उद्योग समाचार: उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकी के रुझान

सेमीकंडक्टर पैकेजिंग पारंपरिक 1D पीसीबी डिज़ाइन से विकसित होकर वेफर स्तर पर अत्याधुनिक 3D हाइब्रिड बॉन्डिंग तक पहुँच गई है। इस प्रगति से इंटरकनेक्ट स्पेसिंग सिंगल-डिजिट माइक्रोन रेंज में संभव हो पाई है, जिसमें 1000 GB/s तक की बैंडविड्थ और उच्च ऊर्जा दक्षता दोनों शामिल हैं। उन्नत सेमीकंडक्टर पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के मूल में 2.5D पैकेजिंग (जहाँ घटकों को एक मध्यवर्ती परत पर अगल-बगल रखा जाता है) और 3D पैकेजिंग (जिसमें सक्रिय चिप्स को लंबवत रूप से स्टैक किया जाता है) हैं। ये प्रौद्योगिकियाँ एचपीसी सिस्टम के भविष्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

2.5D पैकेजिंग तकनीक में विभिन्न मध्यवर्ती परत सामग्री शामिल होती हैं, जिनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान होते हैं। सिलिकॉन (Si) मध्यवर्ती परतें, जिनमें पूरी तरह से निष्क्रिय सिलिकॉन वेफर्स और स्थानीयकृत सिलिकॉन ब्रिज शामिल हैं, अपनी उत्कृष्ट वायरिंग क्षमताओं के लिए जानी जाती हैं, जो उन्हें उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के लिए आदर्श बनाती हैं। हालांकि, ये सामग्री और निर्माण के लिहाज से महंगी होती हैं और पैकेजिंग क्षेत्र में भी सीमित होती हैं। इन समस्याओं को दूर करने के लिए, स्थानीयकृत सिलिकॉन ब्रिज का उपयोग बढ़ रहा है, जो रणनीतिक रूप से सिलिकॉन का उपयोग उन स्थानों पर करता है जहां उत्कृष्ट कार्यक्षमता महत्वपूर्ण होती है, साथ ही क्षेत्र की सीमाओं का भी ध्यान रखता है।

फैन-आउट मोल्डेड प्लास्टिक का उपयोग करने वाली ऑर्गेनिक इंटरमीडिएट लेयर्स सिलिकॉन की तुलना में अधिक किफायती विकल्प हैं। इनका डाइइलेक्ट्रिक कांस्टेंट कम होता है, जिससे पैकेज में RC डिले कम हो जाता है। इन फायदों के बावजूद, ऑर्गेनिक इंटरमीडिएट लेयर्स सिलिकॉन-आधारित पैकेजिंग की तरह इंटरकनेक्ट फीचर रिडक्शन के समान स्तर को प्राप्त करने में सक्षम नहीं हैं, जिससे उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों में इनका उपयोग सीमित हो जाता है।

ग्लास इंटरमीडिएट लेयर्स ने काफी रुचि जगाई है, खासकर इंटेल द्वारा हाल ही में ग्लास-आधारित टेस्ट व्हीकल पैकेजिंग लॉन्च करने के बाद। ग्लास कई फायदे प्रदान करता है, जैसे समायोज्य तापीय विस्तार गुणांक (CTE), उच्च आयामी स्थिरता, चिकनी और सपाट सतहें, और पैनल निर्माण को सपोर्ट करने की क्षमता, जो इसे सिलिकॉन के समान वायरिंग क्षमताओं वाली इंटरमीडिएट लेयर्स के लिए एक आशाजनक विकल्प बनाती है। हालांकि, तकनीकी चुनौतियों के अलावा, ग्लास इंटरमीडिएट लेयर्स की मुख्य कमी अपरिपक्व इकोसिस्टम और बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता की वर्तमान कमी है। जैसे-जैसे इकोसिस्टम परिपक्व होगा और उत्पादन क्षमता में सुधार होगा, सेमीकंडक्टर पैकेजिंग में ग्लास-आधारित प्रौद्योगिकियों में और अधिक वृद्धि और उपयोग देखने को मिल सकता है।

3D पैकेजिंग तकनीक के संदर्भ में, Cu-Cu बम्प-लेस हाइब्रिड बॉन्डिंग एक अग्रणी नवोन्मेषी तकनीक के रूप में उभर रही है। यह उन्नत तकनीक डाइइलेक्ट्रिक पदार्थों (जैसे SiO2) को एम्बेडेड धातुओं (Cu) के साथ मिलाकर स्थायी अंतर्संबंध स्थापित करती है। Cu-Cu हाइब्रिड बॉन्डिंग 10 माइक्रोन से कम, आमतौर पर एकल-अंकीय माइक्रोन रेंज में, अंतराल प्राप्त कर सकती है, जो पारंपरिक माइक्रो-बम्प तकनीक की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार है, जिसमें बम्प अंतराल लगभग 40-50 माइक्रोन होता है। हाइब्रिड बॉन्डिंग के लाभों में बढ़ी हुई इनपुट/आउटपुट क्षमता, बेहतर बैंडविड्थ, बेहतर 3D वर्टिकल स्टैकिंग, बेहतर बिजली दक्षता और नीचे की ओर फिलिंग न होने के कारण कम परजीवी प्रभाव और तापीय प्रतिरोध शामिल हैं। हालांकि, इस तकनीक का निर्माण जटिल है और इसकी लागत अधिक है।

