పరిశ్రమ వార్తలు: అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ ట్రెండ్‌లు

సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ సాంప్రదాయ 1D PCB డిజైన్ల నుండి వేఫర్ స్థాయిలో అత్యాధునిక 3D హైబ్రిడ్ బాండింగ్ వరకు అభివృద్ధి చెందింది. ఈ పురోగతి సింగిల్-డిజిట్ మైక్రాన్ పరిధిలో ఇంటర్‌కనెక్ట్ స్పేసింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది, 1000 GB/s వరకు బ్యాండ్‌విడ్త్‌లతో, అధిక శక్తి సామర్థ్యాన్ని కొనసాగిస్తుంది. అధునాతన సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీల ప్రధాన భాగంలో 2.5D ప్యాకేజింగ్ (ఇక్కడ భాగాలు మధ్యవర్తి పొరపై పక్కపక్కనే ఉంచబడతాయి) మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ (దీనిలో క్రియాశీల చిప్‌లను నిలువుగా పేర్చడం ఉంటుంది). HPC వ్యవస్థల భవిష్యత్తుకు ఈ సాంకేతికతలు కీలకమైనవి.

2.5D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలో వివిధ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్ మెటీరియల్స్ ఉంటాయి, ప్రతి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉంటాయి. పూర్తిగా నిష్క్రియాత్మక సిలికాన్ వేఫర్‌లు మరియు స్థానికీకరించిన సిలికాన్ బ్రిడ్జ్‌లతో సహా సిలికాన్ (Si) ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లు అత్యుత్తమ వైరింగ్ సామర్థ్యాలను అందించడానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి, ఇవి అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్‌కు అనువైనవిగా చేస్తాయి. అయితే, అవి పదార్థాలు మరియు తయారీ పరంగా ఖరీదైనవి మరియు ప్యాకేజింగ్ ప్రాంతంలో పరిమితులను ఎదుర్కొంటున్నాయి. ఈ సమస్యలను తగ్గించడానికి, స్థానికీకరించిన సిలికాన్ బ్రిడ్జ్‌ల వాడకం పెరుగుతోంది, వ్యూహాత్మకంగా సిలికాన్‌ను ఉపయోగిస్తూ, ప్రాంత పరిమితులను పరిష్కరిస్తోంది.

ఫ్యాన్-అవుట్ మోల్డెడ్ ప్లాస్టిక్‌లను ఉపయోగించే సేంద్రీయ మధ్యవర్తి పొరలు సిలికాన్‌కు మరింత ఖర్చుతో కూడుకున్న ప్రత్యామ్నాయం. అవి తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది ప్యాకేజీలో RC ఆలస్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, సేంద్రీయ మధ్యవర్తి పొరలు సిలికాన్-ఆధారిత ప్యాకేజింగ్ వలె అదే స్థాయిలో ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఫీచర్ తగ్గింపును సాధించడానికి కష్టపడతాయి, అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ అప్లికేషన్‌లలో వాటి స్వీకరణను పరిమితం చేస్తాయి.

ముఖ్యంగా ఇంటెల్ ఇటీవల గ్లాస్-బేస్డ్ టెస్ట్ వెహికల్ ప్యాకేజింగ్‌ను ప్రారంభించిన తర్వాత, గ్లాస్ ఇంటర్మీడియరీ పొరలు గణనీయమైన ఆసక్తిని పొందాయి. సర్దుబాటు చేయగల ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం (CTE), అధిక డైమెన్షనల్ స్థిరత్వం, మృదువైన మరియు చదునైన ఉపరితలాలు మరియు ప్యానెల్ తయారీకి మద్దతు ఇచ్చే సామర్థ్యం వంటి అనేక ప్రయోజనాలను గ్లాస్ అందిస్తుంది, ఇది సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన వైరింగ్ సామర్థ్యాలతో ఇంటర్మీడియరీ పొరలకు ఆశాజనకంగా నిలుస్తుంది. అయితే, సాంకేతిక సవాళ్లను పక్కన పెడితే, గ్లాస్ ఇంటర్మీడియరీ పొరల యొక్క ప్రధాన లోపం అపరిపక్వ పర్యావరణ వ్యవస్థ మరియు ప్రస్తుతం పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తి సామర్థ్యం లేకపోవడం. పర్యావరణ వ్యవస్థ పరిణతి చెందుతున్నప్పుడు మరియు ఉత్పత్తి సామర్థ్యాలు మెరుగుపడినప్పుడు, సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్‌లో గాజు ఆధారిత సాంకేతికతలు మరింత వృద్ధి మరియు స్వీకరణను చూడవచ్చు.

