Автомашины чип үйлдвэрлэлд өөрчлөлт орж байна
Саяхан хагас дамжуулагч инженерийн баг Амкорын жижиг чип, FCBGA интеграцчлалын дэд ерөнхийлөгч Майкл Келлитэй жижиг чип, эрлийз холболт, шинэ материалын талаар ярилцлаа. Хэлэлцүүлэгт мөн ASE-ийн судлаач Уильям Чен, Promex Industries-ийн гүйцэтгэх захирал Дик Отте, Synopsys Photonics Solutions компанийн R&D захирал Сандер Рүзендаал нар оролцов. Энэхүү хэлэлцүүлгийн хэсгээс доор өгүүлье.
Олон жилийн турш автомашины чипийг хөгжүүлэх нь салбартаа тэргүүлэх байр суурийг эзэлдэггүй байв. Гэсэн хэдий ч цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нэмэгдэж, мэдээллийн зугаа цэнгэлийн дэвшилтэт системүүд хөгжихийн хэрээр энэ байдал эрс өөрчлөгдсөн. Та ямар асуудлуудыг анзаарсан бэ?
Келли: Дээд зэрэглэлийн ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) нь зах зээлд өрсөлдөх чадвартай байхын тулд 5 нанометр буюу түүнээс бага хэмжээтэй процессоруудыг шаарддаг. Та 5 нанометрийн процесст орсны дараа та вафрайны зардлыг тооцох хэрэгтэй бөгөөд энэ нь 5 нанометрийн процесст том чип үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг тул жижиг чипний шийдлүүдийг анхааралтай авч үзэхэд хүргэдэг. Нэмж дурдахад ургац бага байдаг тул маш өндөр өртөгтэй байдаг. 5 нанометр ба түүнээс дээш дэвшилтэт процессуудтай харьцахдаа хэрэглэгчид чипийг бүхэлд нь ашиглахын оронд 5 нанометрийн чипийн хэсгийг сонгох, савлагааны үе шатанд хөрөнгө оруулалтыг нэмэгдүүлэх талаар боддог. Тэд "Илүү том чип дэх бүх функцийг гүйцээх гэж оролдохын оронд шаардлагатай гүйцэтгэлийг ийм байдлаар хийх нь илүү хэмнэлттэй сонголт байх болов уу?" гэж бодож магадгүй юм. Тиймээ, өндөр зэрэглэлийн автомашины компаниуд жижиг чип технологид анхаарлаа хандуулж байгаа нь гарцаагүй. Үүнийг салбартаа тэргүүлэгч компаниуд анхааралтай ажиглаж байна. Тооцооллын салбартай харьцуулахад автомашины салбар нь жижиг чип технологийг ашиглах тал дээр 2-4 жилээр хоцорч байгаа ч автомашины салбарт хэрэглэх хандлага тодорхой байна. Автомашины үйлдвэр нь найдвартай байдлын маш өндөр шаардлага тавьдаг тул жижиг чип технологийн найдвартай байдлыг батлах ёстой. Гэсэн хэдий ч жижиг чип технологийг автомашины салбарт өргөн цар хүрээтэй ашиглах нь гарцаагүй.
Чен: Би ямар ч чухал саад тотгорыг анзаараагүй. Энэ нь холбогдох гэрчилгээжүүлэх шаардлагыг гүнзгийрүүлэн судалж, ойлгох шаардлагатай гэж би бодож байна. Энэ нь хэмжилзүйн түвшинд буцаж очдог. Автомашины маш хатуу стандартыг хангасан багцыг бид хэрхэн үйлдвэрлэх вэ? Гэхдээ холбогдох технологи нь тасралтгүй хөгжиж байгаа нь гарцаагүй.
Олон төрлийн эд ангиудтай холбоотой дулааны олон асуудал, нарийн төвөгтэй байдлыг харгалзан шинэ стресс тестийн профайл эсвэл өөр төрлийн туршилтууд гарах уу? Одоогийн JEDEC стандартууд ийм нэгдсэн системийг хамарч чадах уу?
Чен: Бид бүтэлгүйтлийн эх үүсвэрийг тодорхой тодорхойлохын тулд илүү иж бүрэн оношлогооны аргуудыг боловсруулах хэрэгтэй гэж би бодож байна. Бид хэмжил зүйг оношилгоотой хослуулах талаар ярилцсан бөгөөд бид хэрхэн илүү бат бөх багцыг бий болгох, илүү чанартай материал, процессыг ашиглах, тэдгээрийг баталгаажуулах үүрэгтэй.
