Унаа чип өнөр жайы өзгөрүүлөргө дуушар болууда
Жакында жарым өткөргүч инженердик командасы Амкордун чакан чипинин жана FCBGA интеграциясынын вице-президенти Майкл Келли менен чакан чиптерди, гибриддик байланышты жана жаңы материалдарды талкуулашты. Талкууга ошондой эле ASE изилдөөчүсү Уильям Чен, Promex Industries компаниясынын башкы директору Дик Отте жана Synopsys Photonics Solutions компаниясынын R&D директору Сандер Руздаал катышты. Төмөндө бул талкуудан үзүндүлөр келтирилген.
Көп жылдар бою автомобиль чиптерин өнүктүрүү өнөр жайда алдыңкы орунду ээлеген эмес. Бирок, электр унааларынын өсүшү жана өнүккөн маалымат-зоок системаларынын өнүгүшү менен бул абал кескин өзгөрдү. Кандай маселелерди байкадыңыз?
Келли: Жогорку сапаттагы ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) рынокто атаандаштыкка жөндөмдүү болуу үчүн 5 нанометрдик процесске же андан азыраак процессорлорду талап кылат. 5-нанометрдик процесске киргенден кийин, пластинкалардын чыгымдарын эске алышыңыз керек, бул кичинекей чиптин чечимдерин кылдаттык менен кароого алып келет, анткени 5-нанометрдик процессте чоң микросхемаларды өндүрүү кыйын. Мындан тышкары, түшүмдүүлүк төмөн, бул өтө чоң чыгымдарга алып келет. 5 нанометрдик же андан көп өркүндөтүлгөн процесстер менен иштөөдө кардарлар, адатта, бүт чипти колдонуунун ордуна 5 нанометрдик чиптин бир бөлүгүн тандоону карашат, ошол эле учурда пакеттөө стадиясына инвестицияны көбөйтүү. Алар: "Чоңураак чипте бардык функцияларды аткарууга аракет кылбай, ушундай жол менен талап кылынган өндүрүмдүүлүккө жетишүү үнөмдүү вариант болобу?" деп ойлошу мүмкүн. Демек, ооба, жогорку класстагы автомобиль компаниялары кичинекей чип технологиясына сөзсүз көңүл бурушат. Буга тармактын алдыцкы ишканалары кунт коюу менен контролдук кылууда. Эсептөө тармагына салыштырмалуу, автомобиль өнөр жайы, кыязы, чакан чип технологиясын колдонууда 2 жылдан 4 жылга чейин артта калган, бирок аны автомобиль секторунда колдонуу тенденциясы айкын. Автоунаа өнөр жайы өтө жогорку ишенимдүүлүк талаптары бар, ошондуктан чакан чип технологиясынын ишенимдүүлүгү далилдениши керек. Бирок, унаа тармагында чакан чип технологиясын масштабдуу колдонуу, албетте, жолдо.
Чен: Мен эч кандай олуттуу тоскоолдуктарды байкаган жокмун. Менин оюмча, бул сертификациянын тиешелүү талаптарын тереңирээк үйрөнүү жана түшүнүү керек. Бул метрология деңгээлине кайтып келет. Кантип биз абдан катуу унаа стандарттарына жооп пакеттерди өндүрөт? Бирок тиешелүү технология тынымсыз өнүгүп жатканы анык.
Көп өлчөмдүү компоненттер менен байланышкан көптөгөн жылуулук маселелерин жана татаалдыктарын эске алганда, жаңы стресс-тест профилдери же тесттердин ар кандай түрлөрү болобу? Азыркы JEDEC стандарттары ушундай интеграцияланган системаларды камтый алабы?
Чен: Мен мүчүлүштүктөрдүн булагын так аныктоо үчүн диагностиканын комплекстүү ыкмаларын иштеп чыгышыбыз керек деп эсептейм. Биз метрологияны диагностика менен айкалыштыруу маселесин талкууладык жана биз кантип бекем пакеттерди курууну, жогорку сапаттагы материалдарды жана процесстерди колдонууну жана аларды валидациялоону чечүүгө милдеттүүбүз.