3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ పరంగా, Cu-Cu బంప్-లెస్ హైబ్రిడ్ బాండింగ్ ఒక ప్రముఖ వినూత్న సాంకేతికతగా మారుతోంది. ఈ అధునాతన సాంకేతికత విద్యుద్వాహక పదార్థాలను (SiO2 వంటివి) ఎంబెడెడ్ లోహాలతో (Cu) కలపడం ద్వారా శాశ్వత ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను సాధిస్తుంది. Cu-Cu హైబ్రిడ్ బాండింగ్ 10 మైక్రాన్‌ల కంటే తక్కువ అంతరాలను సాధించగలదు, సాధారణంగా సింగిల్-డిజిట్ మైక్రాన్ పరిధిలో, ఇది సాంప్రదాయ మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీ కంటే గణనీయమైన మెరుగుదలను సూచిస్తుంది, ఇది దాదాపు 40-50 మైక్రాన్‌ల బంప్ స్పేసింగ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. హైబ్రిడ్ బాండింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలలో పెరిగిన I/O, మెరుగైన బ్యాండ్‌విడ్త్, మెరుగైన 3D నిలువు స్టాకింగ్, మెరుగైన శక్తి సామర్థ్యం మరియు దిగువ నింపడం లేకపోవడం వల్ల తగ్గిన పరాన్నజీవి ప్రభావాలు మరియు ఉష్ణ నిరోధకత ఉన్నాయి. అయితే, ఈ సాంకేతికత తయారీకి సంక్లిష్టమైనది మరియు అధిక ఖర్చులను కలిగి ఉంటుంది.

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలు వివిధ ప్యాకేజింగ్ టెక్నిక్‌లను కలిగి ఉంటాయి. 2.5D ప్యాకేజింగ్‌లో, ఇంటర్మీడియరీ లేయర్ మెటీరియల్స్ ఎంపికను బట్టి, పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా దీనిని సిలికాన్-ఆధారిత, ఆర్గానిక్-ఆధారిత మరియు గ్లాస్-ఆధారిత ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లుగా వర్గీకరించవచ్చు. 3D ప్యాకేజింగ్‌లో, మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి అంతరాల కొలతలను తగ్గించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, కానీ నేడు, హైబ్రిడ్ బాండింగ్ టెక్నాలజీని (డైరెక్ట్ Cu-Cu కనెక్షన్ పద్ధతి) స్వీకరించడం ద్వారా, సింగిల్-డిజిట్ స్పేసింగ్ కొలతలు సాధించవచ్చు, ఇది ఈ రంగంలో గణనీయమైన పురోగతిని సూచిస్తుంది.

**చూడవలసిన కీలక సాంకేతిక ధోరణులు:**

1. **పెద్ద మధ్యవర్తిత్వ పొర ప్రాంతాలు:** సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ పొరలు 3x రెటికిల్ సైజు పరిమితిని మించిపోవడం వల్ల కలిగే ఇబ్బంది కారణంగా, 2.5D సిలికాన్ బ్రిడ్జ్ సొల్యూషన్స్ త్వరలో HPC చిప్‌లను ప్యాకేజింగ్ చేయడానికి ప్రాథమిక ఎంపికగా సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ పొరలను భర్తీ చేస్తాయని IDTechEx గతంలో అంచనా వేసింది. TSMC అనేది NVIDIA మరియు Google మరియు Amazon వంటి ఇతర ప్రముఖ HPC డెవలపర్‌ల కోసం 2.5D సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ పొరల యొక్క ప్రధాన సరఫరాదారు, మరియు కంపెనీ ఇటీవల 3.5x రెటికిల్ సైజుతో దాని మొదటి తరం CoWoS_L యొక్క భారీ ఉత్పత్తిని ప్రకటించింది. IDTechEx ఈ ధోరణి కొనసాగుతుందని ఆశిస్తోంది, ప్రధాన ఆటగాళ్లను కవర్ చేసే దాని నివేదికలో మరిన్ని పురోగతులు చర్చించబడ్డాయి.

2. **ప్యానెల్-లెవల్ ప్యాకేజింగ్:** 2024 తైవాన్ ఇంటర్నేషనల్ సెమీకండక్టర్ ఎగ్జిబిషన్‌లో హైలైట్ చేసినట్లుగా, ప్యానెల్-లెవల్ ప్యాకేజింగ్ ఒక ముఖ్యమైన దృష్టిగా మారింది. ఈ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతి పెద్ద ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లను ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు ఒకేసారి మరిన్ని ప్యాకేజీలను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా ఖర్చులను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. దాని సామర్థ్యం ఉన్నప్పటికీ, వార్‌పేజ్ నిర్వహణ వంటి సవాళ్లను ఇంకా పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది. దీని పెరుగుతున్న ప్రాముఖ్యత పెద్ద, మరింత ఖర్చుతో కూడుకున్న ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌ను ప్రతిబింబిస్తుంది.

3. **గ్లాస్ ఇంటర్మీడియరీ పొరలు:** సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన చక్కటి వైరింగ్‌ను సాధించడానికి గాజు బలమైన అభ్యర్థి పదార్థంగా ఉద్భవించింది, సర్దుబాటు చేయగల CTE మరియు అధిక విశ్వసనీయత వంటి అదనపు ప్రయోజనాలతో. గ్లాస్ ఇంటర్మీడియరీ పొరలు ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్‌తో కూడా అనుకూలంగా ఉంటాయి, అధిక-సాంద్రత వైరింగ్‌కు మరింత నిర్వహించదగిన ఖర్చులతో సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి, ఇది భవిష్యత్ ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలకు ఆశాజనక పరిష్కారంగా మారుతుంది.

