ఇండస్ట్రీ వార్తలు: అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ ట్రెండ్స్

సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ సాంప్రదాయ 1D PCB డిజైన్‌ల నుండి పొర స్థాయిలో అత్యాధునిక 3D హైబ్రిడ్ బంధం వరకు అభివృద్ధి చెందింది. ఈ పురోగమనం అధిక శక్తి సామర్థ్యాన్ని కొనసాగిస్తూ 1000 GB/s వరకు బ్యాండ్‌విడ్త్‌లతో సింగిల్-డిజిట్ మైక్రాన్ పరిధిలో ఇంటర్‌కనెక్ట్ స్పేసింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది. అధునాతన సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలలో ప్రధానమైనది 2.5D ప్యాకేజింగ్ (ఇక్కడ భాగాలు ఒక మధ్యవర్తి పొరపై పక్కపక్కనే ఉంచబడతాయి) మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ (దీనిలో క్రియాశీల చిప్‌లను నిలువుగా పేర్చడం ఉంటుంది). HPC సిస్టమ్‌ల భవిష్యత్తుకు ఈ సాంకేతికతలు కీలకమైనవి.

2.5D ప్యాకేజింగ్ సాంకేతికత వివిధ మధ్యవర్తిత్వ లేయర్ పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది, ప్రతి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. సిలికాన్ (Si) మధ్యవర్తి పొరలు, పూర్తి నిష్క్రియాత్మక సిలికాన్ పొరలు మరియు స్థానికీకరించిన సిలికాన్ వంతెనలు, అత్యుత్తమ వైరింగ్ సామర్థ్యాలను అందించడానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి, వాటిని అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్‌కు అనువైనవిగా చేస్తాయి. అయినప్పటికీ, అవి పదార్థాలు మరియు తయారీ పరంగా ఖరీదైనవి మరియు ప్యాకేజింగ్ ప్రాంతంలో పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి. ఈ సమస్యలను తగ్గించడానికి, స్థానికీకరించిన సిలికాన్ వంతెనల వినియోగం పెరుగుతోంది, ప్రాంత పరిమితులను పరిష్కరించేటప్పుడు చక్కటి కార్యాచరణ కీలకమైన సిలికాన్‌ను వ్యూహాత్మకంగా ఉపయోగిస్తోంది.

సేంద్రీయ మధ్యవర్తి పొరలు, ఫ్యాన్-అవుట్ అచ్చు ప్లాస్టిక్‌లను ఉపయోగించి, సిలికాన్‌కు మరింత తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన ప్రత్యామ్నాయం. అవి తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది ప్యాకేజీలో RC ఆలస్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, ఆర్గానిక్ మధ్యవర్తి పొరలు సిలికాన్-ఆధారిత ప్యాకేజింగ్ వలె ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఫీచర్ తగ్గింపు స్థాయిని సాధించడానికి కష్టపడతాయి, అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ అప్లికేషన్‌లలో వాటి స్వీకరణను పరిమితం చేస్తాయి.

గ్లాస్ మధ్యవర్తి పొరలు ప్రత్యేకించి ఇంటెల్ యొక్క ఇటీవలి గ్లాస్ ఆధారిత టెస్ట్ వెహికల్ ప్యాకేజింగ్‌ను ప్రారంభించిన తర్వాత, గణనీయమైన ఆసక్తిని పొందాయి. అడ్జస్టబుల్ కోఎఫీషియంట్ ఆఫ్ థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ (CTE), హై డైమెన్షనల్ స్టెబిలిటీ, స్మూత్ మరియు ఫ్లాట్ సర్ఫేస్‌లు మరియు ప్యానెల్ తయారీకి మద్దతిచ్చే సామర్థ్యం వంటి అనేక ప్రయోజనాలను గ్లాస్ అందిస్తుంది, ఇది సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన వైరింగ్ సామర్థ్యాలతో మధ్యవర్తి లేయర్‌లకు మంచి అభ్యర్థిగా నిలిచింది. అయినప్పటికీ, సాంకేతిక సవాళ్లను పక్కన పెడితే, గాజు మధ్యవర్తి పొరల యొక్క ప్రధాన లోపం అపరిపక్వ పర్యావరణ వ్యవస్థ మరియు పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తి సామర్థ్యం ప్రస్తుతం లేకపోవడం. పర్యావరణ వ్యవస్థ పరిపక్వం చెందడం మరియు ఉత్పత్తి సామర్థ్యాలు మెరుగుపడటంతో, సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్‌లో గాజు-ఆధారిత సాంకేతికతలు మరింత వృద్ధి మరియు స్వీకరణను చూడవచ్చు.

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

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలు వివిధ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులను కలిగి ఉంటాయి. 2.5D ప్యాకేజింగ్‌లో, మధ్యవర్తిత్వ లేయర్ పదార్థాల ఎంపికపై ఆధారపడి, పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా దీనిని సిలికాన్-ఆధారిత, సేంద్రీయ-ఆధారిత మరియు గాజు-ఆధారిత మధ్యవర్తిత్వ పొరలుగా వర్గీకరించవచ్చు. 3D ప్యాకేజింగ్‌లో, మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి స్పేసింగ్ డైమెన్షన్‌లను తగ్గించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, అయితే నేడు, హైబ్రిడ్ బాండింగ్ టెక్నాలజీని (ప్రత్యక్ష Cu-Cu కనెక్షన్ పద్ధతి) అవలంబించడం ద్వారా, సింగిల్-డిజిట్ స్పేసింగ్ కొలతలు సాధించవచ్చు, ఇది రంగంలో గణనీయమైన పురోగతిని సూచిస్తుంది. .

