ઉદ્યોગ સમાચાર: અદ્યતન પેકેજિંગ ટેકનોલોજી વલણો

સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પરંપરાગત 1D PCB ડિઝાઇનથી વેફર સ્તરે અત્યાધુનિક 3D હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગમાં વિકસિત થયું છે. આ ઉન્નતિ ઉચ્ચ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા જાળવી રાખીને, 1000 GB/s સુધીની બેન્ડવિડ્થ સાથે, સિંગલ-ડિજિટ માઇક્રોન શ્રેણીમાં ઇન્ટરકનેક્ટ અંતરને મંજૂરી આપે છે. અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીના મૂળમાં 2.5D પેકેજિંગ છે (જ્યાં ઘટકો મધ્યસ્થી સ્તર પર બાજુમાં મૂકવામાં આવે છે) અને 3D પેકેજિંગ (જેમાં સક્રિય ચિપ્સને ઊભી રીતે સ્ટેક કરવામાં આવે છે). આ તકનીકો HPC સિસ્ટમ્સના ભાવિ માટે નિર્ણાયક છે.

2.5D પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીમાં વિવિધ મધ્યસ્થી સ્તર સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, દરેક તેના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા સાથે. સિલિકોન (Si) મધ્યસ્થી સ્તરો, જેમાં સંપૂર્ણ નિષ્ક્રિય સિલિકોન વેફર્સ અને સ્થાનિક સિલિકોન બ્રિજનો સમાવેશ થાય છે, તે શ્રેષ્ઠ વાયરિંગ ક્ષમતાઓ પ્રદાન કરવા માટે જાણીતા છે, જે તેમને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ માટે આદર્શ બનાવે છે. જો કે, તેઓ સામગ્રી અને ઉત્પાદનની દ્રષ્ટિએ મોંઘા છે અને પેકેજીંગ વિસ્તારમાં મર્યાદાઓનો સામનો કરવો પડે છે. આ મુદ્દાઓને ઘટાડવા માટે, સ્થાનિક સિલિકોન બ્રિજનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, વ્યૂહાત્મક રીતે સિલિકોનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જ્યાં વિસ્તારની મર્યાદાઓને સંબોધતી વખતે સારી કાર્યક્ષમતા મહત્વપૂર્ણ છે.

કાર્બનિક મધ્યસ્થી સ્તરો, ફેન-આઉટ મોલ્ડેડ પ્લાસ્ટિકનો ઉપયોગ કરીને, સિલિકોન માટે વધુ ખર્ચ-અસરકારક વિકલ્પ છે. તેમની પાસે નીચું ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક છે, જે પેકેજમાં આરસી વિલંબ ઘટાડે છે. આ ફાયદાઓ હોવા છતાં, કાર્બનિક મધ્યસ્થી સ્તરો સિલિકોન-આધારિત પેકેજિંગ જેવા ઇન્ટરકનેક્ટ ફીચર રિડક્શનના સમાન સ્તરને હાંસલ કરવા માટે સંઘર્ષ કરે છે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ એપ્લિકેશન્સમાં તેમના દત્તકને મર્યાદિત કરે છે.

ગ્લાસ મધ્યસ્થી સ્તરોએ નોંધપાત્ર રસ મેળવ્યો છે, ખાસ કરીને ઇન્ટેલ દ્વારા તાજેતરમાં ગ્લાસ-આધારિત પરીક્ષણ વાહન પેકેજિંગના લોન્ચને પગલે. ગ્લાસ ઘણા ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, જેમ કે એડજસ્ટેબલ ગુણાંક ઓફ થર્મલ વિસ્તરણ (CTE), ઉચ્ચ પરિમાણીય સ્થિરતા, સરળ અને સપાટ સપાટીઓ અને પેનલ ઉત્પાદનને ટેકો આપવાની ક્ષમતા, તે સિલિકોન સાથે તુલનાત્મક વાયરિંગ ક્ષમતાઓ સાથે મધ્યસ્થી સ્તરો માટે આશાસ્પદ ઉમેદવાર બનાવે છે. જો કે, તકનીકી પડકારો સિવાય, કાચના મધ્યસ્થી સ્તરોની મુખ્ય ખામી એ અપરિપક્વ ઇકોસિસ્ટમ અને મોટા પાયે ઉત્પાદન ક્ષમતાનો વર્તમાન અભાવ છે. જેમ જેમ ઇકોસિસ્ટમ પરિપક્વ થાય છે અને ઉત્પાદન ક્ષમતાઓ સુધરે છે, સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગમાં કાચ આધારિત તકનીકો વધુ વૃદ્ધિ અને અપનાવી શકે છે.

