Avtomobil chiplari sanoati o'zgarishlarni boshdan kechirmoqda
Yaqinda yarimo'tkazgichlar muhandisligi jamoasi Amkorning kichik chip va FCBGA integratsiyasi bo'yicha vitse-prezidenti Maykl Kelli bilan kichik chiplar, gibrid bog'lanish va yangi materiallarni muhokama qildi. Shuningdek, muhokamada ASE tadqiqotchisi Uilyam Chen, Promex Industries bosh direktori Dik Otte va Synopsys Photonics Solutions ilmiy-tadqiqot ishlari bo‘yicha direktori Sander Ruzendaal ishtirok etdi. Quyida ushbu muhokamadan parchalar keltirilgan.
Ko'p yillar davomida avtomobil chiplarini ishlab chiqish sanoatda etakchi o'rinni egallamadi. Biroq, elektr transport vositalarining ko'payishi va ilg'or ma'lumot-ko'ngilochar tizimlarining rivojlanishi bilan bu holat keskin o'zgardi. Qanday muammolarni payqadingiz?
Kelly: Yuqori darajadagi ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) bozorda raqobatbardosh bo'lish uchun 5 nanometrli yoki undan kichikroq jarayonga ega protsessorlarni talab qiladi. 5 nanometrli jarayonga kirganingizdan so'ng, gofret xarajatlarini hisobga olishingiz kerak, bu kichik chipli echimlarni diqqat bilan ko'rib chiqishga olib keladi, chunki 5 nanometrli jarayonda katta chiplarni ishlab chiqarish qiyin. Bundan tashqari, unumdorlik past, bu juda yuqori xarajatlarga olib keladi. 5 nanometrli yoki undan ko'proq ilg'or jarayonlar bilan shug'ullanayotganda, mijozlar odatda qadoqlash bosqichiga sarmoyani oshirib, butun chipni ishlatishdan ko'ra 5 nanometrli chipning bir qismini tanlashni o'ylashadi. Ular shunday deb o'ylashlari mumkin: "Kattaroq chipdagi barcha funktsiyalarni bajarishga urinishdan ko'ra, kerakli ishlashga shu tarzda erishish tejamkorroq variant bo'ladimi?" Shunday qilib, ha, yuqori darajadagi avtomobil kompaniyalari, albatta, kichik chip texnologiyasiga e'tibor berishadi. Sohaning yetakchi kompaniyalari buni diqqat bilan kuzatib bormoqda. Hisoblash sohasi bilan solishtirganda, avtomobil sanoati, ehtimol, kichik chip texnologiyasini qo'llashda 2 yildan 4 yilgacha orqada qolmoqda, ammo uni avtomobilsozlik sohasida qo'llash tendentsiyasi aniq. Avtomobil sanoati juda yuqori ishonchlilik talablariga ega, shuning uchun kichik chip texnologiyasining ishonchliligi isbotlanishi kerak. Biroq, avtomobil sohasida kichik chip texnologiyasini keng miqyosda qo'llash, albatta, yo'lda.
Chen: Men hech qanday muhim to'siqlarni sezmadim. Menimcha, bu ko'proq tegishli sertifikatlash talablarini chuqur o'rganish va tushunish zarurati haqida. Bu metrologiya darajasiga qaytadi. O'ta qat'iy avtomobil standartlariga javob beradigan paketlarni qanday ishlab chiqaramiz? Ammo tegishli texnologiya doimiy ravishda rivojlanib borishi aniq.
Ko'p sonli komponentlar bilan bog'liq ko'plab termal muammolar va murakkabliklarni hisobga olgan holda, yangi stress test profillari yoki har xil turdagi testlar bo'ladimi? Hozirgi JEDEC standartlari bunday integratsiyalashgan tizimlarni qamrab oladimi?
Chen: Men muvaffaqiyatsizliklar manbasini aniq aniqlash uchun yanada keng qamrovli diagnostika usullarini ishlab chiqishimiz kerak deb hisoblayman. Biz metrologiyani diagnostika bilan uyg'unlashtirishni muhokama qildik va biz qanday qilib mustahkamroq paketlarni yaratish, yuqori sifatli materiallar va jarayonlardan foydalanish va ularni tasdiqlash uchun javobgarmiz.
