अटोमोटिभ चिप उद्योग परिवर्तनबाट गुज्रिरहेको छ
हालै, अर्धचालक इन्जिनियरिङ टोलीले Amkor को सानो चिप र FCBGA एकीकरणका उपाध्यक्ष माइकल केलीसँग साना चिप्स, हाइब्रिड बन्डिङ र नयाँ सामग्रीहरूको बारेमा छलफल गर्यो। छलफलमा ASE अनुसन्धानकर्ता विलियम चेन, प्रोमेक्स इन्डस्ट्रिजका सीईओ डिक ओट्टे र सिनोप्सिस फोटोनिक्स सोलुसन्सका अनुसन्धान तथा विकास निर्देशक स्यान्डर रुसेन्डाल पनि सहभागी थिए। यस छलफलका अंशहरू तल दिइएका छन्।

धेरै वर्षसम्म, अटोमोटिभ चिप्सको विकासले उद्योगमा अग्रणी स्थान लिन सकेन। यद्यपि, विद्युतीय सवारी साधनको उदय र उन्नत इन्फोटेनमेन्ट प्रणालीको विकाससँगै, यो अवस्था नाटकीय रूपमा परिवर्तन भएको छ। तपाईंले कस्ता समस्याहरू याद गर्नुभएको छ?
केली: उच्च-अन्त ADAS (उन्नत चालक सहायता प्रणाली) लाई बजारमा प्रतिस्पर्धी हुन ५-न्यानोमिटर प्रक्रिया वा सोभन्दा सानो प्रोसेसरहरू चाहिन्छ। एकपटक तपाईंले ५-न्यानोमिटर प्रक्रियामा प्रवेश गरेपछि, तपाईंले वेफर लागतहरू विचार गर्नुपर्छ, जसले गर्दा साना चिप समाधानहरूको सावधानीपूर्वक विचार गर्नुपर्छ, किनकि ५-न्यानोमिटर प्रक्रियामा ठूला चिपहरू उत्पादन गर्न गाह्रो हुन्छ। थप रूपमा, उपज कम हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप अत्यन्त उच्च लागत हुन्छ। ५-न्यानोमिटर वा बढी उन्नत प्रक्रियाहरूसँग व्यवहार गर्दा, ग्राहकहरूले सामान्यतया सम्पूर्ण चिप प्रयोग गर्नुको सट्टा ५-न्यानोमिटर चिपको एक भाग चयन गर्ने विचार गर्छन्, जबकि प्याकेजिङ चरणमा लगानी बढाउँछन्। तिनीहरू सोच्न सक्छन्, "के यो ठूलो चिपमा सबै कार्यहरू पूरा गर्ने प्रयास गर्नुको सट्टा यस तरिकाले आवश्यक प्रदर्शन प्राप्त गर्न बढी लागत-प्रभावी विकल्प हुनेछ?" त्यसैले, हो, उच्च-अन्त अटोमोटिभ कम्पनीहरूले निश्चित रूपमा सानो चिप प्रविधिमा ध्यान दिइरहेका छन्। उद्योगका अग्रणी कम्पनीहरूले यसलाई नजिकबाट निगरानी गरिरहेका छन्। कम्प्युटिङ क्षेत्रको तुलनामा, अटोमोटिभ उद्योग सानो चिप प्रविधिको प्रयोगमा सम्भवतः २ देखि ४ वर्ष पछाडि छ, तर अटोमोटिभ क्षेत्रमा यसको प्रयोगको प्रवृत्ति स्पष्ट छ। अटोमोटिभ उद्योगमा अत्यन्तै उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताहरू छन्, त्यसैले सानो चिप प्रविधिको विश्वसनीयता प्रमाणित हुनुपर्छ। यद्यपि, अटोमोटिभ क्षेत्रमा सानो चिप प्रविधिको ठूलो मात्रामा प्रयोग निश्चित रूपमा भइरहेको छ।
चेन: मैले कुनै पनि महत्त्वपूर्ण बाधाहरू देखेको छैन। मलाई लाग्छ कि यो सान्दर्भिक प्रमाणीकरण आवश्यकताहरू गहिराइमा सिक्न र बुझ्न आवश्यक छ। यो मेट्रोलोजी स्तरमा फिर्ता जान्छ। हामी कसरी अत्यन्त कडा अटोमोटिभ मापदण्डहरू पूरा गर्ने प्याकेजहरू निर्माण गर्छौं? तर यो निश्चित छ कि सान्दर्भिक प्रविधि निरन्तर विकसित भइरहेको छ।
बहु-डाइ कम्पोनेन्टहरूसँग सम्बन्धित धेरै थर्मल समस्याहरू र जटिलताहरूलाई ध्यानमा राख्दै, के नयाँ तनाव परीक्षण प्रोफाइलहरू वा विभिन्न प्रकारका परीक्षणहरू हुनेछन्? के हालको JEDEC मापदण्डहरूले त्यस्ता एकीकृत प्रणालीहरूलाई समेट्न सक्छन्?
