தொழில்துறை செய்திகள்: மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்ப போக்குகள்

செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங் பாரம்பரிய 1D PCB வடிவமைப்புகளிலிருந்து வேஃபர் மட்டத்தில் அதிநவீன 3D கலப்பின பிணைப்பு வரை உருவாகியுள்ளது. இந்த முன்னேற்றம் ஒற்றை இலக்க மைக்ரான் வரம்பில் 1000 GB/s வரை அலைவரிசைகளுடன், அதிக ஆற்றல் செயல்திறனைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், ஒன்றோடொன்று இணைக்கும் இடைவெளியை அனுமதிக்கிறது. மேம்பட்ட செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களின் மையத்தில் 2.5D பேக்கேஜிங் (ஒரு இடைநிலை அடுக்கில் கூறுகள் அருகருகே வைக்கப்படுகின்றன) மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் (செயலில் உள்ள சில்லுகளை செங்குத்தாக அடுக்கி வைப்பதை உள்ளடக்கியது) ஆகியவை அடங்கும். இந்த தொழில்நுட்பங்கள் HPC அமைப்புகளின் எதிர்காலத்திற்கு முக்கியமானவை.

2.5D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பம் பல்வேறு இடைநிலை அடுக்கு பொருட்களை உள்ளடக்கியது, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் உள்ளன. முழு செயலற்ற சிலிக்கான் வேஃபர்கள் மற்றும் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் பிரிட்ஜ்கள் உள்ளிட்ட சிலிக்கான் (Si) இடைநிலை அடுக்குகள், சிறந்த வயரிங் திறன்களை வழங்குவதற்காக அறியப்படுகின்றன, அவை உயர் செயல்திறன் கொண்ட கணினிக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன. இருப்பினும், அவை பொருட்கள் மற்றும் உற்பத்தி அடிப்படையில் விலை உயர்ந்தவை மற்றும் பேக்கேஜிங் பகுதியில் வரம்புகளை எதிர்கொள்கின்றன. இந்த சிக்கல்களைத் தணிக்க, உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் பிரிட்ஜ்களின் பயன்பாடு அதிகரித்து வருகிறது, பகுதி கட்டுப்பாடுகளை நிவர்த்தி செய்யும் போது சிறந்த செயல்பாடு முக்கியமான இடங்களில் சிலிக்கானைப் பயன்படுத்துவதில் மூலோபாய ரீதியாக ஈடுபட்டுள்ளது.

ஃபேன்-அவுட் வார்ப்பட பிளாஸ்டிக்குகளைப் பயன்படுத்தும் கரிம இடைநிலை அடுக்குகள், சிலிக்கானுக்கு மிகவும் செலவு குறைந்த மாற்றாகும். அவை குறைந்த மின்கடத்தா மாறிலியைக் கொண்டுள்ளன, இது தொகுப்பில் RC தாமதத்தைக் குறைக்கிறது. இந்த நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், கரிம இடைநிலை அடுக்குகள் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பேக்கேஜிங்கின் அதே அளவிலான ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட அம்சக் குறைப்பை அடைய போராடுகின்றன, இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட கணினி பயன்பாடுகளில் அவற்றின் ஏற்றுக்கொள்ளலைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

இன்டெல்லின் சமீபத்திய கண்ணாடி அடிப்படையிலான சோதனை வாகன பேக்கேஜிங்கை அறிமுகப்படுத்தியதைத் தொடர்ந்து, கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள் குறிப்பிடத்தக்க ஆர்வத்தைப் பெற்றுள்ளன. சரிசெய்யக்கூடிய வெப்ப விரிவாக்க குணகம் (CTE), உயர் பரிமாண நிலைத்தன்மை, மென்மையான மற்றும் தட்டையான மேற்பரப்புகள் மற்றும் பேனல் உற்பத்தியை ஆதரிக்கும் திறன் போன்ற பல நன்மைகளை கண்ணாடி வழங்குகிறது, இது சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடக்கூடிய வயரிங் திறன்களைக் கொண்ட இடைநிலை அடுக்குகளுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளராக அமைகிறது. இருப்பினும், தொழில்நுட்ப சவால்களைத் தவிர, கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகளின் முக்கிய குறைபாடு முதிர்ச்சியடையாத சுற்றுச்சூழல் அமைப்பு மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி திறன் தற்போதைய பற்றாக்குறை ஆகும். சுற்றுச்சூழல் அமைப்பு முதிர்ச்சியடைந்து உற்பத்தி திறன்கள் மேம்படும்போது, ​​குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங்கில் கண்ணாடி அடிப்படையிலான தொழில்நுட்பங்கள் மேலும் வளர்ச்சி மற்றும் ஏற்றுக்கொள்ளலைக் காணலாம்.

