தொழில்துறை செய்திகள்: மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பப் போக்குகள்

செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங், பாரம்பரிய 1D PCB வடிவமைப்புகளிலிருந்து, வேஃபர் மட்டத்தில் அதிநவீன 3D ஹைப்ரிட் பாண்டிங் வரை பரிணாம வளர்ச்சி அடைந்துள்ளது. இந்த முன்னேற்றம், அதிக ஆற்றல் திறனைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், 1000 GB/s வரையிலான அலைவரிசையுடன், ஒற்றை இலக்க மைக்ரான் வரம்பில் இன்டர்கனெக்ட் இடைவெளியை அனுமதிக்கிறது. மேம்பட்ட செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களின் மையத்தில் 2.5D பேக்கேஜிங் (இதில் கூறுகள் ஒரு இடைநிலை அடுக்கில் அருகருகே வைக்கப்படுகின்றன) மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் (இதில் ஆக்டிவ் சிப்கள் செங்குத்தாக அடுக்கப்படுகின்றன) ஆகியவை உள்ளன. இந்தத் தொழில்நுட்பங்கள் HPC அமைப்புகளின் எதிர்காலத்திற்கு மிகவும் முக்கியமானவை.

2.5D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பமானது, பல்வேறு இடைநிலை அடுக்குப் பொருட்களை உள்ளடக்கியுள்ளது; அவற்றுள் ஒவ்வொன்றிற்கும் அதன் சொந்த நன்மைகளும் தீமைகளும் உள்ளன. முழுமையாக செயலற்ற சிலிக்கான் வேஃபர்கள் மற்றும் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் பாலங்கள் உள்ளிட்ட சிலிக்கான் (Si) இடைநிலை அடுக்குகள், மிகச்சிறந்த வயரிங் திறன்களை வழங்குவதற்காக அறியப்படுகின்றன, இது அவற்றை உயர் செயல்திறன் கணினிக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது. இருப்பினும், அவை மூலப்பொருட்கள் மற்றும் உற்பத்தியின் அடிப்படையில் விலை உயர்ந்தவை மற்றும் பேக்கேஜிங் பரப்பளவில் வரம்புகளை எதிர்கொள்கின்றன. இந்தச் சிக்கல்களைத் தணிப்பதற்காக, உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் பாலங்களின் பயன்பாடு அதிகரித்து வருகிறது; இது பரப்பளவு கட்டுப்பாடுகளைக் கருத்தில் கொண்டு, நுட்பமான செயல்பாடு மிக முக்கியமான இடங்களில் சிலிக்கானை உத்தியோகபூர்வமாகப் பயன்படுத்துகிறது.

விசிறி வடிவத்தில் வார்க்கப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகளைப் பயன்படுத்தும் கரிம இடைநிலை அடுக்குகள், சிலிக்கானுக்கு ஒரு செலவு குறைந்த மாற்றாகும். அவை குறைந்த மின்காப்பு மாறிலியைக் கொண்டுள்ளன, இது பேக்கேஜில் உள்ள RC தாமதத்தைக் குறைக்கிறது. இந்த நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பேக்கேஜிங்கைப் போன்ற அதே அளவிலான இடை இணைப்பு அம்சக் குறைப்பை அடைவதில் கரிம இடைநிலை அடுக்குகள் சிரமப்படுகின்றன, இது உயர் செயல்திறன் கணினிப் பயன்பாடுகளில் அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