**చూడవలసిన కీలక సాంకేతిక పోకడలు:**

1. **పెద్ద మధ్యవర్తిత్వ లేయర్ ప్రాంతాలు:** IDTechEx మునుపు 3x రెటికిల్ సైజు పరిమితిని మించి సిలికాన్ మధ్యవర్తి పొరల కష్టం కారణంగా, HPC చిప్‌లను ప్యాకేజింగ్ చేయడానికి ప్రాథమిక ఎంపికగా 2.5D సిలికాన్ బ్రిడ్జ్ సొల్యూషన్‌లు త్వరలో సిలికాన్ మధ్యవర్తిత్వ లేయర్‌లను భర్తీ చేస్తాయి. TSMC అనేది NVIDIA మరియు Google మరియు Amazon వంటి ఇతర ప్రముఖ HPC డెవలపర్‌ల కోసం 2.5D సిలికాన్ మధ్యవర్తిత్వ లేయర్‌ల యొక్క ప్రధాన సరఫరాదారు, మరియు కంపెనీ ఇటీవల తన మొదటి తరం CoWoS_L యొక్క భారీ ఉత్పత్తిని 3.5x రెటికిల్ పరిమాణంతో ప్రకటించింది. IDTechEx ఈ ధోరణిని కొనసాగించాలని ఆశిస్తోంది, దాని నివేదికలో ప్రధాన ఆటగాళ్లను కవర్ చేసే మరిన్ని పురోగతులు చర్చించబడ్డాయి.

2. **ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్:** 2024 తైవాన్ ఇంటర్నేషనల్ సెమీకండక్టర్ ఎగ్జిబిషన్‌లో హైలైట్ చేయబడినట్లుగా, ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్ ఒక ముఖ్యమైన దృష్టిగా మారింది. ఈ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతి పెద్ద మధ్యవర్తి పొరల వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది మరియు ఏకకాలంలో మరిన్ని ప్యాకేజీలను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా ఖర్చులను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. దాని సామర్థ్యం ఉన్నప్పటికీ, వార్‌పేజ్ నిర్వహణ వంటి సవాళ్లను ఇంకా పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది. దీని పెరుగుతున్న ప్రాముఖ్యత పెద్ద, ఎక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్న మధ్యవర్తి పొరల కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌ను ప్రతిబింబిస్తుంది.

3. **గ్లాస్ మధ్యవర్తి పొరలు:** సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన, సర్దుబాటు చేయగల CTE మరియు అధిక విశ్వసనీయత వంటి అదనపు ప్రయోజనాలతో చక్కటి వైరింగ్‌ని సాధించడానికి గ్లాస్ బలమైన అభ్యర్థి పదార్థంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. గ్లాస్ మధ్యవర్తిత్వ పొరలు కూడా ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్‌కు అనుకూలంగా ఉంటాయి, అధిక-సాంద్రత కలిగిన వైరింగ్‌కు మరింత నిర్వహించదగిన ఖర్చులతో సంభావ్యతను అందిస్తాయి, భవిష్యత్తులో ప్యాకేజింగ్ సాంకేతికతలకు ఇది ఒక మంచి పరిష్కారం.

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

5. **కో-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ డివైసెస్ (CPO):** అధిక డేటా నిర్గమాంశ మరియు శక్తి సామర్థ్యం కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీ గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. సహ-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ పరికరాలు (CPO) I/O బ్యాండ్‌విడ్త్‌ని మెరుగుపరచడానికి మరియు శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి కీలక పరిష్కారంగా మారుతున్నాయి. సాంప్రదాయ ఎలక్ట్రికల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌తో పోలిస్తే, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది, వీటిలో ఎక్కువ దూరాలకు తక్కువ సిగ్నల్ అటెన్యూయేషన్, క్రాస్‌స్టాక్ సెన్సిటివిటీ తగ్గడం మరియు గణనీయంగా పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోజనాలు డేటా-ఇంటెన్సివ్, శక్తి-సమర్థవంతమైన HPC సిస్టమ్‌లకు CPOను ఆదర్శవంతమైన ఎంపికగా చేస్తాయి.

**చూడవలసిన ముఖ్య మార్కెట్లు:**

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీల అభివృద్ధిని నడిపించే ప్రాథమిక మార్కెట్ నిస్సందేహంగా అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ (HPC) రంగం. ఒకే ప్యాకేజీలో మరిన్ని ట్రాన్సిస్టర్‌లు, మెమరీ మరియు ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను ఎనేబుల్ చేయడం, మూర్స్ లా పరిమితులను అధిగమించడం కోసం ఈ అధునాతన ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులు కీలకం. చిప్‌ల కుళ్ళిపోవడం వివిధ ఫంక్షనల్ బ్లాక్‌ల మధ్య ప్రాసెస్ నోడ్‌ల యొక్క సరైన వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది, ప్రాసెసింగ్ బ్లాక్‌ల నుండి I/O బ్లాక్‌లను వేరు చేయడం, సామర్థ్యాన్ని మరింత పెంచడం వంటివి.

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

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