Kelli: Hozirgi kunda biz tizim darajasidagi testlardan, xususan, JEDEC testida qamrab olinmagan funktsional plata testlarida harorat ta'sirini tekshirishdan nimanidir o'rgangan mijozlar bilan amaliy tadqiqotlar o'tkazmoqdamiz. JEDEC testi shunchaki izotermik sinov bo'lib, "haroratning ko'tarilishi, pasayishi va harorat o'zgarishi" ni o'z ichiga oladi. Biroq, haqiqiy paketlardagi harorat taqsimoti haqiqiy dunyoda sodir bo'ladigan narsadan uzoqdir. Tobora ko'proq mijozlar tizim darajasida testlarni erta o'tkazishni xohlashadi, chunki ular bu vaziyatni tushunishadi, garchi hamma ham buni bilmaydi. Bu erda simulyatsiya texnologiyasi ham rol o'ynaydi. Agar termal-mexanik birikma simulyatsiyasi bo'yicha malakali bo'lsa, muammolarni tahlil qilish osonroq bo'ladi, chunki ular sinov paytida qaysi jihatlarga e'tibor berish kerakligini bilishadi. Tizim darajasidagi test va simulyatsiya texnologiyasi bir-birini to'ldiradi. Biroq, bu tendentsiya hali ham dastlabki bosqichda.
Yetuk texnologiya tugunlarida o'tmishdagiga qaraganda ko'proq issiqlik muammolari bormi?
Otte: Ha, lekin so'nggi bir necha yil ichida o'zaro bog'liqlik muammolari tobora ko'proq e'tiborga olindi. Biz chipda 50 dan 127 mikron oralig'ida joylashgan 5 000 dan 10 000 gacha mis ustunlarni ko'ramiz. Tegishli ma'lumotlarni diqqat bilan o'rganib chiqsangiz, bu mis ustunlarni substratga joylashtirish va isitish, sovutish va qayta oqim bilan lehimlash operatsiyalarini bajarish uchun yuz mingta aniqlikdagi taxminan bir qismga erishish kerakligini bilib olasiz. Yuz ming aniqlikning bir qismi futbol maydonining uzunligi ichidan o't tig'ini topishga o'xshaydi. Biz chip va substratning tekisligini o'lchash uchun yuqori samarali Keyence vositalarini sotib oldik. Albatta, keyingi savol - qayta oqimli lehimlash davrida bu egrilik hodisasini qanday nazorat qilish kerak? Bu hal qilinishi kerak bo'lgan dolzarb masala.
Chen: Men Ponte Vecchio haqidagi munozaralarni eslayman, u erda ular ishlash sabablaridan ko'ra montaj nuqtai nazaridan past haroratli lehimdan foydalanganlar.
Yaqin atrofdagi barcha kontaktlarning zanglashiga olib keladigan hali ham issiqlik bilan bog'liq muammolar mavjudligini hisobga olsak, fotonika bunga qanday qo'shilishi kerak?
Roosendaal: Issiqlik simulyatsiyasi barcha jihatlar uchun o'tkazilishi kerak va yuqori chastotali ekstraktsiya ham zarur, chunki kiruvchi signallar yuqori chastotali signallardir. Shuning uchun impedans moslashuvi va to'g'ri topraklama kabi muammolarni hal qilish kerak. Muhim harorat gradyanlari bo'lishi mumkin, ular matritsaning o'zida yoki biz "E" matritsa (elektr qolipi) va "P" qolipi (foton qolipi) o'rtasida mavjud bo'lishi mumkin. Men yopishtiruvchi moddalarning termal xususiyatlarini chuqurroq o'rganishimiz kerakmi, qiziq.
Bu bog'lovchi materiallar, ularni tanlash va vaqt o'tishi bilan barqarorlik haqida munozaralarni keltirib chiqaradi. Gibrid bog'lash texnologiyasi haqiqiy dunyoda qo'llanilganligi aniq, ammo u hali ommaviy ishlab chiqarish uchun ishlatilmagan. Ushbu texnologiyaning hozirgi holati qanday?
