ऑटोमोटिव चिप उद्योग में परिवर्तन हो रहा है
हाल ही में, सेमीकंडक्टर इंजीनियरिंग टीम ने एमकोर के छोटे चिप और FCBGA एकीकरण के उपाध्यक्ष माइकल केली के साथ छोटे चिप्स, हाइब्रिड बॉन्डिंग और नई सामग्रियों पर चर्चा की। चर्चा में ASE शोधकर्ता विलियम चेन, प्रोमेक्स इंडस्ट्रीज के सीईओ डिक ओट्टे और सिनोप्सिस फोटोनिक्स सॉल्यूशंस के R&D निदेशक सैंडर रूसेन्डाल भी शामिल हुए। नीचे इस चर्चा के कुछ अंश दिए गए हैं।

कई सालों तक, ऑटोमोटिव चिप्स का विकास उद्योग में अग्रणी स्थान नहीं ले पाया। हालाँकि, इलेक्ट्रिक वाहनों के उदय और उन्नत इन्फोटेनमेंट सिस्टम के विकास के साथ, यह स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई है। आपने क्या मुद्दे देखे हैं?
केली: हाई-एंड ADAS (एडवांस्ड ड्राइवर असिस्टेंस सिस्टम) को बाजार में प्रतिस्पर्धी बने रहने के लिए 5-नैनोमीटर प्रक्रिया या उससे छोटे प्रोसेसर की आवश्यकता होती है। एक बार जब आप 5-नैनोमीटर प्रक्रिया में प्रवेश करते हैं, तो आपको वेफर लागतों पर विचार करना पड़ता है, जो छोटे चिप समाधानों पर सावधानीपूर्वक विचार करने की ओर ले जाता है, क्योंकि 5-नैनोमीटर प्रक्रिया में बड़े चिप्स का निर्माण करना मुश्किल होता है। इसके अतिरिक्त, उपज कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक उच्च लागत होती है। 5-नैनोमीटर या अधिक उन्नत प्रक्रियाओं से निपटने पर, ग्राहक आमतौर पर पैकेजिंग चरण में निवेश बढ़ाते हुए, पूरी चिप का उपयोग करने के बजाय 5-नैनोमीटर चिप के एक हिस्से का चयन करने पर विचार करते हैं। वे सोच सकते हैं, "क्या इस तरह से आवश्यक प्रदर्शन प्राप्त करना अधिक लागत प्रभावी विकल्प होगा, बजाय एक बड़ी चिप में सभी कार्यों को पूरा करने की कोशिश करने के?" तो, हाँ, उच्च-स्तरीय ऑटोमोटिव कंपनियाँ निश्चित रूप से छोटी चिप तकनीक पर ध्यान दे रही हैं। उद्योग की अग्रणी कंपनियाँ इस पर बारीकी से नज़र रख रही हैं। कंप्यूटिंग क्षेत्र की तुलना में, ऑटोमोटिव उद्योग शायद छोटी चिप तकनीक के अनुप्रयोग में 2 से 4 साल पीछे है, लेकिन ऑटोमोटिव क्षेत्र में इसके अनुप्रयोग की प्रवृत्ति स्पष्ट है। ऑटोमोटिव उद्योग में विश्वसनीयता की बहुत अधिक आवश्यकता होती है, इसलिए छोटी चिप प्रौद्योगिकी की विश्वसनीयता को सिद्ध किया जाना चाहिए। हालाँकि, ऑटोमोटिव क्षेत्र में छोटी चिप प्रौद्योगिकी का बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग निश्चित रूप से होने वाला है।
चेन: मैंने कोई महत्वपूर्ण बाधा नहीं देखी है। मुझे लगता है कि प्रासंगिक प्रमाणन आवश्यकताओं को गहराई से सीखने और समझने की आवश्यकता है। यह मेट्रोलॉजी स्तर पर वापस जाता है। हम ऐसे पैकेज कैसे बनाते हैं जो बेहद कड़े ऑटोमोटिव मानकों को पूरा करते हैं? लेकिन यह निश्चित है कि प्रासंगिक तकनीक लगातार विकसित हो रही है।
मल्टी-डाई घटकों से जुड़े कई थर्मल मुद्दों और जटिलताओं को देखते हुए, क्या नए तनाव परीक्षण प्रोफाइल या विभिन्न प्रकार के परीक्षण होंगे? क्या मौजूदा JEDEC मानक ऐसी एकीकृत प्रणालियों को कवर कर सकते हैं?