குறிப்பாக இன்டெல் சமீபத்தில் கண்ணாடி அடிப்படையிலான சோதனை வாகன பேக்கேஜிங்கை அறிமுகப்படுத்தியதைத் தொடர்ந்து, கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள் குறிப்பிடத்தக்க ஆர்வத்தைப் பெற்றுள்ளன. கண்ணாடி, சரிசெய்யக்கூடிய வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் (CTE), உயர் பரிமாண நிலைத்தன்மை, மென்மையான மற்றும் தட்டையான மேற்பரப்புகள், மற்றும் பேனல் உற்பத்தியை ஆதரிக்கும் திறன் போன்ற பல நன்மைகளை வழங்குகிறது. இதனால், சிலிக்கானுக்கு இணையான வயரிங் திறன்களைக் கொண்ட இடைநிலை அடுக்குகளுக்கு இது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தேர்வாக அமைகிறது. இருப்பினும், தொழில்நுட்ப சவால்களைத் தவிர, கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகளின் முக்கிய குறைபாடு, முதிர்ச்சியடையாத சூழலமைப்பு மற்றும் தற்போது பெரிய அளவிலான உற்பத்தித் திறன் இல்லாதது ஆகும். சூழலமைப்பு முதிர்ச்சியடைந்து, உற்பத்தித் திறன்கள் மேம்படும்போது, ​​குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங்கில் கண்ணாடி அடிப்படையிலான தொழில்நுட்பங்கள் மேலும் வளர்ச்சியையும் பயன்பாட்டையும் காணக்கூடும்.

3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்தவரை, Cu-Cu பம்ப் இல்லாத ஹைப்ரிட் பாண்டிங் ஒரு முன்னணி புதுமையான தொழில்நுட்பமாக வளர்ந்து வருகிறது. இந்த மேம்பட்ட நுட்பம், மின்காப்புப் பொருட்களை (SiO2 போன்றவை) உட்பொதிக்கப்பட்ட உலோகங்களுடன் (Cu) இணைப்பதன் மூலம் நிரந்தரமான இடை இணைப்புகளை அடைகிறது. Cu-Cu ஹைப்ரிட் பாண்டிங்கால் 10 மைக்ரானுக்கும் குறைவான, பொதுவாக ஒற்றை இலக்க மைக்ரான் வரம்பில் இடைவெளிகளை அடைய முடியும். இது, சுமார் 40-50 மைக்ரான் பம்ப் இடைவெளிகளைக் கொண்ட பாரம்பரிய மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தை விட ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது. ஹைப்ரிட் பாண்டிங்கின் நன்மைகளில் அதிகரித்த I/O, மேம்படுத்தப்பட்ட அலைவரிசை, மேம்பட்ட 3D செங்குத்து அடுக்கமைப்பு, சிறந்த மின் திறன், மற்றும் கீழ் நிரப்புதல் இல்லாததால் ஏற்படும் குறைக்கப்பட்ட ஒட்டுண்ணி விளைவுகள் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை உற்பத்தி செய்வது சிக்கலானது மற்றும் அதிக செலவுகளைக் கொண்டது.

2.5D மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்கள் பல்வேறு பேக்கேஜிங் நுட்பங்களை உள்ளடக்கியுள்ளன. 2.5D பேக்கேஜிங்கில், இடைநிலை அடுக்கு பொருட்களின் தேர்வைப் பொறுத்து, மேலே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இதை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான, கரிம அடிப்படையிலான மற்றும் கண்ணாடி அடிப்படையிலான இடைநிலை அடுக்குகளாக வகைப்படுத்தலாம். 3D பேக்கேஜிங்கில், மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியானது இடைவெளி பரிமாணங்களைக் குறைப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் இன்று, ஹைப்ரிட் பாண்டிங் தொழில்நுட்பத்தை (ஒரு நேரடி Cu-Cu இணைப்பு முறை) ஏற்றுக்கொள்வதன் மூலம், ஒற்றை இலக்க இடைவெளி பரிமாணங்களை அடைய முடிகிறது, இது இத்துறையில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது.