Kelly: Ta'minot zanjiridagi barcha tomonlar gibrid bog'lash texnologiyasiga e'tibor berishadi. Hozirgi vaqtda ushbu texnologiya asosan quyish zavodlari tomonidan boshqariladi, ammo OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) kompaniyalari ham uning tijorat ilovalarini jiddiy o'rganmoqda. Klassik mis gibrid dielektrik birikma komponentlari uzoq muddatli tekshiruvdan o'tdi. Agar tozalikni nazorat qilish mumkin bo'lsa, bu jarayon juda mustahkam komponentlarni ishlab chiqishi mumkin. Biroq, u juda yuqori tozalik talablariga ega va kapital uskunalar narxi juda yuqori. Biz AMD-ning Ryzen mahsulot liniyasida dastlabki qo'llash urinishlarini boshdan kechirdik, bu erda SRAMning aksariyati mis gibrid bog'lash texnologiyasidan foydalangan. Biroq, men ushbu texnologiyani qo'llayotgan boshqa ko'plab mijozlarni ko'rmadim. Garchi u ko'plab kompaniyalarning texnologik yo'l xaritalarida bo'lsa-da, tegishli uskunalar to'plamlari mustaqil tozalik talablariga javob berishi uchun yana bir necha yil kerak bo'ladi. Agar u oddiy gofret ishlab chiqarishga qaraganda bir oz pastroq tozalik bilan zavod muhitida qo'llanilishi mumkin bo'lsa va arzonroq xarajatlarga erishish mumkin bo'lsa, ehtimol bu texnologiyaga ko'proq e'tibor qaratiladi.
Chen: Mening statistikamga ko'ra, 2024 yilgi ECTC konferentsiyasida gibrid bog'lanish bo'yicha kamida 37 ta maqola taqdim etiladi. Bu juda ko'p tajriba talab qiladigan jarayon va yig'ish paytida katta miqdordagi nozik operatsiyalarni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, bu texnologiya, albatta, keng tarqalgan dasturni ko'radi. Ba'zi ariza holatlari allaqachon mavjud, ammo kelajakda u turli sohalarda ko'proq tarqaladi.
"Yaxshi operatsiyalar" haqida gapirganda, siz katta moliyaviy investitsiyalar zarurligini nazarda tutyapsizmi?
Chen: Albatta, bu vaqt va tajribani o'z ichiga oladi. Ushbu operatsiyani bajarish juda toza muhitni talab qiladi, bu esa moliyaviy investitsiyalarni talab qiladi. Bu, shuningdek, tegishli uskunalarni talab qiladi, bu ham xuddi shunday moliyalashtirishni talab qiladi. Bu nafaqat operatsion xarajatlarni, balki ob'ektlarga investitsiyalarni ham o'z ichiga oladi.
Kelli: 15 mikron yoki undan kattaroq masofaga ega bo'lgan hollarda, mis ustunli gofretdan gofret texnologiyasidan foydalanishga katta qiziqish bor. Ideal holda, gofretlar tekis bo'lib, chip o'lchamlari unchalik katta emas, bu ba'zi bo'shliqlar uchun yuqori sifatli qayta oqimga imkon beradi. Bu ba'zi qiyinchiliklarni keltirib chiqarsa-da, mis gibrid bog'lash texnologiyasini qo'llashdan ko'ra ancha arzon. Biroq, agar aniqlik talabi 10 mikron yoki undan past bo'lsa, vaziyat o'zgaradi. Chip stacking texnologiyasidan foydalanadigan kompaniyalar 4 yoki 5 mikron kabi bir raqamli mikron oralig'iga erishadilar va boshqa alternativa yo'q. Shuning uchun tegishli texnologiya muqarrar ravishda rivojlanadi. Biroq, mavjud texnologiyalar ham doimiy ravishda takomillashtirilmoqda. Shunday qilib, endi biz mis ustunlarini kengaytirishi mumkin bo'lgan chegaralarga va ushbu texnologiya mijozlarga haqiqiy mis gibrid bog'lash texnologiyasiga barcha dizayn va "malakali" investitsiyalarni kechiktirishi uchun etarlicha uzoq davom etishiga e'tibor qaratmoqdamiz.
Chen: Biz faqat talab mavjud bo'lganda tegishli texnologiyalarni qabul qilamiz.
Hozirgi vaqtda epoksi kalıplama aralashmalari sohasida ko'plab yangi ishlanmalar mavjudmi?
Kelly: Kalıplama aralashmalari sezilarli o'zgarishlarga duch keldi. Ularning CTE (issiqlik kengayish koeffitsienti) sezilarli darajada kamaydi, bu ularni bosim nuqtai nazaridan tegishli ilovalar uchun qulayroq qildi.
