उद्योग समाचार: उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकी रुझान

सेमीकंडक्टर पैकेजिंग पारंपरिक 1डी पीसीबी डिज़ाइन से वेफर स्तर पर अत्याधुनिक 3डी हाइब्रिड बॉन्डिंग तक विकसित हुई है। यह उन्नति उच्च ऊर्जा दक्षता बनाए रखते हुए, 1000 जीबी/सेकेंड तक की बैंडविड्थ के साथ एकल-अंकीय माइक्रोन रेंज में इंटरकनेक्ट रिक्ति की अनुमति देती है। उन्नत सेमीकंडक्टर पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के मूल में 2.5डी पैकेजिंग (जहां घटकों को एक मध्यस्थ परत पर एक साथ रखा जाता है) और 3डी पैकेजिंग (जिसमें सक्रिय चिप्स को लंबवत रूप से स्टैक करना शामिल है) हैं। ये प्रौद्योगिकियां एचपीसी सिस्टम के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण हैं।

2.5डी पैकेजिंग तकनीक में विभिन्न मध्यस्थ परत सामग्रियां शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं। पूरी तरह से निष्क्रिय सिलिकॉन वेफर्स और स्थानीयकृत सिलिकॉन पुलों सहित सिलिकॉन (एसआई) मध्यस्थ परतें, बेहतरीन वायरिंग क्षमताएं प्रदान करने के लिए जानी जाती हैं, जो उन्हें उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के लिए आदर्श बनाती हैं। हालाँकि, वे सामग्री और विनिर्माण के मामले में महंगे हैं और पैकेजिंग क्षेत्र में सीमाओं का सामना करते हैं। इन मुद्दों को कम करने के लिए, स्थानीयकृत सिलिकॉन पुलों का उपयोग बढ़ रहा है, रणनीतिक रूप से सिलिकॉन को नियोजित करना जहां क्षेत्र की बाधाओं को संबोधित करते हुए ठीक कार्यक्षमता महत्वपूर्ण है।

फैन-आउट मोल्डेड प्लास्टिक का उपयोग करके कार्बनिक मध्यवर्ती परतें, सिलिकॉन का अधिक लागत प्रभावी विकल्प हैं। उनके पास कम ढांकता हुआ स्थिरांक है, जो पैकेज में आरसी देरी को कम करता है। इन फायदों के बावजूद, कार्बनिक मध्यस्थ परतें सिलिकॉन-आधारित पैकेजिंग के समान इंटरकनेक्ट फीचर कमी के समान स्तर को प्राप्त करने के लिए संघर्ष करती हैं, जिससे उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों में उनकी स्वीकृति सीमित हो जाती है।

ग्लास मध्यस्थ परतों ने महत्वपूर्ण रुचि पैदा की है, विशेष रूप से इंटेल द्वारा ग्लास-आधारित परीक्षण वाहन पैकेजिंग के हालिया लॉन्च के बाद। ग्लास कई फायदे प्रदान करता है, जैसे थर्मल विस्तार का समायोज्य गुणांक (सीटीई), उच्च आयामी स्थिरता, चिकनी और सपाट सतह, और पैनल निर्माण का समर्थन करने की क्षमता, जो इसे सिलिकॉन की तुलना में वायरिंग क्षमताओं के साथ मध्यस्थ परतों के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बनाती है। हालाँकि, तकनीकी चुनौतियों के अलावा, ग्लास मध्यस्थ परतों का मुख्य दोष अपरिपक्व पारिस्थितिकी तंत्र और बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता की वर्तमान कमी है। जैसे-जैसे पारिस्थितिकी तंत्र परिपक्व होता है और उत्पादन क्षमताओं में सुधार होता है, सेमीकंडक्टर पैकेजिंग में ग्लास-आधारित प्रौद्योगिकियों में और वृद्धि और अपनाई जा सकती है।

