Mae'r diwydiant sglodion modurol yn mynd trwy newidiadau
Yn ddiweddar, trafododd y tîm peirianneg lled-ddargludyddion sglodion bach, bondio hybrid, a deunyddiau newydd gyda Michael Kelly, Is-lywydd integreiddio sglodion bach ac FCBGA Amkor. Hefyd yn cymryd rhan yn y drafodaeth oedd ymchwilydd ASE William Chen, Prif Swyddog Gweithredol Promex Industries Dick Otte, a Sander Roosendaal, Cyfarwyddwr Ymchwil a Datblygu Synopsys Photonics Solutions. Isod mae dyfyniadau o'r drafodaeth hon.
Am flynyddoedd lawer, ni chymerodd datblygiad sglodion modurol safle blaenllaw yn y diwydiant. Fodd bynnag, gyda chynnydd cerbydau trydan a datblygiad systemau adloniant uwch, mae'r sefyllfa hon wedi newid yn sylweddol. Pa broblemau ydych chi wedi sylwi arnynt?
Kelly: Mae angen proseswyr â phroses 5-nanomedr neu lai ar ADAS (Systemau Cymorth Gyrwyr Uwch) pen uchel er mwyn bod yn gystadleuol yn y farchnad. Unwaith y byddwch chi'n mynd i mewn i'r broses 5-nanomedr, mae'n rhaid i chi ystyried costau wafer, sy'n arwain at ystyriaeth ofalus o atebion sglodion bach, gan ei bod hi'n anodd cynhyrchu sglodion mawr yn y broses 5-nanomedr. Yn ogystal, mae'r cynnyrch yn isel, gan arwain at gostau eithriadol o uchel. Wrth ddelio â phrosesau 5-nanomedr neu fwy datblygedig, mae cwsmeriaid fel arfer yn ystyried dewis rhan o'r sglodion 5-nanomedr yn hytrach na defnyddio'r sglodion cyfan, gan gynyddu buddsoddiad yn y cam pecynnu. Efallai y byddan nhw'n meddwl, "A fyddai'n opsiwn mwy cost-effeithiol cyflawni'r perfformiad gofynnol fel hyn, yn hytrach na cheisio cwblhau pob swyddogaeth mewn sglodion mwy?" Felly, ie, mae cwmnïau modurol pen uchel yn bendant yn rhoi sylw i dechnoleg sglodion bach. Mae cwmnïau blaenllaw yn y diwydiant yn monitro hyn yn agos. O'i gymharu â'r maes cyfrifiadura, mae'r diwydiant modurol yn ôl pob tebyg 2 i 4 blynedd ar ei hôl hi o ran cymhwyso technoleg sglodion bach, ond mae'r duedd ar gyfer ei chymhwyso yn y sector modurol yn glir. Mae gan y diwydiant modurol ofynion dibynadwyedd eithriadol o uchel, felly rhaid profi dibynadwyedd technoleg sglodion bach. Fodd bynnag, mae cymhwyso technoleg sglodion bach ar raddfa fawr yn y maes modurol yn sicr ar y ffordd.
Chen: Dydw i ddim wedi sylwi ar unrhyw rwystrau sylweddol. Dw i'n meddwl ei fod yn ymwneud mwy â'r angen i ddysgu a deall y gofynion ardystio perthnasol yn fanwl. Mae hyn yn mynd yn ôl i'r lefel metroleg. Sut ydym ni'n cynhyrchu pecynnau sy'n bodloni'r safonau modurol hynod llym? Ond mae'n sicr bod y dechnoleg berthnasol yn esblygu'n barhaus.
O ystyried y nifer o broblemau thermol a chymhlethdodau sy'n gysylltiedig â chydrannau aml-farw, a fydd proffiliau prawf straen newydd neu wahanol fathau o brofion? A all safonau presennol JEDEC gwmpasu systemau integredig o'r fath?
Chen: Rwy'n credu bod angen i ni ddatblygu dulliau diagnostig mwy cynhwysfawr i nodi ffynhonnell methiannau'n glir. Rydym wedi trafod cyfuno metroleg â diagnosteg, ac mae gennym gyfrifoldeb i ddarganfod sut i adeiladu pecynnau mwy cadarn, defnyddio deunyddiau a phrosesau o ansawdd uwch, a'u dilysu.
