L-industrija taċ-ċipep tal-karozzi qed tgħaddi minn bidliet
Dan l-aħħar, it-tim tal-inġinerija tas-semikondutturi ddiskuta ċipep żgħar, twaħħil ibridu, u materjali ġodda ma’ Michael Kelly, il-Viċi President tal-integrazzjoni taċ-ċippa żgħira u l-FCBGA ta’ Amkor. Fid-diskussjoni ħadu sehem ukoll ir-riċerkatur tal-ASE William Chen, is-CEO ta’ Promex Industries Dick Otte, u Sander Roosendaal, id-Direttur tar-Riċerka u l-Iżvilupp ta’ Synopsys Photonics Solutions. Hawn taħt hawn siltiet minn din id-diskussjoni.
Għal ħafna snin, l-iżvilupp taċ-ċipep tal-karozzi ma ħax pożizzjoni ewlenija fl-industrija. Madankollu, biż-żieda fil-vetturi elettriċi u l-iżvilupp ta' sistemi avvanzati ta' infotainment, din is-sitwazzjoni nbidlet drastikament. Liema kwistjonijiet innotajt?
Kelly: L-ADAS (Sistemi Avvanzati ta' Assistenza għas-Sewwieq) ta' kwalità għolja jeħtieġu proċessuri bi proċess ta' 5 nanometri jew iżgħar biex ikunu kompetittivi fis-suq. Ladarba tidħol fil-proċess ta' 5 nanometri, trid tikkunsidra l-ispejjeż tal-wejfers, li jwassal għal konsiderazzjoni bir-reqqa ta' soluzzjonijiet ta' ċippi żgħar, peress li huwa diffiċli li jiġu manifatturati ċippi kbar fil-proċess ta' 5 nanometri. Barra minn hekk, ir-rendiment huwa baxx, li jirriżulta fi spejjeż estremament għoljin. Meta jittrattaw proċessi ta' 5 nanometri jew aktar avvanzati, il-klijenti tipikament jikkunsidraw li jagħżlu porzjon taċ-ċippa ta' 5 nanometri minflok jużaw iċ-ċippa kollha, filwaqt li jżidu l-investiment fl-istadju tal-ippakkjar. Jistgħu jaħsbu, "Ikun għażla aktar kosteffettiva li tinkiseb il-prestazzjoni meħtieġa b'dan il-mod, minflok ma jippruvaw jikkompletaw il-funzjonijiet kollha f'ċippa akbar?" Allura, iva, il-kumpaniji tal-karozzi ta' kwalità għolja definittivament qed jagħtu attenzjoni lit-teknoloġija taċ-ċippi żgħar. Il-kumpaniji ewlenin fl-industrija qed jimmonitorjaw dan mill-qrib. Meta mqabbla mal-qasam tal-kompjuters, l-industrija tal-karozzi probabbilment hija lura minn sentejn sa erba' snin fl-applikazzjoni tat-teknoloġija taċ-ċippi żgħar, iżda x-xejra għall-applikazzjoni tagħha fis-settur tal-karozzi hija ċara. L-industrija tal-karozzi għandha rekwiżiti ta' affidabbiltà estremament għoljin, għalhekk l-affidabbiltà tat-teknoloġija taċ-ċippa żgħira trid tiġi ppruvata. Madankollu, l-applikazzjoni fuq skala kbira tat-teknoloġija taċ-ċippa żgħira fil-qasam tal-karozzi żgur li tinsab fi triqitha.
Chen: Ma nnotajt l-ebda ostaklu sinifikanti. Naħseb li huwa aktar dwar il-ħtieġa li nitgħallmu u nifhmu r-rekwiżiti taċ-ċertifikazzjoni rilevanti fil-fond. Dan imur lura għal-livell tal-metroloġija. Kif nistgħu nimmanifatturaw pakketti li jissodisfaw l-istandards estremament stretti tal-karozzi? Iżda huwa ċert li t-teknoloġija rilevanti qed tevolvi kontinwament.
Minħabba l-ħafna kwistjonijiet termali u l-kumplessitajiet assoċjati mal-komponenti b'ħafna die, se jkun hemm profili ġodda ta' testijiet tal-istress jew tipi differenti ta' testijiet? Jistgħu l-istandards attwali tal-JEDEC ikopru sistemi integrati bħal dawn?
Chen: Nemmen li rridu niżviluppaw metodi dijanjostiċi aktar komprensivi biex nidentifikaw b'mod ċar is-sors tal-fallimenti. Iddiskutejna l-kombinazzjoni tal-metroloġija mad-dijanjostika, u għandna r-responsabbiltà li nsibu kif nibnu pakketti aktar robusti, nużaw materjali u proċessi ta' kwalità ogħla, u nivvalidawhom.