Келли: Бүгүнкү күндө биз система деңгээлиндеги тестирлөөдөн, өзгөчө JEDEC тестинде камтылбаган функционалдык такта тесттеринде температуранын таасирин текшерүүдөн бир нерсе үйрөнгөн кардарлар менен кейс изилдөөлөрүн жүргүзүп жатабыз. JEDEC тести - бул жөн гана изотермикалык сыноо, ага "температуранын көтөрүлүшү, төмөндөшү жана температуранын өтүшү" кирет. Бирок, чыныгы пакеттерде температураны бөлүштүрүү реалдуу дүйнөдө болуп жаткандан алыс. Барган сайын көбүрөөк кардарлар система деңгээлинде тестирлөөнү эртерээк өткөрүүнү каалашат, анткени алар бул жагдайды түшүнүшөт, бирок муну баары эле биле бербейт. Бул жерде симуляциялык технология да роль ойнойт. Эгер кимдир бирөө жылуулук-механикалык айкалыштыруу симуляциясында тажрыйбалуу болсо, көйгөйлөрдү талдоо жеңилдейт, анткени алар тестирлөө учурунда кайсы аспектилерге көңүл буруу керектигин билишет. Системалык деңгээлдеги тестирлөө жана симуляциялоо технологиясы бири-бирин толуктап турат. Бирок, бул тенденция дагы эле алгачкы баскычында.
Жетилген технология түйүндөрүндө мурункуга караганда көбүрөөк жылуулук көйгөйлөрү барбы?
Отте: Ооба, бирок акыркы эки жылдын ичинде теңдештик маселелери барган сайын көрүнүктүү болуп калды. Биз чипте 5000-10000 жез мамыларды көрөбүз, алар 50 микрондон 127 микронго чейин аралыкта жайгашкан. Тиешелүү маалыматтарды кылдат изилдеп көрсөңүз, бул жез мамыларды субстраттын үстүнө жайгаштыруу жана жылытуу, муздатуу жана кайра агып ширетүү операцияларын аткаруу үчүн жүз миңдей тактыктын бир бөлүгүнө жетишүү керек экенин көрөсүз. Жүз миң тактыктын бир бөлүгү футбол талаасынын узундугунан чөптүн бир талын табууга окшош. Чип менен субстраттын тегиздигин өлчөө үчүн биз кээ бир жогорку натыйжалуу Keyence куралдарын сатып алдык. Албетте, кийинки суроо - кайра агып ширетүү циклинин учурунда бул ийрүү кубулушун кантип көзөмөлдөө керек? Бул чечүүнү талап кылган актуалдуу маселе.
Чен: Понте Веккио тууралуу талкуулар эсимде, анда алар аткаруу үчүн эмес, монтаждоо үчүн төмөнкү температурадагы ширеткичти колдонушкан.
Жакын жердеги бардык схемаларда дагы эле жылуулук көйгөйлөрү бар экенин эске алсак, фотониканы буга кантип киргизүү керек?
Roosendaal: Термикалык симуляция бардык аспектилер үчүн жүргүзүлүшү керек жана жогорку жыштыктагы экстракция дагы зарыл, анткени кирген сигналдар жогорку жыштыктагы сигналдар. Ошондуктан, импеданс дал келүү жана туура негиздөө сыяктуу маселелерди чечүү керек. Олуттуу температура градиенттери болушу мүмкүн, алар калыптын өзүндө же биз "E" деп атаган өлчөм (электрдик өлчөм) менен "Р" өлчөгүчтүн (фотондук өлчөм) ортосунда болушу мүмкүн. Мен жабышчаактардын жылуулук мүнөздөмөлөрүн тереңирээк изилдешибиз керекпи деп кызыктым.
Бул байланыш материалдары, аларды тандоо жана убакыттын өтүшү менен туруктуулугу жөнүндө талкууларды жаратат. Гибриддик байланыш технологиясы реалдуу дүйнөдө колдонулганы көрүнүп турат, бирок ал массалык өндүрүш үчүн колдонула элек. Бул технологиянын азыркы абалы кандай?