Otte: Oldingi muhokamamizga qaytsak, hozirda 1 yoki 2 mikron oralig'ida qancha yarimo'tkazgich chiplari ishlab chiqarilgan?
Kelly: Muhim ulush.
Chen: Ehtimol, 1% dan kam.
Otte: Demak, biz muhokama qilayotgan texnologiya asosiy oqim emas. Bu tadqiqot bosqichida emas, chunki etakchi kompaniyalar haqiqatan ham ushbu texnologiyani qo'llaydilar, lekin u qimmat va past rentabellikka ega.
Kelly: Bu asosan yuqori unumdorlikdagi hisoblashda qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda u nafaqat ma'lumotlar markazlarida, balki yuqori darajadagi shaxsiy kompyuterlarda va hatto ba'zi qo'l qurilmalarida ham qo'llaniladi. Ushbu qurilmalar nisbatan kichik bo'lsa-da, ular hali ham yuqori ko'rsatkichlarga ega. Biroq, protsessorlar va CMOS ilovalarining kengroq kontekstida uning nisbati nisbatan kichikligicha qolmoqda. Oddiy chip ishlab chiqaruvchilar uchun ushbu texnologiyani qabul qilishning hojati yo'q.
Otte: Shuning uchun bu texnologiyaning avtomobilsozlik sanoatiga kirib kelishi hayratlanarli. Avtomobillar juda kichik bo'lishi uchun chiplar kerak emas. Ular 20 yoki 40 nanometr jarayonlarda qolishi mumkin, chunki yarimo'tkazgichlarda tranzistorning narxi bu jarayonda eng past bo'ladi.
Kelli: Biroq, ADAS yoki avtonom haydash uchun hisoblash talablari AI shaxsiy kompyuterlari yoki shunga o'xshash qurilmalar uchun talablar bilan bir xil. Shu sababli, avtomobil sanoati ushbu ilg'or texnologiyalarga sarmoya kiritishi kerak.
Agar mahsulot aylanishi besh yil bo'lsa, yangi texnologiyalarni qabul qilish afzalliklarni yana besh yilga uzaytira oladimi?
Kelli: Bu juda mantiqiy fikr. Avtomobil sanoati yana bir burchakka ega. 20 yildan beri mavjud bo'lgan va juda arzon narxlardagi oddiy servo kontrollerlar yoki nisbatan oddiy analog qurilmalarni ko'rib chiqing. Ular kichik chiplardan foydalanadilar. Avtomobil sanoatidagi odamlar ushbu mahsulotlardan foydalanishni davom ettirishni xohlashadi. Ular faqat raqamli kichik chiplari bo'lgan juda yuqori darajadagi hisoblash qurilmalariga sarmoya kiritmoqchi va, ehtimol, ularni arzon analog chiplar, flesh xotira va RF chiplari bilan bog'lashlari mumkin. Ular uchun kichik chip modeli juda mantiqiy, chunki ular ko'plab arzon narxlardagi, barqaror, eski avlod qismlarini saqlab qolishi mumkin. Ular bu qismlarni o'zgartirishni xohlamaydilar va kerak emas. Keyin, ular ADAS qismining funktsiyalarini bajarish uchun yuqori sifatli 5 nanometrli yoki 3 nanometrli kichik chipni qo'shishlari kerak. Aslida, ular bir mahsulotda har xil turdagi kichik chiplarni qo'llashmoqda. Kompyuter va hisoblash sohalaridan farqli o'laroq, avtomobil sanoatida turli xil ilovalar mavjud.
Chen: Bundan tashqari, bu chiplarni dvigatel yonida o'rnatish shart emas, shuning uchun atrof-muhit sharoitlari nisbatan yaxshiroq.
Kelli: Avtomobillarda atrof-muhit harorati ancha yuqori. Shuning uchun, agar chipning kuchi ayniqsa yuqori bo'lmasa ham, avtomobil sanoati yaxshi issiqlik boshqaruvi echimlariga ba'zi mablag'larni sarflashi kerak va hatto atrof-muhit sharoitlari juda og'ir bo'lganligi sababli indiy TIM (termal interfeys materiallari) dan foydalanishni ko'rib chiqishi mumkin.
Xabar vaqti: 28-aprel-2025