Kelly: Illum il-ġurnata, qed nagħmlu studji ta' każijiet ma' klijenti, li tgħallmu xi ħaġa mill-ittestjar fil-livell tas-sistema, speċjalment l-ittestjar tal-impatt tat-temperatura fit-testijiet funzjonali tal-bord, li mhuwiex kopert fl-ittestjar JEDEC. L-ittestjar JEDEC huwa sempliċement ittestjar iżotermiku, li jinvolvi "żieda fit-temperatura, tnaqqis, u tranżizzjoni tat-temperatura." Madankollu, id-distribuzzjoni tat-temperatura fil-pakketti attwali hija 'l bogħod minn dak li jseħħ fid-dinja reali. Aktar u aktar klijenti jridu jwettqu testijiet fil-livell tas-sistema kmieni għax jifhmu din is-sitwazzjoni, għalkemm mhux kulħadd huwa konxju tagħha. It-teknoloġija tas-simulazzjoni għandha wkoll rwol hawnhekk. Jekk wieħed ikun tas-sengħa fis-simulazzjoni ta' kombinazzjoni termo-mekkanika, l-analiżi tal-problemi ssir aktar faċli għax ikun jaf fuq liema aspetti għandu jiffoka waqt l-ittestjar. L-ittestjar fil-livell tas-sistema u t-teknoloġija tas-simulazzjoni jikkumplimentaw lil xulxin. Madankollu, din ix-xejra għadha fl-istadji bikrija tagħha.
Hemm aktar kwistjonijiet termali x'jiġu indirizzati f'nodi teknoloġiċi maturi milli fil-passat?
Otte: Iva, iżda fl-aħħar sentejn, il-kwistjonijiet ta' koplanarità saru dejjem aktar prominenti. Naraw minn 5,000 sa 10,000 pilastru tar-ram fuq ċippa, spazjati bejn 50 mikron u 127 mikron 'il bogħod minn xulxin. Jekk teżamina mill-qrib id-dejta rilevanti, issib li t-tqegħid ta' dawn il-pilastri tar-ram fuq is-sottostrat u t-twettiq ta' operazzjonijiet ta' tisħin, tkessiħ u issaldjar bir-reflow jirrikjedi li tinkiseb preċiżjoni ta' koplanarità ta' madwar parti waħda f'mitt elf. Preċiżjoni ta' parti waħda f'mitt elf hija bħal li ssib xafra ħaxix fit-tul ta' grawnd tal-futbol. Xtrajna xi għodod Keyence ta' prestazzjoni għolja biex inkejlu l-flatness taċ-ċippa u s-sottostrat. Naturalment, il-mistoqsija li tirriżulta hija kif tikkontrolla dan il-fenomenu tat-tgħawwiġ matul iċ-ċiklu tal-issaldjar bir-reflow? Din hija kwistjoni urġenti li teħtieġ li tiġi indirizzata.
Chen: Niftakar diskussjonijiet dwar Ponte Vecchio, fejn użaw stann f'temperatura baxxa għal kunsiderazzjonijiet ta' assemblaġġ aktar milli għal raġunijiet ta' prestazzjoni.
Minħabba li ċ-ċirkwiti kollha fil-qrib għad għandhom problemi termali, kif għandha tiġi integrata l-fotonika f'dan?
Roosendaal: Jeħtieġ li titwettaq simulazzjoni termali għall-aspetti kollha, u l-estrazzjoni ta' frekwenza għolja hija wkoll meħtieġa għaliex is-sinjali li jidħlu huma sinjali ta' frekwenza għolja. Għalhekk, jeħtieġ li jiġu indirizzati kwistjonijiet bħat-tqabbil tal-impedenza u l-ertjar xieraq. Jista' jkun hemm gradjenti sinifikanti tat-temperatura, li jistgħu jeżistu fid-die nnifsu jew bejn dak li nsejħu d-die "E" (die elettrika) u d-die "P" (die tal-fotoni). Ninsab kurjuż jekk għandniex bżonn nidħlu aktar fil-fond fil-karatteristiċi termali tal-adeżivi.
Dan iqajjem diskussjonijiet dwar il-materjali tat-twaħħil, l-għażla tagħhom, u l-istabbiltà tagħhom maż-żmien. Huwa evidenti li t-teknoloġija tat-twaħħil ibrida ġiet applikata fid-dinja reali, iżda għadha ma ntużatx għall-produzzjoni tal-massa. X'inhu l-istat attwali ta' din it-teknoloġija?