Келли: Жеткирүү чынжырындагы бардык тараптар гибриддик байланыш технологиясына көңүл буруп жатышат. Учурда бул технологияны негизинен куюучу заводдор жетектейт, бирок OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) компаниялары да анын коммерциялык колдонмолорун олуттуу түрдө изилдеп жатышат. Классикалык жез гибриддик диэлектрдик байланыш компоненттери узак мөөнөттүү текшерүүдөн өткөн. Эгер тазалыкты көзөмөлдөө мүмкүн болсо, бул процесс абдан күчтүү компоненттерди чыгарышы мүмкүн. Бирок, бул өтө жогорку тазалык талаптары бар, жана капиталдык жабдуулардын баасы абдан жогору. Биз SRAMдин көпчүлүгү жез гибриддик байланыш технологиясын колдонгон AMDдин Ryzen продуктулар линиясында алгачкы колдонуу аракеттерин көрдүк. Бирок, мен бул технологияны колдонгон башка кардарларды көрө элекмин. Бул көптөгөн компаниялардын технологиялык жол карталарында болсо да, тиешелүү жабдуулардын топтомдору көз карандысыз тазалык талаптарына жооп бериши үчүн дагы бир нече жыл талап кылынат окшойт. Эгерде аны фабрикалык чөйрөдө кадимки вафли фабына караганда бир аз төмөн тазалык менен колдонууга мүмкүн болсо жана андан азыраак чыгымдарга жетишүү мүмкүн болсо, анда бул технология көбүрөөк көңүл бурушу мүмкүн.
Чен: Менин статистикам боюнча, 2024-жылдагы ECTC конференциясында гибриддик байланыш боюнча кеминде 37 доклад сунушталат. Бул көп тажрыйбаны талап кылган процесс жана монтаждоо учурунда бир топ жакшы операцияларды талап кылат. Ошентип, бул технология сөзсүз түрдө кеңири жайылган колдонууну көрөт. Мурдатан эле кээ бир колдонуу учурлары бар, бирок келечекте ал ар кандай тармактарда кеңири жайылат.
Сиз "жакшы операциялар" жөнүндө сөз кылганда, сиз олуттуу финансылык инвестициянын зарылдыгын айтып жатасызбы?
Чен: Албетте, бул убакытты жана тажрыйбаны камтыйт. Бул операцияны аткаруу абдан таза чөйрөнү талап кылат, бул каржылык инвестицияны талап кылат. Ал ошондой эле тиешелүү жабдууларды талап кылат, ал да ушуга окшош каржылоону талап кылат. Демек, бул операциялык чыгымдарды гана эмес, объекттерге инвестицияны да камтыйт.
Келли: 15 микрон же андан чоңураак болгон учурларда, жез мамыдан пластинкадан пластинкага технологияны колдонууга олуттуу кызыгуу бар. Идеалында, пластиналар жалпак жана чиптин өлчөмдөрү анча чоң эмес, бул аралыктардын кээ бирлери үчүн жогорку сапаттагы кайра агып чыгууга мүмкүндүк берет. Бул кээ бир кыйынчылыктарды жаратса да, бул жез гибриддик байланыш технологиясын колдонууга караганда алда канча арзаныраак. Бирок, тактык талап 10 микрон же андан төмөн болсо, кырдаал өзгөрөт. Чиптерди топтоо технологиясын колдонгон компаниялар 4 же 5 микрон сыяктуу бир орундуу микрон аралыктарга жетишет жана башка альтернатива жок. Демек, тиешелүү технология сөзсүз өнүгүп кетет. Бирок, учурдагы технологиялар да тынымсыз өркүндөтүлүп жатат. Ошентип, азыр биз жез мамыларынын чегине жана бул технология кардарларга чыныгы жез гибриддик байланыш технологиясына бардык дизайн жана "квалификациялык" өнүктүрүү инвестицияларын кечиктирүүгө жетиштүү убакытка жетеби же жокпу деген суроолорго көңүл буруп жатабыз.
Чен: Биз суроо-талап болгондо гана тиешелүү технологияларды кабыл алабыз.
Учурда эпоксиддүү калыптандыруучу кошулма тармагында көптөгөн жаңы өнүгүүлөр барбы?
Келли: калыптандыруу кошулмалар олуттуу өзгөрүүлөргө дуушар болгон. Алардын CTE (жылуулук кеңейүү коэффициенти) басымдын көз карашынан тиешелүү колдонмолор үчүн жагымдуураак кылып, кыйла кыскарган.
