील समाविष्ट आहे.

केली: १५ मायक्रॉन किंवा त्याहून अधिक अंतर असलेल्या प्रकरणांमध्ये, कॉपर पिलर वेफर-टू-वेफर तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यात लक्षणीय रस आहे. आदर्शपणे, वेफर सपाट असतात आणि चिप आकार फार मोठे नसतात, ज्यामुळे यापैकी काही अंतरांसाठी उच्च-गुणवत्तेचे रिफ्लो शक्य होते. हे काही आव्हाने सादर करत असले तरी, कॉपर हायब्रिड बाँडिंग तंत्रज्ञानाशी वचनबद्ध होण्यापेक्षा ते खूपच कमी खर्चिक आहे. तथापि, जर अचूकतेची आवश्यकता १० मायक्रॉन किंवा त्यापेक्षा कमी असेल तर परिस्थिती बदलते. चिप स्टॅकिंग तंत्रज्ञान वापरणाऱ्या कंपन्या ४ किंवा ५ मायक्रॉन सारख्या सिंगल-डिजिट मायक्रोन स्पेसिंग साध्य करतील आणि पर्याय नाही. म्हणून, संबंधित तंत्रज्ञान अपरिहार्यपणे विकसित होईल. तथापि, विद्यमान तंत्रज्ञान देखील सतत सुधारत आहेत. म्हणून आता आम्ही कॉपर पिलर कोणत्या मर्यादेपर्यंत वाढवू शकतात आणि हे तंत्रज्ञान ग्राहकांना खऱ्या कॉपर हायब्रिड बाँडिंग तंत्रज्ञानातील सर्व डिझाइन आणि "पात्रता" विकास गुंतवणूक विलंबित करण्यासाठी पुरेसे दीर्घकाळ टिकेल का यावर लक्ष केंद्रित करत आहोत.

चेन: मागणी असेल तेव्हाच आम्ही संबंधित तंत्रज्ञानाचा अवलंब करू.

सध्या इपॉक्सी मोल्डिंग कंपाऊंड क्षेत्रात अनेक नवीन विकास होत आहेत का?

केली: मोल्डिंग कंपाऊंड्समध्ये लक्षणीय बदल झाले आहेत. त्यांचे CTE (औष्णिक विस्ताराचे गुणांक) मोठ्या प्रमाणात कमी झाले आहे, ज्यामुळे ते दाबाच्या दृष्टिकोनातून संबंधित अनुप्रयोगांसाठी अधिक अनुकूल बनले आहेत.

ओट्टे: आपल्या मागील चर्चेकडे परत येत आहे, सध्या १ किंवा २ मायक्रॉन अंतरासह किती सेमीकंडक्टर चिप्स तयार केल्या जातात?

केली: लक्षणीय प्रमाण.

चेन: कदाचित १% पेक्षा कमी.

ओट्टे: म्हणजे आपण ज्या तंत्रज्ञानाची चर्चा करत आहोत ते मुख्य प्रवाहात नाही. ते संशोधन टप्प्यात नाही, कारण आघाडीच्या कंपन्या खरोखरच हे तंत्रज्ञान वापरत आहेत, परंतु ते महाग आहे आणि त्याचे उत्पन्न कमी आहे.

केली: हे प्रामुख्याने उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या संगणनात वापरले जाते. आजकाल, ते केवळ डेटा सेंटरमध्येच नाही तर उच्च-श्रेणीच्या पीसी आणि काही हँडहेल्ड उपकरणांमध्ये देखील वापरले जाते. जरी ही उपकरणे तुलनेने लहान असली तरी त्यांची कार्यक्षमता अजूनही उच्च आहे. तथापि, प्रोसेसर आणि CMOS अनुप्रयोगांच्या व्यापक संदर्भात, त्याचे प्रमाण तुलनेने लहान आहे. सामान्य चिप उत्पादकांसाठी, हे तंत्रज्ञान स्वीकारण्याची आवश्यकता नाही.