3डी पैकेजिंग तकनीक के संदर्भ में, Cu-Cu बम्प-लेस हाइब्रिड बॉन्डिंग एक अग्रणी नवीन तकनीक बन रही है। यह उन्नत तकनीक ढांकता हुआ सामग्री (जैसे SiO2) को एम्बेडेड धातुओं (Cu) के साथ जोड़कर स्थायी अंतर्संबंध प्राप्त करती है। Cu-Cu हाइब्रिड बॉन्डिंग 10 माइक्रोन से नीचे की दूरी हासिल कर सकती है, आमतौर पर सिंगल-डिजिट माइक्रोन रेंज में, जो पारंपरिक माइक्रो-बम्प तकनीक पर एक महत्वपूर्ण सुधार का प्रतिनिधित्व करती है, जिसमें लगभग 40-50 माइक्रोन की बम्प स्पेसिंग होती है। हाइब्रिड बॉन्डिंग के फायदों में बढ़ी हुई I/O, बढ़ी हुई बैंडविड्थ, बेहतर 3D वर्टिकल स्टैकिंग, बेहतर पावर दक्षता और बॉटम फिलिंग की अनुपस्थिति के कारण कम परजीवी प्रभाव और थर्मल प्रतिरोध शामिल हैं। हालाँकि, इस तकनीक का निर्माण जटिल है और इसकी लागत अधिक है।

2.5डी और 3डी पैकेजिंग प्रौद्योगिकियां विभिन्न पैकेजिंग तकनीकों को शामिल करती हैं। 2.5डी पैकेजिंग में, मध्यस्थ परत सामग्री की पसंद के आधार पर, इसे सिलिकॉन-आधारित, कार्बनिक-आधारित और ग्लास-आधारित मध्यस्थ परतों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है। 3डी पैकेजिंग में, माइक्रो-बम्प तकनीक के विकास का उद्देश्य रिक्ति आयामों को कम करना है, लेकिन आज, हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक (एक प्रत्यक्ष Cu-Cu कनेक्शन विधि) को अपनाकर, एकल-अंकीय रिक्ति आयाम प्राप्त किया जा सकता है, जो क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति को दर्शाता है। .

**देखने योग्य प्रमुख तकनीकी रुझान:**

1. **बड़े मध्यवर्ती परत क्षेत्र:** IDTechEx ने पहले भविष्यवाणी की थी कि 3x रेटिकल आकार की सीमा से अधिक सिलिकॉन मध्यस्थ परतों की कठिनाई के कारण, 2.5D सिलिकॉन ब्रिज समाधान जल्द ही HPC चिप्स की पैकेजिंग के लिए प्राथमिक विकल्प के रूप में सिलिकॉन मध्यस्थ परतों की जगह ले लेंगे। TSMC, NVIDIA और Google और Amazon जैसे अन्य प्रमुख HPC डेवलपर्स के लिए 2.5D सिलिकॉन मध्यस्थ परतों का एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता है, और कंपनी ने हाल ही में 3.5x रेटिकल आकार के साथ अपनी पहली पीढ़ी के CoWoS_L के बड़े पैमाने पर उत्पादन की घोषणा की है। IDTechEx को उम्मीद है कि यह प्रवृत्ति जारी रहेगी, इसकी रिपोर्ट में प्रमुख खिलाड़ियों को शामिल करते हुए आगे की प्रगति पर चर्चा की गई है।

2. **पैनल-स्तरीय पैकेजिंग:** पैनल-स्तरीय पैकेजिंग एक महत्वपूर्ण फोकस बन गया है, जैसा कि 2024 ताइवान अंतर्राष्ट्रीय सेमीकंडक्टर प्रदर्शनी में उजागर किया गया है। यह पैकेजिंग विधि बड़ी मध्यस्थ परतों के उपयोग की अनुमति देती है और एक साथ अधिक पैकेज तैयार करके लागत कम करने में मदद करती है। इसकी क्षमता के बावजूद, वॉरपेज प्रबंधन जैसी चुनौतियों से अभी भी निपटने की जरूरत है। इसकी बढ़ती प्रमुखता बड़ी, अधिक लागत प्रभावी मध्यस्थ परतों की बढ़ती मांग को दर्शाती है।

3. **ग्लास मध्यवर्ती परतें:** एडजस्टेबल सीटीई और उच्च विश्वसनीयता जैसे अतिरिक्त लाभों के साथ, सिलिकॉन की तुलना में बढ़िया वायरिंग प्राप्त करने के लिए ग्लास एक मजबूत उम्मीदवार सामग्री के रूप में उभर रहा है। ग्लास मध्यस्थ परतें पैनल-स्तरीय पैकेजिंग के साथ भी संगत हैं, जो अधिक प्रबंधनीय लागत पर उच्च-घनत्व तारों की क्षमता प्रदान करती हैं, जिससे यह भविष्य की पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के लिए एक आशाजनक समाधान बन जाता है।