चेन: मलाई विश्वास छ कि हामीले विफलताको स्रोत स्पष्ट रूपमा पहिचान गर्न थप व्यापक निदान विधिहरू विकास गर्न आवश्यक छ। हामीले डायग्नोस्टिक्ससँग मेट्रोलोजी संयोजन गर्ने बारेमा छलफल गरेका छौं, र हामीसँग अझ बलियो प्याकेजहरू कसरी निर्माण गर्ने, उच्च गुणस्तरका सामग्री र प्रक्रियाहरू कसरी प्रयोग गर्ने र तिनीहरूलाई प्रमाणित गर्ने भनेर पत्ता लगाउने जिम्मेवारी छ।
केली: आजकल, हामी ग्राहकहरूसँग केस स्टडीहरू सञ्चालन गरिरहेका छौं, जसले प्रणाली-स्तर परीक्षणबाट केही सिकेका छन्, विशेष गरी कार्यात्मक बोर्ड परीक्षणहरूमा तापक्रम प्रभाव परीक्षण, जुन JEDEC परीक्षणमा समेटिएको छैन। JEDEC परीक्षण केवल आइसोथर्मल परीक्षण हो, जसमा "तापमान वृद्धि, गिरावट, र तापक्रम संक्रमण" समावेश छ। यद्यपि, वास्तविक प्याकेजहरूमा तापक्रम वितरण वास्तविक संसारमा हुने कुरा भन्दा धेरै टाढा छ। धेरै भन्दा धेरै ग्राहकहरू प्रणाली-स्तर परीक्षण चाँडै सञ्चालन गर्न चाहन्छन् किनभने तिनीहरू यो अवस्था बुझ्छन्, यद्यपि सबैलाई यसको बारेमा थाहा छैन। सिमुलेशन प्रविधिले पनि यहाँ भूमिका खेल्छ। यदि कोही थर्मल-मेकानिकल संयोजन सिमुलेशनमा दक्ष छ भने, समस्याहरूको विश्लेषण गर्न सजिलो हुन्छ किनभने तिनीहरूलाई थाहा हुन्छ कि परीक्षणको क्रममा कुन पक्षहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्ने। प्रणाली-स्तर परीक्षण र सिमुलेशन प्रविधि एकअर्काका पूरक हुन्। यद्यपि, यो प्रवृत्ति अझै पनि प्रारम्भिक चरणमा छ।
के परिपक्व प्रविधि नोडहरूमा विगतको भन्दा बढी थर्मल समस्याहरू सम्बोधन गर्नुपर्ने छ?
ओट्टे: हो, तर विगत केही वर्षमा, कोप्लानारिटी समस्याहरू बढ्दो रूपमा प्रमुख हुँदै गएका छन्। हामी ५० माइक्रोन र १२७ माइक्रोन बीचको दूरीमा रहेको चिपमा ५,००० देखि १०,००० तामाका स्तम्भहरू देख्छौं। यदि तपाईंले सान्दर्भिक डेटालाई नजिकबाट जाँच गर्नुभयो भने, तपाईंले पाउनुहुनेछ कि यी तामाका स्तम्भहरूलाई सब्सट्रेटमा राख्नु र तताउने, चिसो पार्ने र रिफ्लो सोल्डरिङ कार्यहरू गर्न एक लाख कोप्लानारिटी परिशुद्धतामा लगभग एक भाग प्राप्त गर्न आवश्यक छ। एक लाख परिशुद्धतामा एक भाग फुटबल मैदानको लम्बाइ भित्र घाँसको ब्लेड फेला पार्नु जस्तै हो। हामीले चिप र सब्सट्रेटको समतलता मापन गर्न केही उच्च-प्रदर्शन किन्स उपकरणहरू खरिद गरेका छौं। अवश्य पनि, आगामी प्रश्न भनेको रिफ्लो सोल्डरिङ चक्रको समयमा यो वार्पिङ घटनालाई कसरी नियन्त्रण गर्ने? यो एक दबाबपूर्ण मुद्दा हो जसलाई सम्बोधन गर्न आवश्यक छ।
चेन: मलाई पोन्टे भेचियोको बारेमा छलफलहरू याद छन्, जहाँ उनीहरूले प्रदर्शन कारणहरूको सट्टा एसेम्बली विचारहरूको लागि कम-तापमान सोल्डर प्रयोग गर्थे।
नजिकैका सबै सर्किटहरूमा अझै पनि थर्मल समस्याहरू छन् भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, फोटोनिक्सलाई यसमा कसरी एकीकृत गर्नुपर्छ?