Келли: Өнөө үед бид системийн түвшний туршилт, ялангуяа JEDEC-ийн туршилтад хамрагдаагүй функциональ хавтангийн туршилтын температурын нөлөөллийн туршилтаас ямар нэгэн зүйл сурсан үйлчлүүлэгчидтэй кейс судалгаа хийж байна. JEDEC-ийн туршилт нь "температурын өсөлт, бууралт, температурын шилжилт"-ийг хамарсан изотермийн туршилт юм. Гэсэн хэдий ч бодит багц дахь температурын хуваарилалт нь бодит ертөнцөд тохиолддог зүйлээс хол байна. Илүү олон үйлчлүүлэгчид энэ нөхцөл байдлыг ойлгож байгаа тул системийн түвшний туршилтыг эрт хийх хүсэлтэй байгаа ч хүн бүр үүнийг мэддэггүй. Симуляцийн технологи энд бас үүрэг гүйцэтгэдэг. Дулаан-механик хослолын симуляцийн ур чадвартай хүн бол туршилтын явцад ямар тал дээр анхаарахаа мэддэг тул асуудлыг шинжлэх нь илүү хялбар болно. Системийн түвшний туршилт ба симуляцийн технологи нь бие биенээ нөхдөг. Гэсэн хэдий ч энэ хандлага эхний шатандаа байна.
Өнгөрсөн үетэй харьцуулахад боловсорч гүйцсэн технологийн зангилаанууд дээр илүү олон дулааны асуудал байна уу?
Отте: Тийм ээ, гэхдээ сүүлийн хоёр жилийн хугацаанд харилцан уялдаатай холбоотой асуудал улам бүр чухал болж байна. Бид чип дээр 50-127 микрон зайтай 5000-10000 зэс багана харж байна. Хэрэв та холбогдох өгөгдлийг сайтар судалж үзвэл эдгээр зэс тулгуурыг субстрат дээр байрлуулж, халаах, хөргөх, дахин урсгах гагнуурын үйлдлүүдийг гүйцэтгэхийн тулд 100 мянган ижил түвшний нарийвчлалын нэг орчим хувийг авах шаардлагатай болохыг олж мэдэх болно. Зуун мянган нарийвчлалын нэг хэсэг нь хөлбөмбөгийн талбайн уртаас өвсний ир олохтой адил юм. Бид чип болон субстратын тэгш байдлыг хэмжих өндөр хүчин чадалтай Keyence хэрэгслийг худалдаж авсан. Мэдээжийн хэрэг, дараагийн асуулт бол дахин урсгалтай гагнуурын мөчлөгийн үед энэ гажигийг хэрхэн хянах вэ? Энэ бол шийдвэрлэх шаардлагатай тулгамдсан асуудал юм.
Чен: Би Понте Веккиогийн талаар ярилцаж байсныг санаж байна. Тэд гүйцэтгэлийн шалтгаанаас илүү угсралтын үүднээс бага температурт гагнуур ашигласан.
Ойролцоох бүх хэлхээнд дулааны асуудал байсаар байгаа тул фотоникийг үүнд хэрхэн нэгтгэх ёстой вэ?
Roosendaal: Дулааны симуляцийг бүх талаас нь хийх шаардлагатай бөгөөд орж ирж буй дохио нь өндөр давтамжийн дохио тул өндөр давтамжийн олборлолт хийх шаардлагатай. Тиймээс эсэргүүцэл тохируулах, зөв газардуулга гэх мэт асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай. Температурын мэдэгдэхүйц градиентууд байж болох бөгөөд энэ нь хэвний дотор эсвэл бидний "E" хэмжигдэхүүн (цахилгаан хэв) ба "P" хэмжигч (фотон) хооронд байж болно. Бид цавууны дулааны шинж чанарыг илүү гүнзгий судлах шаардлагатай эсэхийг сонирхож байна.
Энэ нь холбох материал, тэдгээрийн сонголт, тогтвортой байдлын талаархи хэлэлцүүлгийг бий болгодог. Гибрид бондингийн технологи нь бодит ертөнцөд хэрэглэгдэж байгаа нь илт харагдаж байгаа боловч үүнийг олноор үйлдвэрлэхэд хараахан ашиглаагүй байна. Энэ технологийн өнөөгийн байдал ямар байна вэ?