चेन: मेरा मानना है कि हमें विफलताओं के स्रोत को स्पष्ट रूप से पहचानने के लिए अधिक व्यापक निदान पद्धतियाँ विकसित करने की आवश्यकता है। हमने निदान के साथ मेट्रोलॉजी को संयोजित करने पर चर्चा की है, और हमारी जिम्मेदारी है कि हम यह पता लगाएँ कि अधिक मज़बूत पैकेज कैसे बनाएँ, उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री और प्रक्रियाओं का उपयोग कैसे करें, और उन्हें मान्य कैसे करें।
केली: आजकल, हम ग्राहकों के साथ केस स्टडी कर रहे हैं, जिन्होंने सिस्टम-लेवल टेस्टिंग से कुछ सीखा है, खास तौर पर फंक्शनल बोर्ड टेस्ट में तापमान प्रभाव परीक्षण, जिसे JEDEC टेस्टिंग में शामिल नहीं किया जाता है। JEDEC टेस्टिंग केवल आइसोथर्मल टेस्टिंग है, जिसमें "तापमान में वृद्धि, गिरावट और तापमान में बदलाव" शामिल है। हालांकि, वास्तविक पैकेज में तापमान वितरण वास्तविक दुनिया में होने वाले तापमान वितरण से बहुत दूर है। अधिक से अधिक ग्राहक सिस्टम-लेवल टेस्टिंग जल्दी करवाना चाहते हैं क्योंकि वे इस स्थिति को समझते हैं, हालांकि हर कोई इसके बारे में नहीं जानता है। सिमुलेशन तकनीक भी यहां एक भूमिका निभाती है। यदि कोई थर्मल-मैकेनिकल संयोजन सिमुलेशन में कुशल है, तो समस्याओं का विश्लेषण करना आसान हो जाता है क्योंकि वे जानते हैं कि परीक्षण के दौरान किन पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करना है। सिस्टम-लेवल टेस्टिंग और सिमुलेशन तकनीक एक दूसरे के पूरक हैं। हालांकि, यह प्रवृत्ति अभी भी अपने शुरुआती चरण में है।
क्या परिपक्व प्रौद्योगिकी नोड्स पर पहले की तुलना में अधिक तापीय मुद्दों को संबोधित करने की आवश्यकता है?
ओट्टे: हां, लेकिन पिछले कुछ सालों में, सह-समतलीयता के मुद्दे तेजी से प्रमुख हो गए हैं। हम एक चिप पर 5,000 से 10,000 तांबे के खंभे देखते हैं, जो 50 माइक्रोन और 127 माइक्रोन के बीच की दूरी पर होते हैं। यदि आप संबंधित डेटा की बारीकी से जांच करते हैं, तो आप पाएंगे कि इन तांबे के खंभों को सब्सट्रेट पर रखने और हीटिंग, कूलिंग और रीफ्लो सोल्डरिंग ऑपरेशन करने के लिए लगभग एक लाख सह-समतलीयता परिशुद्धता में एक भाग प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। एक लाख परिशुद्धता में एक भाग एक फुटबॉल मैदान की लंबाई के भीतर घास के एक ब्लेड को खोजने जैसा है। हमने चिप और सब्सट्रेट की समतलता को मापने के लिए कुछ उच्च-प्रदर्शन वाले कीन्स उपकरण खरीदे हैं। बेशक, आने वाला सवाल यह है कि रीफ्लो सोल्डरिंग चक्र के दौरान इस विरूपण घटना को कैसे नियंत्रित किया जाए? यह एक दबावपूर्ण मुद्दा है जिसे संबोधित करने की आवश्यकता है।
चेन: मुझे पोंटे वेक्चियो के बारे में चर्चा याद है, जहां उन्होंने प्रदर्शन कारणों के बजाय असेंबली विचारों के लिए कम तापमान वाले सोल्डर का उपयोग किया था।
यह देखते हुए कि आस-पास के सभी सर्किटों में अभी भी तापीय समस्याएं हैं, फोटोनिक्स को इसमें कैसे एकीकृत किया जाना चाहिए?
