పరిశ్రమ వార్తలు: అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ ట్రెండ్‌లు

సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ సాంప్రదాయ 1D PCB డిజైన్‌ల నుండి వేఫర్ స్థాయిలో అత్యాధునిక 3D హైబ్రిడ్ బాండింగ్ వరకు అభివృద్ధి చెందింది. ఈ పురోగతి అధిక శక్తి సామర్థ్యాన్ని కొనసాగిస్తూనే, 1000 GB/s వరకు బ్యాండ్‌విడ్త్‌లతో, సింగిల్-డిజిట్ మైక్రాన్ పరిధిలో ఇంటర్‌కనెక్ట్ స్పేసింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది. అధునాతన సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీల కేంద్రంలో 2.5D ప్యాకేజింగ్ (ఇక్కడ కాంపోనెంట్‌లు ఒక మధ్యస్థ పొరపై పక్కపక్కన ఉంచబడతాయి) మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ (ఇందులో యాక్టివ్ చిప్‌లను నిలువుగా పేర్చడం జరుగుతుంది) ఉన్నాయి. ఈ టెక్నాలజీలు HPC సిస్టమ్‌ల భవిష్యత్తుకు కీలకమైనవి.

2.5D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలో వివిధ మధ్యంతర పొర పదార్థాలు ఉంటాయి, వాటిలో ప్రతిదానికి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. పూర్తిగా పాసివ్ సిలికాన్ వేఫర్‌లు మరియు స్థానికీకరించిన సిలికాన్ బ్రిడ్జ్‌లతో సహా సిలికాన్ (Si) మధ్యంతర పొరలు, అత్యుత్తమ వైరింగ్ సామర్థ్యాలను అందించడంలో ప్రసిద్ధి చెందాయి, ఇవి అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ కోసం వాటిని ఆదర్శంగా చేస్తాయి. అయితే, అవి పదార్థాలు మరియు తయారీ పరంగా ఖరీదైనవి మరియు ప్యాకేజింగ్ ప్రదేశంలో పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి. ఈ సమస్యలను తగ్గించడానికి, స్థానికీకరించిన సిలికాన్ బ్రిడ్జ్‌ల వాడకం పెరుగుతోంది, ఇవి ప్రదేశ పరిమితులను పరిష్కరిస్తూనే, సూక్ష్మమైన కార్యాచరణ కీలకమైన చోట సిలికాన్‌ను వ్యూహాత్మకంగా ఉపయోగిస్తాయి.

ఫ్యాన్-అవుట్ మోల్డెడ్ ప్లాస్టిక్‌లను ఉపయోగించే ఆర్గానిక్ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లు, సిలికాన్‌కు మరింత తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన ప్రత్యామ్నాయం. వీటికి తక్కువ డైఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం ఉంటుంది, ఇది ప్యాకేజీలో RC ఆలస్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, ఆర్గానిక్ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లు సిలికాన్-ఆధారిత ప్యాకేజింగ్ వలె అదే స్థాయిలో ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఫీచర్ తగ్గింపును సాధించడంలో ఇబ్బంది పడతాయి, ఇది హై-పెర్ఫార్మెన్స్ కంప్యూటింగ్ అప్లికేషన్‌లలో వాటి వినియోగాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

ముఖ్యంగా ఇంటెల్ ఇటీవల గాజు ఆధారిత టెస్ట్ వెహికల్ ప్యాకేజింగ్‌ను ప్రారంభించిన తర్వాత, గాజు మధ్యంతర పొరలు గణనీయమైన ఆసక్తిని రేకెత్తించాయి. గాజు సర్దుబాటు చేయగల ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం (CTE), అధిక పరిమాణ స్థిరత్వం, నునుపైన మరియు చదునైన ఉపరితలాలు, మరియు ప్యానెల్ తయారీకి మద్దతు ఇచ్చే సామర్థ్యం వంటి అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. అందువల్ల, సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన వైరింగ్ సామర్థ్యాలు గల మధ్యంతర పొరలకు ఇది ఒక ఆశాజనకమైన ఎంపికగా నిలుస్తుంది. అయితే, సాంకేతిక సవాళ్లతో పాటు, గాజు మధ్యంతర పొరల యొక్క ప్రధాన లోపం అపరిపక్వమైన ఎకోసిస్టమ్ మరియు ప్రస్తుతం పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తి సామర్థ్యం లేకపోవడం. ఎకోసిస్టమ్ పరిపక్వం చెంది, ఉత్పత్తి సామర్థ్యాలు మెరుగుపడిన కొద్దీ, సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్‌లో గాజు ఆధారిత సాంకేతికతలు మరింత వృద్ధిని మరియు వినియోగాన్ని చూడవచ్చు.