रुजेन्डल: सबै पक्षहरूको लागि थर्मल सिमुलेशन सञ्चालन गर्न आवश्यक छ, र उच्च-फ्रिक्वेन्सी निकासी पनि आवश्यक छ किनभने प्रवेश गर्ने संकेतहरू उच्च-फ्रिक्वेन्सी संकेतहरू हुन्। त्यसकारण, प्रतिबाधा मिलान र उचित ग्राउन्डिङ जस्ता मुद्दाहरूलाई सम्बोधन गर्न आवश्यक छ। त्यहाँ महत्त्वपूर्ण तापमान ढाँचाहरू हुन सक्छन्, जुन डाइ भित्र वा हामीले "E" डाइ (विद्युतीय डाइ) र "P" डाइ (फोटोन डाइ) भन्ने कुराको बीचमा अवस्थित हुन सक्छ। म उत्सुक छु कि हामीले टाँस्ने पदार्थहरूको थर्मल विशेषताहरूमा गहिरो अध्ययन गर्न आवश्यक छ कि छैन।
यसले समयसँगै बन्धन सामग्री, तिनीहरूको चयन र स्थिरताको बारेमा छलफलहरू बढाउँछ। यो स्पष्ट छ कि हाइब्रिड बन्धन प्रविधि वास्तविक संसारमा लागू गरिएको छ, तर यसलाई अझै ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि प्रयोग गरिएको छैन। यस प्रविधिको हालको अवस्था के छ?
केली: आपूर्ति शृङ्खलाका सबै पक्षहरूले हाइब्रिड बन्धन प्रविधिमा ध्यान दिइरहेका छन्। हाल, यो प्रविधि मुख्यतया फाउन्ड्रीहरूद्वारा नेतृत्व गरिन्छ, तर OSAT (आउटसोर्स गरिएको सेमीकन्डक्टर एसेम्बली र परीक्षण) कम्पनीहरूले पनि यसको व्यावसायिक अनुप्रयोगहरूको गम्भीरतापूर्वक अध्ययन गरिरहेका छन्। क्लासिक कपर हाइब्रिड डाइइलेक्ट्रिक बन्धन घटकहरू दीर्घकालीन प्रमाणीकरणबाट गुज्रिएका छन्। यदि सरसफाइ नियन्त्रण गर्न सकिन्छ भने, यो प्रक्रियाले धेरै बलियो कम्पोनेन्टहरू उत्पादन गर्न सक्छ। यद्यपि, यसमा अत्यन्त उच्च सरसफाइ आवश्यकताहरू छन्, र पूँजी उपकरण लागतहरू धेरै उच्च छन्। हामीले AMD को Ryzen उत्पादन लाइनमा प्रारम्भिक अनुप्रयोग प्रयासहरू अनुभव गर्यौं, जहाँ धेरैजसो SRAM ले कपर हाइब्रिड बन्धन प्रविधि प्रयोग गर्थे। यद्यपि, मैले यो प्रविधि प्रयोग गर्ने धेरै अन्य ग्राहकहरू देखेको छैन। यद्यपि यो धेरै कम्पनीहरूको प्रविधि रोडम्यापमा छ, यस्तो देखिन्छ कि सम्बन्धित उपकरण सुइटहरूले स्वतन्त्र सरसफाइ आवश्यकताहरू पूरा गर्न केही वर्ष लाग्नेछ। यदि यसलाई सामान्य वेफर फ्याब भन्दा अलि कम सरसफाइ भएको कारखाना वातावरणमा लागू गर्न सकिन्छ, र यदि कम लागत प्राप्त गर्न सकिन्छ भने, सायद यो प्रविधिले बढी ध्यान पाउनेछ।
चेन: मेरो तथ्याङ्क अनुसार, २०२४ को ECTC सम्मेलनमा हाइब्रिड बन्धन सम्बन्धी कम्तिमा ३७ वटा कागजातहरू प्रस्तुत गरिनेछ। यो एउटा यस्तो प्रक्रिया हो जसमा धेरै विशेषज्ञता चाहिन्छ र एसेम्बलीको समयमा धेरै मात्रामा सूक्ष्म सञ्चालनहरू समावेश हुन्छन्। त्यसैले यो प्रविधि निश्चित रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुनेछ। पहिले नै केही प्रयोगका केसहरू छन्, तर भविष्यमा, यो विभिन्न क्षेत्रहरूमा बढी प्रचलित हुनेछ।
जब तपाईं "राम्रो सञ्चालन" को कुरा गर्नुहुन्छ, के तपाईं उल्लेखनीय वित्तीय लगानीको आवश्यकतालाई संकेत गर्दै हुनुहुन्छ?