रूसेन्डाल: सभी पहलुओं के लिए थर्मल सिमुलेशन आयोजित करने की आवश्यकता है, और उच्च-आवृत्ति निष्कर्षण भी आवश्यक है क्योंकि प्रवेश करने वाले संकेत उच्च-आवृत्ति संकेत हैं। इसलिए, प्रतिबाधा मिलान और उचित ग्राउंडिंग जैसे मुद्दों को संबोधित करने की आवश्यकता है। महत्वपूर्ण तापमान ढाल हो सकते हैं, जो डाई के भीतर या जिसे हम "ई" डाई (इलेक्ट्रिकल डाई) और "पी" डाई (फोटॉन डाई) कहते हैं, के बीच मौजूद हो सकते हैं। मुझे उत्सुकता है कि क्या हमें चिपकने वाले पदार्थों की थर्मल विशेषताओं में गहराई से जाने की आवश्यकता है।
इससे बॉन्डिंग सामग्रियों, उनके चयन और समय के साथ स्थिरता के बारे में चर्चा होती है। यह स्पष्ट है कि हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक को वास्तविक दुनिया में लागू किया गया है, लेकिन इसका अभी तक बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयोग नहीं किया गया है। इस तकनीक की वर्तमान स्थिति क्या है?
केली: आपूर्ति श्रृंखला में सभी पक्ष हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक पर ध्यान दे रहे हैं। वर्तमान में, यह तकनीक मुख्य रूप से फाउंड्रीज द्वारा संचालित है, लेकिन OSAT (आउटसोर्स्ड सेमीकंडक्टर असेंबली और टेस्ट) कंपनियां भी इसके व्यावसायिक अनुप्रयोगों का गंभीरता से अध्ययन कर रही हैं। क्लासिक कॉपर हाइब्रिड डाइइलेक्ट्रिक बॉन्डिंग घटकों का दीर्घकालिक सत्यापन किया गया है। यदि स्वच्छता को नियंत्रित किया जा सकता है, तो यह प्रक्रिया बहुत मजबूत घटकों का उत्पादन कर सकती है। हालाँकि, इसकी स्वच्छता की आवश्यकताएँ बहुत अधिक हैं, और पूंजीगत उपकरण लागत बहुत अधिक है। हमने AMD के Ryzen उत्पाद लाइन में शुरुआती अनुप्रयोग प्रयासों का अनुभव किया, जहाँ अधिकांश SRAM ने कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक का उपयोग किया। हालाँकि, मैंने कई अन्य ग्राहकों को इस तकनीक को लागू करते नहीं देखा है। हालाँकि यह कई कंपनियों के प्रौद्योगिकी रोडमैप पर है, लेकिन ऐसा लगता है कि संबंधित उपकरण सूट को स्वतंत्र स्वच्छता आवश्यकताओं को पूरा करने में कुछ और साल लगेंगे। यदि इसे एक सामान्य वेफर फैब की तुलना में थोड़ी कम सफाई वाले कारखाने के वातावरण में लागू किया जा सकता है, और यदि कम लागत प्राप्त की जा सकती है, तो शायद इस तकनीक पर अधिक ध्यान दिया जाएगा।
चेन: मेरे आंकड़ों के अनुसार, 2024 ECTC सम्मेलन में हाइब्रिड बॉन्डिंग पर कम से कम 37 पेपर प्रस्तुत किए जाएंगे। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके लिए बहुत अधिक विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है और असेंबली के दौरान इसमें काफी मात्रा में बारीक ऑपरेशन शामिल होते हैं। इसलिए इस तकनीक का निश्चित रूप से व्यापक अनुप्रयोग होगा। पहले से ही कुछ अनुप्रयोग मामले हैं, लेकिन भविष्य में, यह विभिन्न क्षेत्रों में अधिक प्रचलित हो जाएगा।
जब आप "उत्तम परिचालन" का उल्लेख करते हैं, तो क्या आप महत्वपूर्ण वित्तीय निवेश की आवश्यकता की बात कर रहे हैं?