Отте: Мурунку талкуубузга кайтып келсек, учурда 1 же 2 микрон аралык менен канча жарым өткөргүч микросхемалар өндүрүлгөн?
Келли: Маанилүү үлүшү.
Чен: Балким, 1% дан аз.
Отте: Демек, биз талкуулап жаткан технология негизги агым эмес. Бул изилдөө стадиясында эмес, анткени алдыңкы компаниялар бул технологияны чындап эле колдонуп жатышат, бирок ал кымбат жана түшүмдүүлүгү төмөн.
Келли: Бул негизинен жогорку өндүрүмдүүлүктөгү эсептөөдө колдонулат. Азыркы учурда, ал маалымат борборлорунда гана эмес, ошондой эле жогорку класстагы компьютерлерде, ал тургай кээ бир кол аппараттарында да колдонулат. Бул аппараттар салыштырмалуу кичине болсо да, алар дагы эле жогорку көрсөткүчтөргө ээ. Бирок, процессорлордун жана CMOS тиркемелеринин кеңири контекстинде анын үлүшү салыштырмалуу аз бойдон калууда. Кадимки чип өндүрүүчүлөр үчүн бул технологияны кабыл алуунун кереги жок.
Отте: Ошон үчүн бул технологиянын автомобиль өнөр жайына кирип жатканын көрүү таң калыштуу. Автоунаалар өтө кичинекей болушу үчүн чиптердин кереги жок. Алар 20 же 40 нанометрдик процесстерде кала алышат, анткени жарым өткөргүчтөрдөгү транзистордун баасы бул процессте эң төмөн.
Келли: Бирок, ADAS же автономдуу айдоо үчүн эсептөө талаптары AI PC же ушул сыяктуу түзмөктөр үчүн бирдей. Ошондуктан, автомобиль өнөр жайы бул алдыңкы технологияларды инвестициялоосу керек.
Эгерде продукт цикли беш жыл болсо, жаңы технологияларды кабыл алуу артыкчылыкты дагы беш жылга узарта алабы?
Келли: Бул абдан акылга сыярлык жагдай. Автоунаа өнөр жайынын дагы бир бурчу бар. Жөнөкөй сервоконтроллерлерди же салыштырмалуу жөнөкөй аналогдук түзүлүштөрдү карап көрөлү, алар 20 жылдан бери бар жана абдан арзан. Алар кичинекей чиптерди колдонушат. Автоунаа тармагындагы адамдар бул өнүмдөрдү колдонууну улантууну каалашат. Алар санариптик кичинекей микросхемалар менен эң жогорку чендеги эсептөөчү түзүлүштөргө инвестиция салгысы келет жана аларды арзан баада аналогдук микросхемалар, флеш эс тутум жана RF чиптери менен жупташтырууну каалашат. Алар үчүн кичинекей чип модели көп мааниге ээ, анткени алар көптөгөн арзан, туруктуу, эски муундун бөлүктөрүн сактап кала алышат. Алар бул бөлүктөрүн өзгөртүүнү каалабайт жана кереги жок. Андан кийин, алар жөн гана ADAS бөлүгүнүн милдеттерин аткаруу үчүн жогорку чендеги 5-нанометрдик же 3-нанометрдик кичинекей чипти кошуу керек. Чынында, алар бир продуктта ар кандай майда чиптерди колдонууда. ЖК жана эсептөө талааларынан айырмаланып, автомобиль өнөр жайы ар түрдүү колдонмолорго ээ.
Чен: Мындан тышкары, бул чиптер кыймылдаткычтын жанына орнотулбайт, ошондуктан экологиялык шарттар салыштырмалуу жакшыраак.
Келли: Унаалардагы чөйрөнүн температурасы абдан жогору. Ошондуктан, чиптин күчү өзгөчө жогору болбосо да, автомобиль өнөр жайы жакшы жылуулук башкаруу чечимдерине бир аз каражат жумшашы керек жана ал тургай индий TIM (термикалык интерфейс материалдары) колдонууну ойлонушу мүмкүн, анткени экологиялык шарттар абдан катаал.
Посттун убактысы: 28-апрель-2025