4. **HBM హైబ్రిడ్ బాండింగ్:** 3D కాపర్-కాపర్ (Cu-Cu) హైబ్రిడ్ బాండింగ్ అనేది చిప్‌ల మధ్య అల్ట్రా-ఫైన్ పిచ్ వర్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను సాధించడానికి కీలకమైన సాంకేతికత. ఈ సాంకేతికత వివిధ హై-ఎండ్ సర్వర్ ఉత్పత్తులలో ఉపయోగించబడింది, వీటిలో స్టాక్డ్ SRAM మరియు CPUల కోసం AMD EPYC, అలాగే I/O డైస్‌పై CPU/GPU బ్లాక్‌లను పేర్చడానికి MI300 సిరీస్ ఉన్నాయి. హైబ్రిడ్ బాండింగ్ భవిష్యత్ HBM పురోగతిలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుందని భావిస్తున్నారు, ముఖ్యంగా 16-Hi లేదా 20-Hi లేయర్‌లను మించిన DRAM స్టాక్‌ల కోసం.

5. **కో-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ డివైజెస్ (CPO):** అధిక డేటా త్రూపుట్ మరియు పవర్ ఎఫిషియన్సీ కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీ గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. కో-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ డివైజెస్ (CPO) I/O బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను పెంచడానికి మరియు శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి కీలకమైన పరిష్కారంగా మారుతున్నాయి. సాంప్రదాయ విద్యుత్ ప్రసారంతో పోలిస్తే, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది, వీటిలో సుదూరాలకు తక్కువ సిగ్నల్ అటెన్యుయేషన్, తగ్గిన క్రాస్‌స్టాక్ సెన్సిటివిటీ మరియు గణనీయంగా పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోజనాలు CPOను డేటా-ఇంటెన్సివ్, ఎనర్జీ-ఎఫిషియంట్ HPC సిస్టమ్‌లకు ఆదర్శవంతమైన ఎంపికగా చేస్తాయి.

**చూడవలసిన కీలక మార్కెట్లు:**

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీల అభివృద్ధికి దారితీసే ప్రాథమిక మార్కెట్ నిస్సందేహంగా అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ (HPC) రంగం. ఈ అధునాతన ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులు మూర్స్ లా యొక్క పరిమితులను అధిగమించడానికి, ఒకే ప్యాకేజీలో మరిన్ని ట్రాన్సిస్టర్‌లు, మెమరీ మరియు ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను ఎనేబుల్ చేయడానికి కీలకమైనవి. చిప్‌ల కుళ్ళిపోవడం వల్ల వివిధ ఫంక్షనల్ బ్లాక్‌ల మధ్య ప్రాసెస్ నోడ్‌ల యొక్క సరైన వినియోగానికి కూడా వీలు కల్పిస్తుంది, ఉదాహరణకు ప్రాసెసింగ్ బ్లాక్‌ల నుండి I/O బ్లాక్‌లను వేరు చేయడం, సామర్థ్యాన్ని మరింత పెంచుతుంది.

అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ (HPC)తో పాటు, ఇతర మార్కెట్లు కూడా అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలను స్వీకరించడం ద్వారా వృద్ధిని సాధించగలవని భావిస్తున్నారు. 5G మరియు 6G రంగాలలో, ప్యాకేజింగ్ యాంటెన్నాలు మరియు అత్యాధునిక చిప్ సొల్యూషన్స్ వంటి ఆవిష్కరణలు వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్ (RAN) ఆర్కిటెక్చర్‌ల భవిష్యత్తును రూపొందిస్తాయి. స్వయంప్రతిపత్త వాహనాలు కూడా ప్రయోజనం పొందుతాయి, ఎందుకంటే ఈ సాంకేతికతలు భద్రత, విశ్వసనీయత, కాంపాక్ట్‌నెస్, పవర్ మరియు థర్మల్ నిర్వహణ మరియు ఖర్చు-ప్రభావాన్ని నిర్ధారిస్తూ పెద్ద మొత్తంలో డేటాను ప్రాసెస్ చేయడానికి సెన్సార్ సూట్‌లు మరియు కంప్యూటింగ్ యూనిట్ల ఏకీకరణకు మద్దతు ఇస్తాయి.

కన్స్యూమర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ (స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు, స్మార్ట్‌వాచ్‌లు, AR/VR పరికరాలు, PCలు మరియు వర్క్‌స్టేషన్‌లతో సహా) ఖర్చుపై ఎక్కువ ప్రాధాన్యత ఉన్నప్పటికీ, చిన్న ప్రదేశాలలో ఎక్కువ డేటాను ప్రాసెస్ చేయడంపై ఎక్కువగా దృష్టి సారిస్తున్నాయి. అధునాతన సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ ఈ ధోరణిలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది, అయినప్పటికీ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులు HPCలో ఉపయోగించే వాటికి భిన్నంగా ఉండవచ్చు.