चेन: अवश्य पनि, यसमा समय र विशेषज्ञता समावेश छ। यो सञ्चालन गर्न धेरै सफा वातावरण चाहिन्छ, जसको लागि वित्तीय लगानी आवश्यक पर्दछ। यसका लागि सम्बन्धित उपकरणहरू पनि आवश्यक पर्दछ, जसको लागि पनि कोष आवश्यक पर्दछ। त्यसैले यसमा सञ्चालन लागत मात्र नभई सुविधाहरूमा लगानी पनि समावेश छ।
केली: १५ माइक्रोन वा सोभन्दा बढीको दूरी भएका अवस्थामा, तामाको स्तम्भ वेफर-टु-वेफर प्रविधि प्रयोग गर्नमा उल्लेखनीय चासो छ। आदर्श रूपमा, वेफरहरू समतल हुन्छन्, र चिप आकारहरू धेरै ठूला हुँदैनन्, जसले गर्दा यी केही स्पेसिङहरूको लागि उच्च-गुणस्तरको रिफ्लो हुन सक्छ। यद्यपि यसले केही चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछ, यो तामा हाइब्रिड बन्डिङ प्रविधिमा प्रतिबद्ध हुनुभन्दा धेरै कम महँगो छ। यद्यपि, यदि परिशुद्धता आवश्यकता १० माइक्रोन वा कम छ भने, स्थिति परिवर्तन हुन्छ। चिप स्ट्याकिङ प्रविधि प्रयोग गर्ने कम्पनीहरूले ४ वा ५ माइक्रोन जस्ता एकल-अंकको माइक्रोन स्पेसिङहरू प्राप्त गर्नेछन्, र यसको कुनै विकल्प छैन। त्यसकारण, सान्दर्भिक प्रविधि अनिवार्य रूपमा विकास हुनेछ। यद्यपि, अवस्थित प्रविधिहरू पनि निरन्तर सुधार भइरहेका छन्। त्यसैले अब हामी तामाको स्तम्भहरू कुन सीमामा विस्तार गर्न सक्छन् र यो प्रविधि ग्राहकहरूको लागि साँचो तामा हाइब्रिड बन्डिङ प्रविधिमा सबै डिजाइन र "योग्यता" विकास लगानी ढिलाइ गर्न पर्याप्त लामो समयसम्म टिक्छ कि हुँदैन भन्ने कुरामा ध्यान केन्द्रित गरिरहेका छौं।
चेन: माग हुँदा मात्र हामी सान्दर्भिक प्रविधिहरू अपनाउनेछौं।
के हाल इपोक्सी मोल्डिङ कम्पाउन्ड क्षेत्रमा धेरै नयाँ विकासहरू भइरहेका छन्?
केली: मोल्डिङ यौगिकहरूमा उल्लेखनीय परिवर्तनहरू भएका छन्। तिनीहरूको CTE (थर्मल विस्तारको गुणांक) धेरै कम गरिएको छ, जसले गर्दा तिनीहरूलाई दबाबको दृष्टिकोणबाट सान्दर्भिक अनुप्रयोगहरूको लागि बढी अनुकूल बनाइएको छ।
ओट्टे: हाम्रो अघिल्लो छलफलमा फर्कँदै, हाल १ वा २ माइक्रोन स्पेसिङमा कतिवटा अर्धचालक चिपहरू उत्पादन गरिन्छन्?