चेन: बेशक, इसमें समय और विशेषज्ञता शामिल है। इस ऑपरेशन को करने के लिए बहुत साफ-सुथरे वातावरण की आवश्यकता होती है, जिसके लिए वित्तीय निवेश की आवश्यकता होती है। इसके लिए संबंधित उपकरणों की भी आवश्यकता होती है, जिसके लिए भी इसी तरह से धन की आवश्यकता होती है। इसलिए इसमें न केवल परिचालन लागत बल्कि सुविधाओं में निवेश भी शामिल है।
केली: 15 माइक्रोन या उससे ज़्यादा की दूरी वाले मामलों में, कॉपर पिलर वेफ़र-टू-वेफ़र तकनीक का उपयोग करने में काफ़ी रुचि है। आदर्श रूप से, वेफ़र समतल होते हैं, और चिप का आकार बहुत बड़ा नहीं होता है, जिससे इनमें से कुछ स्पेसिंग के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले रीफ़्लो की अनुमति मिलती है। हालाँकि यह कुछ चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है, लेकिन यह कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक के लिए प्रतिबद्ध होने की तुलना में बहुत कम खर्चीला है। हालाँकि, यदि परिशुद्धता की आवश्यकता 10 माइक्रोन या उससे कम है, तो स्थिति बदल जाती है। चिप स्टैकिंग तकनीक का उपयोग करने वाली कंपनियाँ एकल-अंक माइक्रोन स्पेसिंग प्राप्त करेंगी, जैसे कि 4 या 5 माइक्रोन, और कोई विकल्प नहीं है। इसलिए, संबंधित तकनीक अनिवार्य रूप से विकसित होगी। हालाँकि, मौजूदा तकनीकें भी लगातार बेहतर हो रही हैं। इसलिए अब हम उन सीमाओं पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं जहाँ तक कॉपर पिलर विस्तारित हो सकते हैं और क्या यह तकनीक ग्राहकों के लिए वास्तविक कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक में सभी डिज़ाइन और "योग्यता" विकास निवेशों में देरी करने के लिए पर्याप्त समय तक चलेगी।
चेन: हम प्रासंगिक प्रौद्योगिकियों को तभी अपनाएंगे जब मांग होगी।
क्या वर्तमान में एपॉक्सी मोल्डिंग कम्पाउंड क्षेत्र में कई नए विकास हुए हैं?
केली: मोल्डिंग यौगिकों में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए हैं। उनका CTE (तापीय विस्तार का गुणांक) बहुत कम हो गया है, जिससे वे दबाव के दृष्टिकोण से प्रासंगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक अनुकूल हो गए हैं।
ओट्टे: अपनी पिछली चर्चा पर लौटते हुए, वर्तमान में 1 या 2 माइक्रोन स्पेसिंग के साथ कितने सेमीकंडक्टर चिप्स निर्मित होते हैं?
केली: एक महत्वपूर्ण अनुपात.