Kelly: Il-partijiet kollha fil-katina tal-provvista qed jagħtu attenzjoni lit-teknoloġija tat-twaħħil ibridu. Bħalissa, din it-teknoloġija hija mmexxija prinċipalment minn funderiji, iżda l-kumpaniji OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) qed jistudjaw ukoll bis-serjetà l-applikazzjonijiet kummerċjali tagħha. Il-komponenti klassiċi tat-twaħħil dielettriku ibridu tar-ram għaddew minn validazzjoni fit-tul. Jekk l-indafa tista' tiġi kkontrollata, dan il-proċess jista' jipproduċi komponenti robusti ħafna. Madankollu, għandu rekwiżiti ta' ndafa estremament għoljin, u l-ispejjeż tat-tagħmir kapitali huma għoljin ħafna. Esperjenzajna tentattivi bikrija ta' applikazzjoni fil-linja ta' prodotti Ryzen ta' AMD, fejn il-biċċa l-kbira tal-SRAM użaw teknoloġija ta' twaħħil ibridu tar-ram. Madankollu, ma rajtx ħafna klijenti oħra japplikaw din it-teknoloġija. Għalkemm tinsab fuq il-pjanijiet direzzjonali tat-teknoloġija ta' ħafna kumpaniji, jidher li se jieħu ftit snin oħra biex is-suites tat-tagħmir relatati jissodisfaw rekwiżiti ta' ndafa indipendenti. Jekk tista' tiġi applikata f'ambjent ta' fabbrika b'indafa kemxejn aktar baxxa minn fabbrika tipika tal-wejfers, u jekk jistgħu jinkisbu spejjeż aktar baxxi, allura forsi din it-teknoloġija se tirċievi aktar attenzjoni.
Chen: Skont l-istatistika tiegħi, mill-inqas 37 dokument dwar twaħħil ibridu se jiġu ppreżentati fil-konferenza tal-ECTC tal-2024. Dan huwa proċess li jeħtieġ ħafna għarfien espert u jinvolvi ammont sinifikanti ta' operazzjonijiet fini waqt l-assemblaġġ. Għalhekk din it-teknoloġija żgur li se tara applikazzjoni mifruxa. Diġà hemm xi każijiet ta' applikazzjoni, iżda fil-futur, se ssir aktar prevalenti f'diversi oqsma.
Meta ssemmi "operazzjonijiet fini," qed tirreferi għall-ħtieġa ta' investiment finanzjarju sinifikanti?
Chen: Naturalment, dan jinkludi ħin u kompetenza. It-twettiq ta’ din l-operazzjoni jeħtieġ ambjent nadif ħafna, li jeħtieġ investiment finanzjarju. Jeħtieġ ukoll tagħmir relatat, li bl-istess mod jeħtieġ finanzjament. Għalhekk dan jinvolvi mhux biss spejjeż operattivi iżda wkoll investiment fil-faċilitajiet.
Kelly: F'każijiet bi spazjar ta' 15-il mikron jew akbar, hemm interess sinifikanti fl-użu tat-teknoloġija wafer-to-wafer tal-pilastri tar-ram. Idealment, il-wafers ikunu ċatti, u d-daqsijiet taċ-ċippa mhumiex kbar ħafna, u jippermettu reflow ta' kwalità għolja għal xi wħud minn dawn l-ispazjar. Filwaqt li dan jippreżenta xi sfidi, huwa ħafna inqas għali milli timpenja ruħek għat-teknoloġija tat-twaħħil ibridu tar-ram. Madankollu, jekk ir-rekwiżit ta' preċiżjoni huwa ta' 10 mikron jew inqas, is-sitwazzjoni tinbidel. Kumpaniji li jużaw it-teknoloġija tal-istivar taċ-ċippijiet se jiksbu spazjar ta' mikron b'ċifra waħda, bħal 4 jew 5 mikron, u m'hemm l-ebda alternattiva. Għalhekk, it-teknoloġija rilevanti inevitabbilment se tiżviluppa. Madankollu, it-teknoloġiji eżistenti wkoll qed jitjiebu kontinwament. Għalhekk issa qed niffokaw fuq il-limiti li għalihom jistgħu jestendu l-pilastri tar-ram u jekk din it-teknoloġija hix se ddum biżżejjed biex il-klijenti jdewmu l-investimenti kollha fl-iżvilupp tad-disinn u l-"kwalifika" fit-teknoloġija vera tat-twaħħil ibridu tar-ram.
Chen: Se nadottaw teknoloġiji rilevanti biss meta jkun hemm domanda.
Hemm ħafna żviluppi ġodda fil-qasam tal-kompost tal-iffurmar epossidiku bħalissa?