केली: एउटा उल्लेखनीय अनुपात।
चेन: सायद १% भन्दा कम।
ओट्टे: त्यसैले हामीले छलफल गरिरहेको प्रविधि मुख्यधाराको होइन। यो अनुसन्धान चरणमा छैन, किनकि प्रमुख कम्पनीहरूले वास्तवमा यो प्रविधि प्रयोग गरिरहेका छन्, तर यो महँगो छ र यसको प्रतिफल कम छ।
केली: यो मुख्यतया उच्च-प्रदर्शन कम्प्युटिङमा लागू हुन्छ। आजकल, यो डेटा केन्द्रहरूमा मात्र नभई उच्च-अन्त पीसीहरू र केही ह्यान्डहेल्ड उपकरणहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि यी उपकरणहरू तुलनात्मक रूपमा साना छन्, तिनीहरूसँग अझै पनि उच्च प्रदर्शन छ। यद्यपि, प्रोसेसर र CMOS अनुप्रयोगहरूको व्यापक सन्दर्भमा, यसको अनुपात अपेक्षाकृत सानो रहन्छ। साधारण चिप निर्माताहरूको लागि, यो प्रविधि अपनाउनु आवश्यक छैन।
ओट्टे: त्यसैले यो प्रविधि अटोमोटिभ उद्योगमा प्रवेश गरेको देख्नु अचम्मको कुरा हो। कारहरूलाई अत्यन्तै सानो हुन चिप्सको आवश्यकता पर्दैन। तिनीहरू २० वा ४० न्यानोमिटर प्रक्रियाहरूमा रहन सक्छन्, किनकि यस प्रक्रियामा अर्धचालकहरूमा प्रति ट्रान्जिस्टर लागत सबैभन्दा कम हुन्छ।
केली: यद्यपि, ADAS वा स्वायत्त ड्राइभिङको लागि कम्प्युटेशनल आवश्यकताहरू AI PC वा समान उपकरणहरूको लागि जस्तै छन्। त्यसैले, अटोमोटिभ उद्योगले यी अत्याधुनिक प्रविधिहरूमा लगानी गर्न आवश्यक छ।
यदि उत्पादन चक्र पाँच वर्षको छ भने, के नयाँ प्रविधिहरू अपनाउँदा अर्को पाँच वर्षको लागि फाइदा बढाउन सकिन्छ?
केली: त्यो एकदमै उचित कुरा हो। अटोमोटिभ उद्योगको अर्को कोण छ। साधारण सर्वो नियन्त्रकहरू वा अपेक्षाकृत सरल एनालग उपकरणहरूलाई विचार गर्नुहोस् जुन २० वर्षदेखि अस्तित्वमा छन् र धेरै कम लागतका छन्। तिनीहरू साना चिप्स प्रयोग गर्छन्। अटोमोटिभ उद्योगका मानिसहरू यी उत्पादनहरू प्रयोग गर्न जारी राख्न चाहन्छन्। तिनीहरू केवल डिजिटल साना चिप्स भएका धेरै उच्च-अन्त कम्प्युटिङ उपकरणहरूमा लगानी गर्न चाहन्छन् र सम्भवतः तिनीहरूलाई कम लागतका एनालग चिप्स, फ्ल्यास मेमोरी, र आरएफ चिप्ससँग जोड्न चाहन्छन्। तिनीहरूका लागि, सानो चिप मोडेलले धेरै अर्थ राख्छ किनभने तिनीहरूले धेरै कम लागतका, स्थिर, पुरानो पुस्ताका भागहरू राख्न सक्छन्। तिनीहरू न त यी भागहरू परिवर्तन गर्न चाहन्छन् न त आवश्यक छ। त्यसपछि, तिनीहरूले ADAS भागको कार्यहरू पूरा गर्न उच्च-अन्तको ५-न्यानोमिटर वा ३-न्यानोमिटर सानो चिप थप्न आवश्यक छ। वास्तवमा, तिनीहरूले एउटा उत्पादनमा विभिन्न प्रकारका साना चिपहरू लागू गरिरहेका छन्। पीसी र कम्प्युटिङ क्षेत्रहरूको विपरीत, अटोमोटिभ उद्योगमा अनुप्रयोगहरूको अधिक विविध दायरा छ।
चेन: यसबाहेक, यी चिप्स इन्जिनको छेउमा जडान गर्नु पर्दैन, त्यसैले वातावरणीय अवस्था तुलनात्मक रूपमा राम्रो छ।
केली: कारहरूमा वातावरणीय तापक्रम धेरै उच्च हुन्छ। त्यसैले, चिपको शक्ति विशेष रूपमा उच्च नभए पनि, अटोमोटिभ उद्योगले राम्रो थर्मल व्यवस्थापन समाधानहरूमा केही रकम लगानी गर्नुपर्छ र वातावरणीय अवस्था धेरै कठोर भएकोले इन्डियम TIM (थर्मल इन्टरफेस सामग्री) प्रयोग गर्ने बारे पनि विचार गर्न सक्छ।
पोस्ट समय: अप्रिल-२८-२०२५