Kelly: Y dyddiau hyn, rydym yn cynnal astudiaethau achos gyda chwsmeriaid, sydd wedi dysgu rhywbeth o brofion lefel system, yn enwedig profi effaith tymheredd mewn profion bwrdd swyddogaethol, nad yw wedi'i gynnwys ym mhrofion JEDEC. Profion isothermol yn unig yw profion JEDEC, sy'n cynnwys "codiad tymheredd, cwymp, a thrawsnewid tymheredd." Fodd bynnag, mae'r dosbarthiad tymheredd mewn pecynnau gwirioneddol ymhell o'r hyn sy'n digwydd yn y byd go iawn. Mae mwy a mwy o gwsmeriaid eisiau cynnal profion lefel system yn gynnar oherwydd eu bod yn deall y sefyllfa hon, er nad yw pawb yn ymwybodol ohoni. Mae technoleg efelychu hefyd yn chwarae rhan yma. Os yw rhywun yn fedrus mewn efelychu cyfuniad thermol-mecanyddol, mae dadansoddi problemau'n dod yn haws oherwydd eu bod yn gwybod pa agweddau i ganolbwyntio arnynt yn ystod profion. Mae profion lefel system a thechnoleg efelychu yn ategu ei gilydd. Fodd bynnag, mae'r duedd hon yn dal i fod yn ei chyfnodau cynnar.
A oes mwy o broblemau thermol i'w datrys mewn nodau technoleg aeddfed nag yn y gorffennol?
Otte: Ydw, ond yn ystod y ddwy flynedd ddiwethaf, mae problemau cyd-blaenaredd wedi dod yn fwyfwy amlwg. Rydym yn gweld 5,000 i 10,000 o bileri copr ar sglodion, wedi'u gosod rhwng 50 micron a 127 micron ar wahân. Os archwiliwch y data perthnasol yn ofalus, fe welwch fod gosod y pileri copr hyn ar y swbstrad a pherfformio gweithrediadau gwresogi, oeri a sodro ail-lifo yn gofyn am gyflawni tua un rhan mewn cant mil o gywirdeb cyd-blaenaredd. Mae un rhan mewn cant mil o gywirdeb fel dod o hyd i lafn o laswellt o fewn hyd cae pêl-droed. Rydym wedi prynu rhai offer Keyence perfformiad uchel i fesur gwastadrwydd y sglodion a'r swbstrad. Wrth gwrs, y cwestiwn sy'n deillio o hyn yw sut i reoli'r ffenomen ystumio hon yn ystod y cylch sodro ail-lifo? Mae hwn yn fater dybryd y mae angen mynd i'r afael ag ef.
Chen: Dw i'n cofio trafodaethau am Ponte Vecchio, lle roedden nhw'n defnyddio sodr tymheredd isel ar gyfer ystyriaethau cydosod yn hytrach na rhesymau perfformiad.
O ystyried bod gan yr holl gylchedau gerllaw broblemau thermol o hyd, sut ddylid integreiddio ffotonig i hyn?
Roosendaal: Mae angen cynnal efelychiad thermol ar gyfer pob agwedd, ac mae echdynnu amledd uchel hefyd yn angenrheidiol oherwydd bod y signalau sy'n dod i mewn yn signalau amledd uchel. Felly, mae angen mynd i'r afael â materion fel paru rhwystriant a seilio priodol. Gall fod graddiannau tymheredd sylweddol, a all fodoli o fewn y mowld ei hun neu rhwng yr hyn a alwn ni'n fowld "E" (mowld trydanol) a'r mowld "P" (mowld ffoton). Rwy'n chwilfrydig a oes angen i ni ymchwilio'n ddyfnach i nodweddion thermol gludyddion.
Mae hyn yn codi trafodaethau am ddeunyddiau bondio, eu dewis, a'u sefydlogrwydd dros amser. Mae'n amlwg bod technoleg bondio hybrid wedi'i chymhwyso yn y byd go iawn, ond nid yw wedi'i defnyddio eto ar gyfer cynhyrchu màs. Beth yw cyflwr presennol y dechnoleg hon?