3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்தவரை, Cu-Cu பம்ப்-லெஸ் கலப்பின பிணைப்பு ஒரு முன்னணி புதுமையான தொழில்நுட்பமாக மாறி வருகிறது. இந்த மேம்பட்ட நுட்பம் மின்கடத்தா பொருட்களை (SiO2 போன்றவை) உட்பொதிக்கப்பட்ட உலோகங்களுடன் (Cu) இணைப்பதன் மூலம் நிரந்தர இடைத்தொடர்புகளை அடைகிறது. Cu-Cu கலப்பின பிணைப்பு 10 மைக்ரான்களுக்குக் குறைவான இடைவெளிகளை அடைய முடியும், பொதுவாக ஒற்றை இலக்க மைக்ரான் வரம்பில், இது பாரம்பரிய மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தை விட குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது, இது சுமார் 40-50 மைக்ரான்களின் பம்ப் இடைவெளிகளைக் கொண்டுள்ளது. கலப்பின பிணைப்பின் நன்மைகளில் அதிகரித்த I/O, மேம்படுத்தப்பட்ட அலைவரிசை, மேம்படுத்தப்பட்ட 3D செங்குத்து அடுக்குதல், சிறந்த சக்தி திறன் மற்றும் கீழ் நிரப்புதல் இல்லாததால் குறைக்கப்பட்ட ஒட்டுண்ணி விளைவுகள் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், இந்த தொழில்நுட்பம் உற்பத்தி செய்வதற்கு சிக்கலானது மற்றும் அதிக செலவுகளைக் கொண்டுள்ளது.

2.5D மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்கள் பல்வேறு பேக்கேஜிங் நுட்பங்களை உள்ளடக்கியது. 2.5D பேக்கேஜிங்கில், இடைநிலை அடுக்கு பொருட்களின் தேர்வைப் பொறுத்து, மேலே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அதை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான, கரிம அடிப்படையிலான மற்றும் கண்ணாடி அடிப்படையிலான இடைநிலை அடுக்குகளாக வகைப்படுத்தலாம். 3D பேக்கேஜிங்கில், மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி இடைவெளி பரிமாணங்களைக் குறைப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் இன்று, கலப்பின பிணைப்பு தொழில்நுட்பத்தை (நேரடி Cu-Cu இணைப்பு முறை) ஏற்றுக்கொள்வதன் மூலம், ஒற்றை இலக்க இடைவெளி பரிமாணங்களை அடைய முடியும், இது துறையில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது.

**கவனிக்க வேண்டிய முக்கிய தொழில்நுட்ப போக்குகள்:**

1. **பெரிய இடைநிலை அடுக்கு பகுதிகள்:** சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகள் 3x ரெட்டிகல் அளவு வரம்பை மீறுவதால் ஏற்படும் சிரமம் காரணமாக, 2.5D சிலிக்கான் பிரிட்ஜ் தீர்வுகள் விரைவில் HPC சில்லுகளை பேக்கேஜிங் செய்வதற்கான முதன்மை தேர்வாக சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகளை மாற்றும் என்று IDTechEx முன்பு கணித்துள்ளது. NVIDIA மற்றும் கூகிள் மற்றும் அமேசான் போன்ற பிற முன்னணி HPC டெவலப்பர்களுக்கு TSMC 2.5D சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகளின் முக்கிய சப்ளையர் ஆகும், மேலும் நிறுவனம் சமீபத்தில் 3.5x ரெட்டிகல் அளவுடன் அதன் முதல் தலைமுறை CoWoS_L இன் பெருமளவிலான உற்பத்தியை அறிவித்தது. IDTechEx இந்த போக்கு தொடரும் என்று எதிர்பார்க்கிறது, மேலும் முக்கிய நிறுவனங்களை உள்ளடக்கிய அதன் அறிக்கையில் மேலும் முன்னேற்றங்கள் விவாதிக்கப்படுகின்றன.

2. **பேனல்-லெவல் பேக்கேஜிங்:** 2024 தைவான் சர்வதேச செமிகண்டக்டர் கண்காட்சியில் சிறப்பிக்கப்பட்டபடி, பேனல்-லெவல் பேக்கேஜிங் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மையமாக மாறியுள்ளது. இந்த பேக்கேஜிங் முறை பெரிய இடைநிலை அடுக்குகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது மற்றும் ஒரே நேரத்தில் அதிக தொகுப்புகளை உருவாக்குவதன் மூலம் செலவுகளைக் குறைக்க உதவுகிறது. அதன் சாத்தியக்கூறுகள் இருந்தபோதிலும், வார்பேஜ் மேலாண்மை போன்ற சவால்கள் இன்னும் தீர்க்கப்பட வேண்டும். அதன் அதிகரித்து வரும் முக்கியத்துவம் பெரிய, அதிக செலவு குறைந்த இடைநிலை அடுக்குகளுக்கான வளர்ந்து வரும் தேவையை பிரதிபலிக்கிறது.

3. **கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள்:** சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடக்கூடிய, சரிசெய்யக்கூடிய CTE மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை போன்ற கூடுதல் நன்மைகளுடன், சிறந்த வயரிங் அடைவதற்கான வலுவான வேட்பாளர் பொருளாக கண்ணாடி உருவாகி வருகிறது. கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள் பேனல்-நிலை பேக்கேஜிங்குடன் இணக்கமாக உள்ளன, இது அதிக நிர்வகிக்கக்கூடிய செலவில் அதிக அடர்த்தி கொண்ட வயரிங் சாத்தியத்தை வழங்குகிறது, இது எதிர்கால பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வாக அமைகிறது.