ओट्टे: म्हणूनच ऑटोमोटिव्ह उद्योगात या तंत्रज्ञानाचा प्रवेश पाहणे आश्चर्यकारक आहे. कारना अत्यंत लहान असण्यासाठी चिप्सची आवश्यकता नसते. त्या २० किंवा ४० नॅनोमीटर प्रक्रियेत राहू शकतात, कारण या प्रक्रियेत सेमीकंडक्टरमध्ये प्रति ट्रान्झिस्टरची किंमत सर्वात कमी असते.

केली: तथापि, ADAS किंवा ऑटोनॉमस ड्रायव्हिंगसाठी संगणकीय आवश्यकता AI PC किंवा तत्सम उपकरणांसारख्याच आहेत. म्हणून, ऑटोमोटिव्ह उद्योगाला या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानात गुंतवणूक करण्याची आवश्यकता आहे.

जर उत्पादन चक्र पाच वर्षांचे असेल, तर नवीन तंत्रज्ञानाचा अवलंब केल्याने फायदा आणखी पाच वर्षांसाठी वाढू शकेल का?

केली: हा एक अतिशय वाजवी मुद्दा आहे. ऑटोमोटिव्ह उद्योगाचा वेगळा दृष्टिकोन आहे. साधे सर्वो कंट्रोलर्स किंवा तुलनेने साधे अॅनालॉग डिव्हाइसेस विचारात घ्या जे २० वर्षांपासून अस्तित्वात आहेत आणि खूप कमी किमतीचे आहेत. ते लहान चिप्स वापरतात. ऑटोमोटिव्ह उद्योगातील लोक या उत्पादनांचा वापर सुरू ठेवू इच्छितात. त्यांना फक्त डिजिटल लहान चिप्स असलेल्या अतिशय उच्च दर्जाच्या संगणकीय उपकरणांमध्ये गुंतवणूक करायची आहे आणि शक्यतो त्यांना कमी किमतीच्या अॅनालॉग चिप्स, फ्लॅश मेमरी आणि आरएफ चिप्ससह जोडायचे आहे. त्यांच्यासाठी, लहान चिप मॉडेल खूप अर्थपूर्ण आहे कारण ते अनेक कमी किमतीचे, स्थिर, जुन्या पिढीचे भाग टिकवून ठेवू शकतात. त्यांना हे भाग बदलायचे नाहीत किंवा बदलण्याची गरज नाही. मग, त्यांना ADAS भागाची कार्ये पूर्ण करण्यासाठी फक्त उच्च दर्जाची 5-नॅनोमीटर किंवा 3-नॅनोमीटर लहान चिप जोडण्याची आवश्यकता आहे. खरं तर, ते एकाच उत्पादनात विविध प्रकारच्या लहान चिप्स वापरत आहेत. पीसी आणि संगणकीय क्षेत्रांपेक्षा वेगळे, ऑटोमोटिव्ह उद्योगात अनुप्रयोगांची अधिक वैविध्यपूर्ण श्रेणी आहे.

चेन: शिवाय, या चिप्स इंजिनच्या शेजारी बसवाव्या लागत नाहीत, त्यामुळे पर्यावरणीय परिस्थिती तुलनेने चांगली आहे.

केली: कारमधील वातावरणाचे तापमान खूप जास्त असते. त्यामुळे, चिपची शक्ती विशेषतः जास्त नसली तरीही, ऑटोमोटिव्ह उद्योगाने चांगल्या थर्मल मॅनेजमेंट सोल्यूशन्समध्ये काही निधी गुंतवावा आणि पर्यावरणीय परिस्थिती खूप कठोर असल्याने इंडियम टीआयएम (थर्मल इंटरफेस मटेरियल) वापरण्याचा विचार देखील करावा.


पोस्ट वेळ: एप्रिल-२८-२०२५