கவனிக்க வேண்டிய முக்கிய தொழில்நுட்பப் போக்குகள்:

1. **பெரிய இடைநிலை அடுக்கு பரப்புகள்:** 3x ரெட்டிகல் அளவு வரம்பைத் தாண்டும் சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகளின் சிரமம் காரணமாக, HPC சிப்களை பேக்கேஜிங் செய்வதற்கான முதன்மைத் தேர்வாக சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகளுக்குப் பதிலாக 2.5D சிலிக்கான் பிரிட்ஜ் தீர்வுகள் விரைவில் இடம்பெறும் என்று IDTechEx முன்பு கணித்திருந்தது. TSMC, NVIDIA மற்றும் கூகிள், அமேசான் போன்ற பிற முன்னணி HPC டெவலப்பர்களுக்கு 2.5D சிலிக்கான் இடைநிலை அடுக்குகளை வழங்கும் ஒரு முக்கிய நிறுவனமாகும். மேலும், இந்நிறுவனம் சமீபத்தில் 3.5x ரெட்டிகல் அளவுடன் தனது முதல் தலைமுறை CoWoS_L-இன் பெருமளவு உற்பத்தியை அறிவித்தது. முக்கிய நிறுவனங்களை உள்ளடக்கிய தனது அறிக்கையில் விவாதிக்கப்பட்டுள்ள மேலதிக முன்னேற்றங்களுடன், இந்தப் போக்கு தொடரும் என்று IDTechEx எதிர்பார்க்கிறது.

2. **பேனல்-நிலை பேக்கேஜிங்:** 2024 தைவான் சர்வதேச குறைக்கடத்தி கண்காட்சியில் முன்னிலைப்படுத்தப்பட்டபடி, பேனல்-நிலை பேக்கேஜிங் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க கவனமாக மாறியுள்ளது. இந்த பேக்கேஜிங் முறையானது பெரிய இடைநிலை அடுக்குகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது மற்றும் ஒரே நேரத்தில் அதிக பேக்கேஜ்களை உற்பத்தி செய்வதன் மூலம் செலவுகளைக் குறைக்க உதவுகிறது. அதன் சாத்தியக்கூறுகள் இருந்தபோதிலும், வளைவு மேலாண்மை போன்ற சவால்களுக்கு இன்னும் தீர்வு காணப்பட வேண்டும். இதன் அதிகரித்து வரும் முக்கியத்துவம், பெரிய மற்றும் அதிக செலவு குறைந்த இடைநிலை அடுக்குகளுக்கான வளர்ந்து வரும் தேவையைப் பிரதிபலிக்கிறது.

3. **கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள்:** சிலிக்கானுக்கு இணையான நுண் வயரிங்கை அடைவதற்கு, சரிசெய்யக்கூடிய CTE மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை போன்ற கூடுதல் நன்மைகளுடன், கண்ணாடி ஒரு வலுவான வேட்புப் பொருளாக உருவெடுத்து வருகிறது. கண்ணாடி இடைநிலை அடுக்குகள் பேனல்-நிலை பேக்கேஜிங்குடனும் இணக்கமானவை, மேலும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய செலவில் அதிக அடர்த்தி கொண்ட வயரிங்கிற்கான சாத்தியத்தை வழங்குகின்றன, இது எதிர்கால பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வாக அமைகிறது.

4. **HBM ஹைப்ரிட் பாண்டிங்:** 3D காப்பர்-காப்பர் (Cu-Cu) ஹைப்ரிட் பாண்டிங் என்பது சிப்களுக்கு இடையில் மிக நுண்ணிய பிட்ச் செங்குத்து இணைப்புகளை அடைவதற்கான ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். இந்தத் தொழில்நுட்பம், அடுக்கப்பட்ட SRAM மற்றும் CPU-களுக்கான AMD EPYC, அத்துடன் I/O டைகளில் CPU/GPU தொகுதிகளை அடுக்குவதற்கான MI300 தொடர் உள்ளிட்ட பல்வேறு உயர்நிலை சர்வர் தயாரிப்புகளில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. எதிர்கால HBM முன்னேற்றங்களில், குறிப்பாக 16-Hi அல்லது 20-Hi அடுக்குகளைத் தாண்டிய DRAM அடுக்குகளில், ஹைப்ரிட் பாண்டிங் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