Келли: Нийлүүлэлтийн сүлжээнд байгаа бүх талууд эрлийз холболтын технологид анхаарлаа хандуулж байна. Одоогийн байдлаар энэ технологийг голчлон цутгах үйлдвэрүүд удирдаж байгаа боловч OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) компаниуд түүний арилжааны хэрэглээг нухацтай судалж байна. Сонгодог зэсийн эрлийз диэлектрик холболтын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь урт хугацааны баталгаажуулалтанд хамрагдсан. Хэрэв цэвэр байдлыг хянах боломжтой бол энэ процесс нь маш бат бөх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бий болгож чадна. Гэсэн хэдий ч энэ нь маш өндөр цэвэрлэгээ шаарддаг бөгөөд үндсэн тоног төхөөрөмжийн өртөг маш өндөр байдаг. Ихэнх SRAM нь зэсийн эрлийз холбох технологийг ашигладаг байсан AMD-н Ryzen бүтээгдэхүүний шугамд бид эрт хэрэглэх оролдлого хийж байсан. Гэсэн хэдий ч би энэ технологийг ашиглаж байгаа өөр олон үйлчлүүлэгчийг хараагүй. Хэдийгээр энэ нь олон компаниудын технологийн замын зураг дээр байдаг ч холбогдох тоног төхөөрөмж нь бие даасан цэвэр байдлын шаардлагыг хангахад хэдэн жил шаардагдах бололтой. Хэрэв ердийн өрмөнцөр фабаас арай бага цэвэрхэн, үйлдвэрийн орчинд хэрэглэж, бага зардал гаргаж чадвал энэ технологид илүү их анхаарал хандуулах болно.
Чен: Миний статистик мэдээллээр 2024 оны ECTC бага хуралд эрлийз бондын талаар дор хаяж 37 илтгэл тавигдана. Энэ бол маш их ур чадвар шаарддаг процесс бөгөөд угсрах явцад ихээхэн хэмжээний нарийн ажиллагаа шаарддаг. Тиймээс энэ технологи нь өргөн хэрэглээг харах нь гарцаагүй. Хэрэглээний зарим тохиолдлууд аль хэдийн байгаа боловч ирээдүйд энэ нь янз бүрийн салбарт илүү өргөн тархах болно.
Та "нарийн үйл ажиллагаа" гэж ярихдаа санхүүгийн томоохон хөрөнгө оруулалт шаардлагатай байгааг хэлж байна уу?
Чен: Мэдээж үүнд цаг хугацаа, туршлага багтана. Энэ ажиллагааг гүйцэтгэхэд маш цэвэр орчин шаардлагатай бөгөөд энэ нь санхүүгийн хөрөнгө оруулалт шаарддаг. Энэ нь мөн холбогдох тоног төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд энэ нь мөн адил санхүүжилт шаарддаг. Тиймээс энэ нь зөвхөн ашиглалтын зардал төдийгүй барилга байгууламжийн хөрөнгө оруулалтыг хамардаг.
Келли: 15 микрон ба түүнээс дээш зайтай тохиолдолд зэс баганын өрөмөөс өрөмдөх технологийг ашиглах сонирхол их байна. Хамгийн тохиромжтой нь вафель нь хавтгай бөгөөд чипний хэмжээ нь тийм ч том биш бөгөөд эдгээр зайны заримыг өндөр чанартай дахин урсгах боломжийг олгодог. Хэдийгээр энэ нь зарим бэрхшээлийг дагуулдаг ч зэсийн эрлийз холбох технологид хамрагдахаас хамаагүй бага зардалтай. Гэсэн хэдий ч, хэрэв нарийвчлалын шаардлага 10 микрон ба түүнээс бага бол нөхцөл байдал өөрчлөгдөнө. Чип овоолох технологийг ашигладаг компаниуд 4 эсвэл 5 микрон гэх мэт нэг оронтой микрон зайд хүрэх бөгөөд өөр хувилбар байхгүй. Тиймээс холбогдох технологи хөгжих нь дамжиггүй. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа технологиуд ч тасралтгүй сайжирч байна. Тиймээс одоо бид зэс тулгуурыг сунгах хязгаар, энэ технологи нь жинхэнэ зэсийн эрлийз холбох технологид дизайн хийх, "мэргэшсэн" хөгжүүлэх бүх хөрөнгө оруулалтыг хойшлуулахад хангалттай удаан үргэлжлэх эсэхэд анхаарлаа хандуулж байна.
Чен: Бид эрэлт хэрэгцээтэй үед л холбогдох технологийг нэвтрүүлэх болно.
Эпокси хэлбэрийн нэгдлийн салбарт одоогоор олон шинэ бүтээн байгуулалтууд байна уу?
Келли: Хэвний нэгдлүүд ихээхэн өөрчлөлтөд орсон. Тэдний CTE (дулааны тэлэлтийн коэффициент) нь ихээхэн буурч, даралтын үүднээс холбогдох хэрэглээнд илүү таатай болсон.