3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ పరంగా, కాపర్-కాపర్ బంప్-లెస్ హైబ్రిడ్ బాండింగ్ ఒక ప్రముఖ వినూత్న సాంకేతికతగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. ఈ అధునాతన పద్ధతి, డైఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను (SiO2 వంటివి) పొందుపరిచిన లోహాలతో (కాపర్) కలపడం ద్వారా శాశ్వత ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను సాధిస్తుంది. కాపర్-కాపర్ హైబ్రిడ్ బాండింగ్ 10 మైక్రాన్‌ల కంటే తక్కువ, సాధారణంగా ఒకే అంకె మైక్రాన్ పరిధిలో అంతరాలను సాధించగలదు. ఇది సుమారు 40-50 మైక్రాన్‌ల బంప్ అంతరాలను కలిగి ఉండే సాంప్రదాయ మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీతో పోలిస్తే ఒక ముఖ్యమైన మెరుగుదల. హైబ్రిడ్ బాండింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలలో పెరిగిన I/O, మెరుగైన బ్యాండ్‌విడ్త్, మెరుగైన 3D వర్టికల్ స్టాకింగ్, మంచి పవర్ సామర్థ్యం, ​​మరియు బాటమ్ ఫిల్లింగ్ లేకపోవడం వల్ల తగ్గిన పారాసైటిక్ ఎఫెక్ట్స్ మరియు థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ ఉన్నాయి. అయితే, ఈ సాంకేతికతను తయారు చేయడం సంక్లిష్టమైనది మరియు దీనికి అధిక ఖర్చులు ఉంటాయి.

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలు వివిధ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులను కలిగి ఉంటాయి. 2.5D ప్యాకేజింగ్‌లో, మధ్యస్థ పొర పదార్థాల ఎంపికను బట్టి, పైన ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా దీనిని సిలికాన్-ఆధారిత, సేంద్రీయ-ఆధారిత, మరియు గాజు-ఆధారిత మధ్యస్థ పొరలుగా వర్గీకరించవచ్చు. 3D ప్యాకేజింగ్‌లో, మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి అంతరాల కొలతలను తగ్గించడమే లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, కానీ నేడు, హైబ్రిడ్ బాండింగ్ టెక్నాలజీని (ప్రత్యక్ష Cu-Cu అనుసంధాన పద్ధతి) అవలంబించడం ద్వారా, ఒకే అంకె అంతరాల కొలతలను సాధించవచ్చు, ఇది ఈ రంగంలో గణనీయమైన పురోగతిని సూచిస్తుంది.

గమనించవలసిన కీలక సాంకేతిక ధోరణులు:

1. **విశాలమైన ఇంటర్మీడియరీ లేయర్ ప్రాంతాలు:** సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లు 3x రెటికల్ సైజ్ పరిమితిని మించడంలో ఉన్న కష్టాల కారణంగా, HPC చిప్‌ల ప్యాకేజింగ్ కోసం 2.5D సిలికాన్ బ్రిడ్జ్ సొల్యూషన్‌లు త్వరలోనే సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌ల స్థానాన్ని ప్రాథమిక ఎంపికగా భర్తీ చేస్తాయని IDTechEx గతంలో అంచనా వేసింది. TSMC అనేది NVIDIA మరియు Google, Amazon వంటి ఇతర ప్రముఖ HPC డెవలపర్‌లకు 2.5D సిలికాన్ ఇంటర్మీడియరీ లేయర్‌లను సరఫరా చేసే ఒక ప్రధాన సంస్థ, మరియు ఈ కంపెనీ ఇటీవల 3.5x రెటికల్ సైజ్‌తో తన మొదటి తరం CoWoS_L యొక్క భారీ ఉత్పత్తిని ప్రకటించింది. ప్రధాన సంస్థలను కవర్ చేసే తన నివేదికలో చర్చించిన మరిన్ని పురోగతులతో, ఈ ధోరణి కొనసాగుతుందని IDTechEx ఆశిస్తోంది.

2. **ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్:** 2024 తైవాన్ అంతర్జాతీయ సెమీకండక్టర్ ఎగ్జిబిషన్‌లో హైలైట్ చేసినట్లుగా, ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్ ఒక ముఖ్యమైన అంశంగా మారింది. ఈ ప్యాకేజింగ్ పద్ధతి పెద్ద మధ్యంతర పొరలను ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు ఒకేసారి ఎక్కువ ప్యాకేజీలను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా ఖర్చులను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. దీని సామర్థ్యం ఉన్నప్పటికీ, వార్పేజ్ నిర్వహణ వంటి సవాళ్లను ఇంకా పరిష్కరించాల్సి ఉంది. దీని ప్రాముఖ్యత పెరగడం అనేది, పెద్ద మరియు మరింత తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన మధ్యంతర పొరలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌ను ప్రతిబింబిస్తుంది.

3. **గాజు మధ్యంతర పొరలు:** సర్దుబాటు చేయగల CTE మరియు అధిక విశ్వసనీయత వంటి అదనపు ప్రయోజనాలతో, సిలికాన్‌తో పోల్చదగిన సూక్ష్మ వైరింగ్‌ను సాధించడానికి గాజు ఒక బలమైన అభ్యర్థి పదార్థంగా ఆవిర్భవిస్తోంది. గాజు మధ్యంతర పొరలు ప్యానెల్-స్థాయి ప్యాకేజింగ్‌కు కూడా అనుకూలంగా ఉంటాయి, మరింత నిర్వహించదగిన ఖర్చులతో అధిక-సాంద్రత వైరింగ్ కోసం సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి, ఇది భవిష్యత్ ప్యాకేజింగ్ సాంకేతికతలకు ఒక ఆశాజనకమైన పరిష్కారంగా నిలుస్తుంది.