2.5D और 3D पैकेजिंग तकनीकों में विभिन्न पैकेजिंग तकनीकें शामिल हैं। 2.5D पैकेजिंग में, मध्यवर्ती परत सामग्री के चयन के आधार पर, इसे सिलिकॉन-आधारित, कार्बनिक-आधारित और कांच-आधारित मध्यवर्ती परतों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है। 3D 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 किए जा सकते हैं, जो इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतीक है।

**ध्यान रखने योग्य प्रमुख तकनीकी रुझान:**

1. **बड़े मध्यवर्ती परत क्षेत्र:** IDTechEx ने पहले भविष्यवाणी की थी कि सिलिकॉन मध्यवर्ती परतों के 3x रेटिकल आकार की सीमा से अधिक होने की कठिनाई के कारण, 2.5D सिलिकॉन ब्रिज समाधान जल्द ही HPC चिप्स की पैकेजिंग के लिए प्राथमिक विकल्प के रूप में सिलिकॉन मध्यवर्ती परतों का स्थान ले लेंगे। TSMC, NVIDIA और Google और Amazon जैसे अन्य प्रमुख HPC डेवलपर्स के लिए 2.5D सिलिकॉन मध्यवर्ती 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, और प्रमुख खिलाड़ियों को शामिल करने वाली अपनी रिपोर्ट में आगे की प्रगति पर चर्चा की गई है।

2. **पैनल-स्तरीय पैकेजिंग:** पैनल-स्तरीय पैकेजिंग एक महत्वपूर्ण विषय बन गया है, जैसा कि 2024 ताइवान अंतर्राष्ट्रीय सेमीकंडक्टर प्रदर्शनी में उजागर हुआ। यह पैकेजिंग विधि बड़ी मध्यवर्ती परतों के उपयोग की अनुमति देती है और एक साथ अधिक पैकेज बनाकर लागत कम करने में सहायक होती है। इसकी क्षमता के बावजूद, ताना-बाना प्रबंधन जैसी चुनौतियों का समाधान अभी भी आवश्यक है। इसका बढ़ता महत्व बड़ी और अधिक लागत प्रभावी मध्यवर्ती परतों की बढ़ती मांग को दर्शाता है।

3. **कांच की मध्यवर्ती परतें:** महीन वायरिंग प्राप्त करने के लिए कांच एक मजबूत संभावित सामग्री के रूप में उभर रहा है, जो सिलिकॉन के समान है, साथ ही इसमें समायोज्य सीटीई और उच्च विश्वसनीयता जैसे अतिरिक्त लाभ भी हैं। कांच की मध्यवर्ती परतें पैनल-स्तरीय पैकेजिंग के साथ भी संगत हैं, जो अधिक किफायती लागत पर उच्च-घनत्व वायरिंग की क्षमता प्रदान करती हैं, जिससे यह भविष्य की पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के लिए एक आशाजनक समाधान बन जाता है।

4. **एचबीएम हाइब्रिड बॉन्डिंग:** चिप्स के बीच अल्ट्रा-फाइन पिच वर्टिकल इंटरकनेक्शन प्राप्त करने के लिए 3डी कॉपर-कॉपर (Cu-Cu) हाइब्रिड बॉन्डिंग एक प्रमुख तकनीक है। इस तकनीक का उपयोग विभिन्न हाई-एंड सर्वर उत्पादों में किया गया है, जिनमें 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 हैं। हाइब्रिड बॉन्डिंग से भविष्य में एचबीएम के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है, विशेष रूप से 16-हाई या 20-हाई परतों से अधिक के डीआरएएम स्टैक के लिए।

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

**ध्यान रखने योग्य प्रमुख बाजार:**

2.5D और 3D पैकेजिंग तकनीकों के विकास को गति देने वाला प्राथमिक बाज़ार निस्संदेह उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC) क्षेत्र है। ये उन्नत पैकेजिंग विधियाँ मूर के नियम की सीमाओं को दूर करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिससे एक ही पैकेज में अधिक ट्रांजिस्टर, मेमोरी और इंटरकनेक्शन समाहित हो पाते हैं। चिप्स के विखंडन से विभिन्न कार्यात्मक ब्लॉकों के बीच प्रोसेस नोड्स का इष्टतम उपयोग भी संभव होता है, जैसे कि I/O ब्लॉकों को प्रोसेसिंग ब्लॉकों से अलग करना, जिससे दक्षता और भी बढ़ जाती है।

उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) के अलावा, उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों को अपनाने से अन्य बाजारों में भी वृद्धि होने 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 को 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 तेजी से ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। उन्नत सेमीकंडक्टर पैकेजिंग इस प्रवृत्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी, हालांकि पैकेजिंग के तरीके एचपीसी में उपयोग किए जाने वाले तरीकों से भिन्न हो सकते हैं।