4. **HBM கலப்பின பிணைப்பு:** 3D செம்பு-செம்பு (Cu-Cu) கலப்பின பிணைப்பு என்பது சில்லுகளுக்கு இடையில் மிக நுண்ணிய பிட்ச் செங்குத்து இடை இணைப்புகளை அடைவதற்கான ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். இந்த தொழில்நுட்பம் பல்வேறு உயர்நிலை சேவையக தயாரிப்புகளில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இதில் அடுக்கப்பட்ட SRAM மற்றும் CPUகளுக்கான AMD EPYC, அதே போல் I/O டைகளில் CPU/GPU தொகுதிகளை அடுக்கி வைப்பதற்கான MI300 தொடர் ஆகியவை அடங்கும். எதிர்கால HBM முன்னேற்றங்களில், குறிப்பாக 16-Hi அல்லது 20-Hi அடுக்குகளைத் தாண்டிய DRAM அடுக்குகளுக்கு, கலப்பின பிணைப்பு முக்கிய பங்கு வகிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

5. **கூட்டுத் தொகுப்பு ஒளியியல் சாதனங்கள் (CPO):** அதிக தரவு செயல்திறன் மற்றும் மின் திறனுக்கான வளர்ந்து வரும் தேவையுடன், ஆப்டிகல் இன்டர்கனெக்ட் தொழில்நுட்பம் கணிசமான கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. இணைத் தொகுப்பு ஒளியியல் சாதனங்கள் (CPO) I/O அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கும் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைப்பதற்கும் ஒரு முக்கிய தீர்வாக மாறி வருகின்றன. பாரம்பரிய மின் பரிமாற்றத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு நீண்ட தூரங்களில் குறைந்த சமிக்ஞை குறைப்பு, குறைக்கப்பட்ட குறுக்கு-குறிப்பு உணர்திறன் மற்றும் கணிசமாக அதிகரித்த அலைவரிசை உள்ளிட்ட பல நன்மைகளை வழங்குகிறது. இந்த நன்மைகள் CPO ஐ தரவு-தீவிர, ஆற்றல்-திறனுள்ள HPC அமைப்புகளுக்கு சிறந்த தேர்வாக ஆக்குகின்றன.

**கவனிக்க வேண்டிய முக்கிய சந்தைகள்:**

2.5D மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியை இயக்கும் முதன்மை சந்தை சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி உயர் செயல்திறன் கொண்ட கணினி (HPC) துறையாகும். இந்த மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் முறைகள் மூரின் சட்டத்தின் வரம்புகளை கடப்பதற்கும், ஒரே தொகுப்பிற்குள் அதிக டிரான்சிஸ்டர்கள், நினைவகம் மற்றும் இடை இணைப்புகளை செயல்படுத்துவதற்கும் மிக முக்கியமானவை. சில்லுகளின் சிதைவு, I/O தொகுதிகளை செயலாக்கத் தொகுதிகளிலிருந்து பிரிப்பது, செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துவது போன்ற பல்வேறு செயல்பாட்டுத் தொகுதிகளுக்கு இடையில் செயல்முறை முனைகளை உகந்த முறையில் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

உயர் செயல்திறன் கொண்ட கணினி (HPC) தவிர, மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களை ஏற்றுக்கொள்வதன் மூலம் பிற சந்தைகளும் வளர்ச்சியை அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. 5G மற்றும் 6G துறைகளில், பேக்கேஜிங் ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் அதிநவீன சிப் தீர்வுகள் போன்ற புதுமைகள் வயர்லெஸ் அணுகல் நெட்வொர்க் (RAN) கட்டமைப்புகளின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும். தன்னியக்க வாகனங்களும் பயனடையும், ஏனெனில் இந்த தொழில்நுட்பங்கள் சென்சார் தொகுப்புகள் மற்றும் கணினி அலகுகளை ஒருங்கிணைப்பதை ஆதரிப்பதால், பாதுகாப்பு, நம்பகத்தன்மை, சுருக்கத்தன்மை, சக்தி மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் செலவு-செயல்திறனை உறுதி செய்யும் அதே வேளையில் அதிக அளவு தரவை செயலாக்க உதவுகின்றன.

நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்கள் (ஸ்மார்ட்ஃபோன்கள், ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள், AR/VR சாதனங்கள், PCகள் மற்றும் பணிநிலையங்கள் உட்பட) செலவில் அதிக முக்கியத்துவம் இருந்தபோதிலும், சிறிய இடங்களில் அதிக தரவை செயலாக்குவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகின்றன. மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங் இந்தப் போக்கில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும், இருப்பினும் பேக்கேஜிங் முறைகள் HPC இல் பயன்படுத்தப்படும் முறைகளிலிருந்து வேறுபடலாம்.