4. **HBM హైబ్రిడ్ బాండింగ్:** చిప్‌ల మధ్య అతి సూక్ష్మమైన పిచ్ నిలువు ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను సాధించడానికి 3D కాపర్-కాపర్ (Cu-Cu) హైబ్రిడ్ బాండింగ్ ఒక కీలకమైన సాంకేతికత. ఈ సాంకేతికతను వివిధ హై-ఎండ్ సర్వర్ ఉత్పత్తులలో ఉపయోగించారు, వాటిలో స్టాక్డ్ SRAM మరియు CPUల కోసం AMD EPYC, అలాగే I/O డైస్‌పై CPU/GPU బ్లాక్‌లను స్టాక్ చేయడానికి MI300 సిరీస్ ఉన్నాయి. భవిష్యత్ HBM పురోగతులలో, ముఖ్యంగా 16-Hi లేదా 20-Hi లేయర్‌లను మించిన DRAM స్టాక్‌ల కోసం, హైబ్రిడ్ బాండింగ్ ఒక కీలక పాత్ర పోషిస్తుందని భావిస్తున్నారు.

5. **కో-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ డివైసెస్ (CPO):** అధిక డేటా థ్రూపుట్ మరియు పవర్ సామర్థ్యం కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్ట్ టెక్నాలజీ గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. I/O బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను మెరుగుపరచడానికి మరియు శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి కో-ప్యాకేజ్డ్ ఆప్టికల్ డివైసెస్ (CPO) ఒక కీలక పరిష్కారంగా మారుతున్నాయి. సాంప్రదాయ ఎలక్ట్రికల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌తో పోలిస్తే, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది, వాటిలో సుదూర ప్రాంతాలలో తక్కువ సిగ్నల్ అటెన్యుయేషన్, తగ్గిన క్రాస్‌టాక్ సెన్సిటివిటీ మరియు గణనీయంగా పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోజనాలు డేటా-ఇంటెన్సివ్, శక్తి-సమర్థవంతమైన HPC సిస్టమ్‌లకు CPOను ఒక ఆదర్శవంతమైన ఎంపికగా చేస్తాయి.

గమనించవలసిన కీలక మార్కెట్లు:

2.5D మరియు 3D ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీల అభివృద్ధిని నడిపిస్తున్న ప్రాథమిక మార్కెట్ నిస్సందేహంగా హై-పెర్ఫార్మెన్స్ కంప్యూటింగ్ (HPC) రంగమే. ఈ అధునాతన ప్యాకేజింగ్ పద్ధతులు మూర్ నియమం యొక్క పరిమితులను అధిగమించడానికి కీలకమైనవి, ఇవి ఒకే ప్యాకేజీలో ఎక్కువ ట్రాన్సిస్టర్‌లు, మెమరీ మరియు ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను చేర్చడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. చిప్‌లను విడగొట్టడం వల్ల, I/O బ్లాక్‌లను ప్రాసెసింగ్ బ్లాక్‌ల నుండి వేరు చేయడం వంటి విభిన్న ఫంక్షనల్ బ్లాక్‌ల మధ్య ప్రాసెస్ నోడ్‌లను ఉత్తమంగా ఉపయోగించుకోవడానికి కూడా వీలవుతుంది, తద్వారా సామర్థ్యం మరింత పెరుగుతుంది.

హై-పెర్ఫార్మెన్స్ కంప్యూటింగ్ (HPC)తో పాటు, అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలను అవలంబించడం ద్వారా ఇతర మార్కెట్లు కూడా వృద్ధిని సాధిస్తాయని అంచనా వేయబడింది. 5G మరియు 6G రంగాలలో, ప్యాకేజింగ్ యాంటెనాలు మరియు అత్యాధునిక చిప్ సొల్యూషన్ల వంటి ఆవిష్కరణలు వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ నెట్‌వర్క్ (RAN) ఆర్కిటెక్చర్ల భవిష్యత్తును తీర్చిదిద్దుతాయి. స్వయంప్రతిపత్తి గల వాహనాలు కూడా ప్రయోజనం పొందుతాయి, ఎందుకంటే ఈ టెక్నాలజీలు భద్రత, విశ్వసనీయత, కాంపాక్ట్‌నెస్, పవర్ మరియు థర్మల్ మేనేజ్‌మెంట్, మరియు ఖర్చు-సమర్థతను నిర్ధారిస్తూనే, పెద్ద మొత్తంలో డేటాను ప్రాసెస్ చేయడానికి సెన్సార్ సూట్‌లు మరియు కంప్యూటింగ్ యూనిట్ల ఏకీకరణకు మద్దతు ఇస్తాయి.

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