चेन: संभवतः 1% से भी कम।
ओट्टे: तो हम जिस तकनीक पर चर्चा कर रहे हैं, वह मुख्यधारा की नहीं है। यह शोध के चरण में नहीं है, क्योंकि अग्रणी कंपनियां वास्तव में इस तकनीक को लागू कर रही हैं, लेकिन यह महंगी है और इसकी पैदावार कम है।
केली: यह मुख्य रूप से उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग में लागू होता है। आजकल, इसका उपयोग न केवल डेटा केंद्रों में बल्कि उच्च-अंत पीसी और यहां तक कि कुछ हैंडहेल्ड डिवाइसों में भी किया जाता है। हालाँकि ये डिवाइस अपेक्षाकृत छोटे हैं, फिर भी इनका प्रदर्शन उच्च है। हालाँकि, प्रोसेसर और CMOS अनुप्रयोगों के व्यापक संदर्भ में, इसका अनुपात अपेक्षाकृत छोटा रहता है। साधारण चिप निर्माताओं के लिए, इस तकनीक को अपनाने की कोई आवश्यकता नहीं है।
ओट्टे: इसीलिए इस तकनीक को ऑटोमोटिव उद्योग में प्रवेश करते देखना आश्चर्यजनक है। कारों को बहुत छोटे चिप्स की आवश्यकता नहीं होती। वे 20 या 40 नैनोमीटर प्रक्रियाओं पर बने रह सकते हैं, क्योंकि सेमीकंडक्टर में प्रति ट्रांजिस्टर लागत इस प्रक्रिया में सबसे कम है।
केली: हालांकि, ADAS या स्वायत्त ड्राइविंग के लिए कम्प्यूटेशनल आवश्यकताएं AI PC या इसी तरह के उपकरणों के लिए समान हैं। इसलिए, ऑटोमोटिव उद्योग को इन अत्याधुनिक तकनीकों में निवेश करने की आवश्यकता है।
यदि उत्पाद चक्र पांच वर्ष का है, तो क्या नई प्रौद्योगिकियों को अपनाने से लाभ अगले पांच वर्षों के लिए बढ़ सकता है?
केली: यह एक बहुत ही उचित बिंदु है। ऑटोमोटिव उद्योग का एक और दृष्टिकोण है। सरल सर्वो नियंत्रकों या अपेक्षाकृत सरल एनालॉग उपकरणों पर विचार करें जो 20 वर्षों से अस्तित्व में हैं और बहुत कम लागत वाले हैं। वे छोटे चिप्स का उपयोग करते हैं। ऑटोमोटिव उद्योग के लोग इन उत्पादों का उपयोग जारी रखना चाहते हैं। वे केवल डिजिटल छोटे चिप्स के साथ बहुत उच्च-स्तरीय कंप्यूटिंग उपकरणों में निवेश करना चाहते हैं और संभवतः उन्हें कम लागत वाली एनालॉग चिप्स, फ्लैश मेमोरी और आरएफ चिप्स के साथ जोड़ना चाहते हैं। उनके लिए, छोटे चिप मॉडल बहुत मायने रखता है क्योंकि वे कई कम लागत वाले, स्थिर, पुरानी पीढ़ी के हिस्सों को बनाए रख सकते हैं। वे न तो इन हिस्सों को बदलना चाहते हैं और न ही उन्हें बदलने की जरूरत है। फिर, उन्हें ADAS भाग के कार्यों को पूरा करने के लिए केवल एक उच्च-स्तरीय 5-नैनोमीटर या 3-नैनोमीटर छोटी चिप जोड़ने की जरूरत है। वास्तव में, वे एक उत्पाद में विभिन्न प्रकार के छोटे चिप्स लगा रहे हैं। पीसी और कंप्यूटिंग क्षेत्रों के विपरीत, ऑटोमोटिव उद्योग में अनुप्रयोगों की अधिक विविध श्रेणी है।
चेन: इसके अलावा, इन चिप्स को इंजन के बगल में स्थापित नहीं करना पड़ता है, इसलिए पर्यावरण की स्थिति अपेक्षाकृत बेहतर होती है।
केली: कारों में पर्यावरण का तापमान काफी अधिक होता है। इसलिए, भले ही चिप की शक्ति विशेष रूप से अधिक न हो, ऑटोमोटिव उद्योग को अच्छे थर्मल प्रबंधन समाधानों में कुछ धन निवेश करना चाहिए और यहां तक कि इंडियम टीआईएम (थर्मल इंटरफेस सामग्री) का उपयोग करने पर भी विचार करना चाहिए क्योंकि पर्यावरण की स्थिति बहुत कठोर है।
पोस्ट करने का समय: अप्रैल-28-2025