Kelly: Il-komposti tal-iffurmar għaddew minn bidliet sinifikanti. Is-CTE (koeffiċjent ta' espansjoni termali) tagħhom tnaqqas ħafna, u b'hekk saru aktar favorevoli għal applikazzjonijiet rilevanti minn perspettiva ta' pressjoni.
Otte: Nerġgħu lura għad-diskussjoni preċedenti tagħna, kemm hemm ċipep semikondutturi li bħalissa huma manifatturati bi spazjar ta' 1 jew 2 mikron?
Kelly: Proporzjon sinifikanti.
Chen: Probabbilment inqas minn 1%.
Otte: Għalhekk it-teknoloġija li qed niddiskutu mhijiex mainstream. Mhijiex fil-fażi tar-riċerka, peress li l-kumpaniji ewlenin fil-fatt qed japplikaw din it-teknoloġija, iżda hija għalja u għandha rendimenti baxxi.
Kelly: Dan huwa prinċipalment applikat fil-kompjuters ta' prestazzjoni għolja. Illum il-ġurnata, jintuża mhux biss fiċ-ċentri tad-dejta iżda wkoll f'PCs ta' kwalità għolja u anke f'xi apparati li jinżammu fl-idejn. Għalkemm dawn l-apparati huma relattivament żgħar, xorta għandhom prestazzjoni għolja. Madankollu, fil-kuntest usa' tal-proċessuri u l-applikazzjonijiet CMOS, il-proporzjon tiegħu jibqa' relattivament żgħir. Għall-manifatturi ordinarji taċ-ċipep, m'hemmx bżonn li jadottaw din it-teknoloġija.
Otte: Huwa għalhekk li huwa sorprendenti li tara din it-teknoloġija tidħol fl-industrija tal-karozzi. Il-karozzi m'għandhomx bżonn ċipep biex ikunu żgħar ħafna. Jistgħu jibqgħu fi proċessi ta' 20 jew 40 nanometru, billi l-ispiża għal kull transistor fis-semikondutturi hija l-aktar baxxa f'dan il-proċess.
Kelly: Madankollu, ir-rekwiżiti komputazzjonali għall-ADAS jew is-sewqan awtonomu huma l-istess bħal dawk għall-PCs tal-AI jew apparati simili. Għalhekk, l-industrija tal-karozzi teħtieġ li tinvesti f'dawn it-teknoloġiji avvanzati.
Jekk iċ-ċiklu tal-prodott huwa ta' ħames snin, tista' l-adozzjoni ta' teknoloġiji ġodda testendi l-vantaġġ għal ħames snin oħra?
Kelly: Dak huwa punt raġonevoli ħafna. L-industrija tal-karozzi għandha angolu ieħor. Ikkunsidra kontrolluri servo sempliċi jew apparati analogi relattivament sempliċi li ilhom jeżistu għal 20 sena u huma irħas ħafna. Huma jużaw ċipep żgħar. In-nies fl-industrija tal-karozzi jridu jkomplu jużaw dawn il-prodotti. Huma jridu jinvestu biss f'apparati tal-kompjuters ta' kwalità għolja ħafna b'ċipep diġitali żgħar u possibilment iqabbluhom ma' ċipep analogi ta' prezz baxx, memorja flash, u ċipep RF. Għalihom, il-mudell taċ-ċippa żgħira jagħmel ħafna sens għaliex jistgħu jżommu ħafna partijiet ta' ġenerazzjoni aktar antika, stabbli u bi prezz baxx. La jridu jibdlu dawn il-partijiet u lanqas ma għandhom bżonn. Imbagħad, jeħtieġu biss li jżidu ċippa żgħira ta' kwalità għolja ta' 5 nanometri jew 3 nanometri biex jissodisfaw il-funzjonijiet tal-porzjon ADAS. Fil-fatt, qed japplikaw diversi tipi ta' ċipep żgħar fi prodott wieħed. B'differenza mill-oqsma tal-PC u tal-kompjuters, l-industrija tal-karozzi għandha firxa ta' applikazzjonijiet aktar diversa.
Chen: Barra minn hekk, dawn iċ-ċipep m'għandhomx għalfejn jiġu installati ħdejn il-magna, għalhekk il-kundizzjonijiet ambjentali huma relattivament aħjar.
Kelly: It-temperatura ambjentali fil-karozzi hija pjuttost għolja. Għalhekk, anke jekk il-qawwa taċ-ċippa mhijiex partikolarment għolja, l-industrija tal-karozzi trid tinvesti xi fondi f'soluzzjonijiet tajbin għall-ġestjoni termali u tista' saħansitra tikkunsidra li tuża indium TIM (materjali ta' interfaċċja termali) minħabba li l-kundizzjonijiet ambjentali huma ħorox ħafna.
Ħin tal-posta: 28 ta' April 2025