4. **एचबीएम हाइब्रिड बॉन्डिंग:** 3डी कॉपर-कॉपर (सीयू-सीयू) हाइब्रिड बॉन्डिंग चिप्स के बीच अल्ट्रा-फाइन पिच वर्टिकल इंटरकनेक्शन प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है। इस तकनीक का उपयोग विभिन्न हाई-एंड सर्वर उत्पादों में किया गया है, जिसमें स्टैक्ड एसआरएएम और सीपीयू के लिए एएमडी ईपीवाईसी, साथ ही आई/ओ डाइस पर सीपीयू/जीपीयू ब्लॉक को स्टैक करने के लिए एमआई300 श्रृंखला शामिल है। हाइब्रिड बॉन्डिंग से भविष्य में एचबीएम की प्रगति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है, खासकर 16-Hi या 20-Hi परतों से अधिक DRAM स्टैक के लिए।

5. **को-पैकेज्ड ऑप्टिकल डिवाइसेज (सीपीओ):** उच्च डेटा थ्रूपुट और पावर दक्षता की बढ़ती मांग के साथ, ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट तकनीक ने काफी ध्यान आकर्षित किया है। सह-पैकेज्ड ऑप्टिकल डिवाइस (सीपीओ) आई/ओ बैंडविड्थ बढ़ाने और ऊर्जा खपत को कम करने के लिए एक महत्वपूर्ण समाधान बन रहे हैं। पारंपरिक विद्युत संचरण की तुलना में, ऑप्टिकल संचार कई फायदे प्रदान करता है, जिसमें लंबी दूरी पर कम सिग्नल क्षीणन, कम क्रॉसस्टॉक संवेदनशीलता और महत्वपूर्ण रूप से बढ़ी हुई बैंडविड्थ शामिल है। ये फायदे सीपीओ को डेटा-सघन, ऊर्जा-कुशल एचपीसी सिस्टम के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं।

**देखने योग्य प्रमुख बाज़ार:**

2.5डी और 3डी पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के विकास को चलाने वाला प्राथमिक बाजार निस्संदेह उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) क्षेत्र है। ये उन्नत पैकेजिंग विधियाँ मूर के नियम की सीमाओं पर काबू पाने, एक ही पैकेज के भीतर अधिक ट्रांजिस्टर, मेमोरी और इंटरकनेक्शन को सक्षम करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। चिप्स का अपघटन विभिन्न कार्यात्मक ब्लॉकों के बीच प्रक्रिया नोड्स के इष्टतम उपयोग की भी अनुमति देता है, जैसे कि I/O ब्लॉक को प्रसंस्करण ब्लॉक से अलग करना, दक्षता को और बढ़ाना।

उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) के अलावा, अन्य बाजारों से भी उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों को अपनाने के माध्यम से विकास हासिल करने की उम्मीद है। 5जी और 6जी क्षेत्रों में, पैकेजिंग एंटेना और अत्याधुनिक चिप समाधान जैसे नवाचार वायरलेस एक्सेस नेटवर्क (आरएएन) आर्किटेक्चर के भविष्य को आकार देंगे। स्वायत्त वाहनों को भी लाभ होगा, क्योंकि ये प्रौद्योगिकियां सुरक्षा, विश्वसनीयता, कॉम्पैक्टनेस, पावर और थर्मल प्रबंधन और लागत-प्रभावशीलता सुनिश्चित करते हुए बड़ी मात्रा में डेटा संसाधित करने के लिए सेंसर सूट और कंप्यूटिंग इकाइयों के एकीकरण का समर्थन करती हैं।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (स्मार्टफोन, स्मार्टवॉच, एआर/वीआर डिवाइस, पीसी और वर्कस्टेशन सहित) लागत पर अधिक जोर देने के बावजूद, छोटे स्थानों में अधिक डेटा संसाधित करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। उन्नत सेमीकंडक्टर पैकेजिंग इस प्रवृत्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी, हालाँकि पैकेजिंग के तरीके एचपीसी में उपयोग किए जाने वाले तरीकों से भिन्न हो सकते हैं।