5. **ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் சாதனங்கள் (CPO):** அதிக தரவு பரிமாற்ற வேகம் மற்றும் ஆற்றல் திறனுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், ஒளியியல் இடை இணைப்புத் தொழில்நுட்பம் கணிசமான கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் சாதனங்கள் (CPO), உள்ளீடு/வெளியீடு (I/O) அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கும் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைப்பதற்கும் ஒரு முக்கிய தீர்வாக மாறி வருகின்றன. பாரம்பரிய மின்சாரப் பரிமாற்றத்துடன் ஒப்பிடுகையில், ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு நீண்ட தூரங்களில் குறைந்த சமிக்ஞை சிதைவு, குறைக்கப்பட்ட குறுக்குப்பேச்சு உணர்திறன் மற்றும் கணிசமாக அதிகரித்த அலைவரிசை உள்ளிட்ட பல நன்மைகளை வழங்குகிறது. இந்த நன்மைகள், அதிக தரவு தேவைப்படும் மற்றும் ஆற்றல் திறன்மிக்க உயர் செயல்திறன் கணினி (HPC) அமைப்புகளுக்கு CPO-வை ஒரு சிறந்த தேர்வாக ஆக்குகின்றன.

கவனிக்க வேண்டிய முக்கிய சந்தைகள்:

2.5D மற்றும் 3D பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியை இயக்கும் முதன்மைச் சந்தை, சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி உயர் செயல்திறன் கணினி (HPC) துறையாகும். இந்த மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் முறைகள், மூரின் விதியின் வரம்புகளைக் கடப்பதற்கு முக்கியமானவை; இவை ஒரே பேக்கேஜுக்குள் அதிக டிரான்சிஸ்டர்கள், நினைவகம் மற்றும் இடை இணைப்புகளைச் சாத்தியமாக்குகின்றன. சில்லுகளைப் பிரிப்பது, உள்ளீடு/வெளியீடு (I/O) தொகுதிகளைச் செயலாக்கத் தொகுதிகளிலிருந்து பிரிப்பது போன்ற வெவ்வேறு செயல்பாட்டுத் தொகுதிகளுக்கு இடையேயான செயல்முறை முனைகளை உகந்த முறையில் பயன்படுத்தவும் அனுமதிக்கிறது, இது செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துகிறது.

உயர் செயல்திறன் கணினி (HPC) மட்டுமின்றி, மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களை ஏற்றுக்கொள்வதன் மூலம் மற்ற சந்தைகளும் வளர்ச்சி அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. 5G மற்றும் 6G துறைகளில், பேக்கேஜிங் ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் அதிநவீன சிப் தீர்வுகள் போன்ற புத்தாக்கங்கள், கம்பியில்லா அணுகல் வலையமைப்பு (RAN) கட்டமைப்புகளின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும். தன்னாட்சி வாகனங்களும் பயனடையும், ஏனெனில் இந்தத் தொழில்நுட்பங்கள், பாதுகாப்பு, நம்பகத்தன்மை, கச்சிதமான அமைப்பு, மின்சாரம் மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை, மற்றும் செலவுத் திறன் ஆகியவற்றை உறுதி செய்வதோடு, அதிக அளவிலான தரவுகளைச் செயலாக்குவதற்காக சென்சார் தொகுப்புகள் மற்றும் கணினி அலகுகளின் ஒருங்கிணைப்பை ஆதரிக்கின்றன.

ஸ்மார்ட்போன்கள், ஸ்மார்ட்வாட்சுகள், AR/VR சாதனங்கள், கணினிகள் மற்றும் பணிநிலையங்கள் உள்ளிட்ட நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்கள், செலவுக்கு அதிக முக்கியத்துவம் கொடுக்கப்பட்ட போதிலும், சிறிய இடங்களில் அதிக தரவுகளைச் செயலாக்குவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகின்றன. மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங் இந்தப்போக்கில் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கும், இருப்பினும் அதன் பேக்கேஜிங் முறைகள் HPC-யில் பயன்படுத்தப்படும் முறைகளிலிருந்து வேறுபடலாம்.