Kelly: Mae pob plaid yn y gadwyn gyflenwi yn rhoi sylw i dechnoleg bondio hybrid. Ar hyn o bryd, mae'r dechnoleg hon yn cael ei harwain yn bennaf gan ffowndrïau, ond mae cwmnïau OSAT (Allsellating Semiconductor Assembly and Test) hefyd yn astudio ei chymwysiadau masnachol o ddifrif. Mae cydrannau bondio dielectrig hybrid copr clasurol wedi cael eu dilysu'n hirdymor. Os gellir rheoli glendid, gall y broses hon gynhyrchu cydrannau cadarn iawn. Fodd bynnag, mae ganddo ofynion glendid eithriadol o uchel, ac mae costau offer cyfalaf yn uchel iawn. Profwyd ymdrechion cymhwyso cynnar yn llinell gynnyrch Ryzen AMD, lle'r oedd y rhan fwyaf o'r SRAM yn defnyddio technoleg bondio hybrid copr. Fodd bynnag, nid wyf wedi gweld llawer o gwsmeriaid eraill yn defnyddio'r dechnoleg hon. Er ei bod ar fapiau ffyrdd technoleg llawer o gwmnïau, mae'n ymddangos y bydd yn cymryd ychydig flynyddoedd yn rhagor i'r setiau offer cysylltiedig fodloni gofynion glendid annibynnol. Os gellir ei gymhwyso mewn amgylchedd ffatri gyda glendid ychydig yn is na ffatri wafer nodweddiadol, ac os gellir cyflawni costau is, yna efallai y bydd y dechnoleg hon yn cael mwy o sylw.
Chen: Yn ôl fy ystadegau, bydd o leiaf 37 o bapurau ar fondio hybrid yn cael eu cyflwyno yng nghynhadledd ECTC 2024. Mae hon yn broses sy'n gofyn am lawer o arbenigedd ac yn cynnwys llawer iawn o weithrediadau manwl yn ystod y cydosod. Felly bydd y dechnoleg hon yn sicr o gael ei chymhwyso'n eang. Mae rhai achosion cymhwyso eisoes, ond yn y dyfodol, bydd yn dod yn fwy cyffredin ar draws gwahanol feysydd.
Pan fyddwch chi'n sôn am "gweithrediadau cain," ydych chi'n cyfeirio at yr angen am fuddsoddiad ariannol sylweddol?
Chen: Wrth gwrs, mae'n cynnwys amser ac arbenigedd. Mae cyflawni'r llawdriniaeth hon yn gofyn am amgylchedd glân iawn, sy'n golygu buddsoddiad ariannol. Mae hefyd yn gofyn am offer cysylltiedig, sydd yn yr un modd yn gofyn am gyllid. Felly mae hyn yn cynnwys nid yn unig costau gweithredu ond hefyd fuddsoddiad mewn cyfleusterau.
Kelly: Mewn achosion gyda bylchau o 15 micron neu fwy, mae diddordeb sylweddol mewn defnyddio technoleg wafer-i-wafer piler copr. Yn ddelfrydol, mae'r wafers yn wastad, ac nid yw meintiau'r sglodion yn fawr iawn, gan ganiatáu ar gyfer ail-lif o ansawdd uchel ar gyfer rhai o'r bylchau hyn. Er bod hyn yn cyflwyno rhai heriau, mae'n llawer llai costus na ymrwymo i dechnoleg bondio hybrid copr. Fodd bynnag, os yw'r gofyniad cywirdeb yn 10 micron neu'n is, mae'r sefyllfa'n newid. Bydd cwmnïau sy'n defnyddio technoleg pentyrru sglodion yn cyflawni bylchau micron un digid, fel 4 neu 5 micron, ac nid oes dewis arall. Felly, mae'n anochel y bydd y dechnoleg berthnasol yn datblygu. Fodd bynnag, mae technolegau presennol hefyd yn gwella'n barhaus. Felly nawr rydym yn canolbwyntio ar y terfynau y gall pileri copr ymestyn iddynt ac a fydd y dechnoleg hon yn para'n ddigon hir i gwsmeriaid ohirio pob buddsoddiad dylunio a datblygu "cymhwyso" mewn technoleg bondio hybrid copr go iawn.
Chen: Dim ond pan fydd galw y byddwn yn mabwysiadu technolegau perthnasol.
A oes llawer o ddatblygiadau newydd ym maes cyfansoddion mowldio epocsi ar hyn o bryd?
Kelly: Mae cyfansoddion mowldio wedi cael newidiadau sylweddol. Mae eu CTE (cyfernod ehangu thermol) wedi'i leihau'n fawr, gan eu gwneud yn fwy ffafriol ar gyfer cymwysiadau perthnasol o safbwynt pwysau.