Отте: Өмнөх яриандаа эргэн орвол, одоогоор 1 эсвэл 2 микрон зайтай хэдэн хагас дамжуулагч чип үйлдвэрлэж байна вэ?
Келли: Маш их хувь.
Чен: 1% ч хүрэхгүй байх.
Отте: Тэгэхээр бидний хэлэлцэж буй технологи нь үндсэн урсгал биш юм. Тэргүүлэгч компаниуд энэ технологийг үнэхээр хэрэглэж байгаа тул судалгааны шатандаа ороогүй ч өртөг өндөртэй, ашиг багатай байдаг.
Келли: Энэ нь ихэвчлэн өндөр хүчин чадалтай тооцоололд хэрэглэгддэг. Өнөө үед энэ нь зөвхөн дата төвүүдэд төдийгүй өндөр чанартай компьютер, тэр ч байтугай зарим гар төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь харьцангуй жижиг боловч өндөр гүйцэтгэлтэй хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч процессорууд болон CMOS програмуудын өргөн хүрээнд түүний эзлэх хувь харьцангуй бага хэвээр байна. Энгийн чип үйлдвэрлэгчдийн хувьд энэ технологийг нэвтрүүлэх шаардлагагүй.
Отте: Тийм ч учраас энэ технологи автомашины үйлдвэрлэлд нэвтэрч байгаа нь гайхмаар юм. Маш жижиг хэмжээтэй байхын тулд машинд чип хэрэггүй. Хагас дамжуулагчийн нэг транзисторын зардал энэ процесст хамгийн бага байдаг тул тэдгээр нь 20 эсвэл 40 нанометрийн процесст үлдэж болно.
Келли: Гэсэн хэдий ч ADAS эсвэл бие даасан жолоодлогын тооцооллын шаардлага нь хиймэл оюун ухаантай компьютер эсвэл ижил төстэй төхөөрөмжүүдийнхтэй ижил байна. Тиймээс автомашины салбар эдгээр дэвшилтэт технологид хөрөнгө оруулах шаардлагатай байна.
Хэрэв бүтээгдэхүүний мөчлөг таван жил бол шинэ технологи нэвтрүүлэх нь давуу талыг дахин таван жилээр сунгах боломжтой юу?
Келли: Энэ бол маш үндэслэлтэй санаа. Автомашины салбарт өөр нэг өнцөг бий. Энгийн серво хянагч эсвэл 20 жилийн турш бий болсон харьцангуй энгийн аналог төхөөрөмжүүдийг авч үзье, маш хямд өртөгтэй. Тэд жижиг чипс хэрэглэдэг. Автомашины салбарын хүмүүс эдгээр бүтээгдэхүүнийг үргэлжлүүлэн ашиглахыг хүсч байна. Тэд зөвхөн дижитал жижиг чип бүхий маш өндөр чанартай тооцоолох төхөөрөмжүүдэд хөрөнгө оруулалт хийх, магадгүй хямд аналог чип, флаш санах ой, RF чипүүдтэй хослуулахыг хүсдэг. Тэдний хувьд бага өртөгтэй, тогтвортой, хуучин үеийн олон эд ангиудыг хадгалж чаддаг учраас жижиг чипний загвар нь маш их ач холбогдолтой юм. Тэд эдгээр хэсгүүдийг өөрчлөхийг хүсэхгүй, өөрчлөх шаардлагагүй. Дараа нь тэд ADAS хэсгийн функцийг гүйцэтгэхийн тулд өндөр чанартай 5 нанометр эсвэл 3 нанометр жижиг чип нэмэх хэрэгтэй. Үнэн хэрэгтээ тэд янз бүрийн төрлийн жижиг чипсийг нэг бүтээгдэхүүнд хэрэглэж байна. Компьютер болон компьютерийн салбараас ялгаатай нь автомашины үйлдвэрлэл нь илүү олон төрлийн хэрэглээтэй байдаг.
Чен: Түүгээр ч барахгүй эдгээр чипийг хөдөлгүүрийн хажууд суулгах шаардлагагүй, тиймээс байгаль орчны нөхцөл харьцангуй сайн байна.
Келли: Машин доторх орчны температур нэлээд өндөр байдаг. Тиймээс чипийн хүч тийм ч өндөр биш байсан ч автомашины үйлдвэрлэл нь дулааны менежментийн сайн шийдэлд тодорхой хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийх ёстой бөгөөд хүрээлэн буй орчны нөхцөл маш хүнд байдаг тул индий TIM (дулааны интерфейсийн материал) ашиглах талаар бодож болно.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 4-р сарын 28