Otte: Gan ddychwelyd at ein trafodaeth flaenorol, faint o sglodion lled-ddargludyddion sy'n cael eu cynhyrchu ar hyn o bryd gyda bylchau o 1 neu 2 micron?
Kelly: Cyfran sylweddol.
Chen: Llai nag 1% yn ôl pob tebyg.
Otte: Felly nid yw'r dechnoleg rydyn ni'n ei thrafod yn brif ffrwd. Nid yw yn y cyfnod ymchwil, gan fod cwmnïau blaenllaw yn wir yn defnyddio'r dechnoleg hon, ond mae'n gostus ac mae ganddi gynnyrch isel.
Kelly: Mae hyn yn cael ei gymhwyso'n bennaf mewn cyfrifiadura perfformiad uchel. Y dyddiau hyn, fe'i defnyddir nid yn unig mewn canolfannau data ond hefyd mewn cyfrifiaduron personol pen uchel a hyd yn oed rhai dyfeisiau llaw. Er bod y dyfeisiau hyn yn gymharol fach, mae ganddynt berfformiad uchel o hyd. Fodd bynnag, yng nghyd-destun ehangach proseswyr a chymwysiadau CMOS, mae ei gyfran yn parhau i fod yn gymharol fach. Ar gyfer gweithgynhyrchwyr sglodion cyffredin, nid oes angen mabwysiadu'r dechnoleg hon.
Otte: Dyna pam ei bod hi'n syndod gweld y dechnoleg hon yn dod i mewn i'r diwydiant modurol. Nid oes angen i sglodion fod yn hynod o fach ar geir. Gallant aros ar brosesau 20 neu 40 nanometr, gan fod y gost fesul transistor mewn lled-ddargludyddion ar ei hisaf yn y broses hon.
Kelly: Fodd bynnag, mae'r gofynion cyfrifiadurol ar gyfer ADAS neu yrru ymreolus yr un fath â'r rhai ar gyfer cyfrifiaduron personol AI neu ddyfeisiau tebyg. Felly, mae angen i'r diwydiant modurol fuddsoddi yn y technolegau arloesol hyn.
Os yw cylch y cynnyrch yn bum mlynedd, a allai mabwysiadu technolegau newydd ymestyn y fantais am bum mlynedd arall?
Kelly: Mae hwnna'n bwynt rhesymol iawn. Mae gan y diwydiant modurol ongl arall. Ystyriwch reolwyr servo syml neu ddyfeisiau analog cymharol syml sydd wedi bodoli ers 20 mlynedd ac sy'n gost isel iawn. Maen nhw'n defnyddio sglodion bach. Mae pobl yn y diwydiant modurol eisiau parhau i ddefnyddio'r cynhyrchion hyn. Dim ond mewn dyfeisiau cyfrifiadurol pen uchel iawn gyda sglodion bach digidol maen nhw eisiau buddsoddi ac o bosibl eu paru â sglodion analog cost isel, cof fflach, a sglodion RF. Iddyn nhw, mae'r model sglodion bach yn gwneud llawer o synnwyr oherwydd gallant gadw llawer o rannau cost isel, sefydlog, cenhedlaeth hŷn. Nid ydyn nhw eisiau newid y rhannau hyn nac angen gwneud hynny. Yna, dim ond ychwanegu sglodion bach 5-nanomedr neu 3-nanomedr pen uchel sydd ei angen arnyn nhw i gyflawni swyddogaethau'r rhan ADAS. Mewn gwirionedd, maen nhw'n defnyddio gwahanol fathau o sglodion bach mewn un cynnyrch. Yn wahanol i'r meysydd PC a chyfrifiadura, mae gan y diwydiant modurol ystod fwy amrywiol o gymwysiadau.
Chen: Ar ben hynny, nid oes rhaid gosod y sglodion hyn wrth ymyl yr injan, felly mae'r amodau amgylcheddol yn gymharol well.
Kelly: Mae tymheredd yr amgylchedd mewn ceir yn eithaf uchel. Felly, hyd yn oed os nad yw pŵer y sglodion yn arbennig o uchel, rhaid i'r diwydiant modurol fuddsoddi rhywfaint o arian mewn atebion rheoli thermol da a gall hyd yn oed ystyried defnyddio TIM indium (deunyddiau rhyngwyneb thermol) oherwydd bod yr amodau amgylcheddol yn llym iawn.
Amser postio: 28 Ebrill 2025