3D પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીના સંદર્ભમાં, Cu-Cu બમ્પ-લેસ હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ એક અગ્રણી નવીન તકનીક બની રહી છે. આ અદ્યતન તકનીક એમ્બેડેડ મેટલ્સ (Cu) સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી (જેમ કે SiO2) ને જોડીને કાયમી આંતરજોડાણો પ્રાપ્ત કરે છે. ક્યુ-કયુ હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ 10 માઇક્રોનથી નીચેનું અંતર હાંસલ કરી શકે છે, સામાન્ય રીતે સિંગલ-ડિજિટ માઇક્રોન રેન્જમાં, પરંપરાગત માઇક્રો-બમ્પ ટેક્નોલોજીની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર સુધારો રજૂ કરે છે, જેમાં લગભગ 40-50 માઇક્રોનની બમ્પ સ્પેસિંગ હોય છે. હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગના ફાયદાઓમાં I/O વધારો, ઉન્નત બેન્ડવિડ્થ, સુધારેલ 3D વર્ટિકલ સ્ટેકીંગ, વધુ સારી પાવર કાર્યક્ષમતા, અને બોટમ ફિલિંગની ગેરહાજરીને કારણે ઓછી પરોપજીવી અસરો અને થર્મલ પ્રતિકારનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, આ ટેકનોલોજી ઉત્પાદન માટે જટિલ છે અને તેની કિંમત વધારે છે.

2.5D અને 3D પેકેજીંગ ટેક્નોલોજીમાં વિવિધ પેકેજીંગ તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે. 2.5D પેકેજિંગમાં, મધ્યસ્થી સ્તર સામગ્રીની પસંદગીના આધારે, તેને સિલિકોન-આધારિત, કાર્બનિક-આધારિત અને કાચ-આધારિત મધ્યસ્થી સ્તરોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, ઉપરની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 3D પેકેજિંગમાં, માઇક્રો-બમ્પ ટેક્નોલોજીના વિકાસનો હેતુ અંતરના પરિમાણોને ઘટાડવાનો છે, પરંતુ આજે, હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ ટેક્નોલોજી (સીધી ક્યુ-ક્યુ કનેક્શન પદ્ધતિ) અપનાવીને, સિંગલ-ડિજિટ સ્પેસિંગ પરિમાણો પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ દર્શાવે છે. .

**જોવા માટેના મુખ્ય તકનીકી વલણો:**

1. **મોટા મધ્યસ્થી સ્તર વિસ્તારો:** IDTechEx એ અગાઉ આગાહી કરી હતી કે સિલિકોન મધ્યસ્થી સ્તરોની મુશ્કેલીને કારણે 3x રેટિકલ કદની મર્યાદા કરતાં વધી જાય છે, 2.5D સિલિકોન બ્રિજ સોલ્યુશન્સ ટૂંક સમયમાં HPC ચિપ્સના પેકેજિંગ માટે પ્રાથમિક પસંદગી તરીકે સિલિકોન મધ્યસ્થી સ્તરોને બદલશે. TSMC એ NVIDIA અને Google અને Amazon જેવા અન્ય અગ્રણી HPC વિકાસકર્તાઓ માટે 2.5D સિલિકોન મધ્યસ્થી સ્તરોનું મુખ્ય સપ્લાયર છે અને કંપનીએ તાજેતરમાં 3.5x રેટિકલ કદ સાથે તેની પ્રથમ પેઢીના CoWoS_L ના મોટા પાયે ઉત્પાદનની જાહેરાત કરી છે. IDTechEx અપેક્ષા રાખે છે કે આ વલણ ચાલુ રહેશે, તેના અહેવાલમાં મુખ્ય ખેલાડીઓને આવરી લેતા વધુ પ્રગતિની ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

2. **પેનલ-લેવલ પેકેજિંગ:** 2024 તાઈવાન ઈન્ટરનેશનલ સેમિકન્ડક્ટર એક્ઝિબિશનમાં હાઈલાઈટ થયા મુજબ, પેનલ-સ્તરનું પેકેજિંગ નોંધપાત્ર ફોકસ બન્યું છે. આ પેકેજિંગ પદ્ધતિ મોટા મધ્યસ્થી સ્તરોનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે અને એકસાથે વધુ પેકેજો ઉત્પન્ન કરીને ખર્ચ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. તેની સંભવિતતા હોવા છતાં, વૉરપેજ મેનેજમેન્ટ જેવા પડકારોને હજુ પણ સંબોધિત કરવાની જરૂર છે. તેની વધતી જતી પ્રાધાન્યતા મોટા, વધુ ખર્ચ-અસરકારક મધ્યસ્થી સ્તરોની વધતી માંગને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

3. **ગ્લાસ ઇન્ટરમીડિયરી લેયર્સ:** એડજસ્ટેબલ CTE અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા જેવા વધારાના ફાયદાઓ સાથે, સિલિકોન સાથે તુલનાત્મક, ફાઇન વાયરિંગ હાંસલ કરવા માટે ગ્લાસ મજબૂત ઉમેદવાર સામગ્રી તરીકે ઉભરી રહ્યું છે. ગ્લાસ મધ્યસ્થી સ્તરો પેનલ-સ્તરના પેકેજિંગ સાથે પણ સુસંગત છે, જે વધુ વ્યવસ્થિત ખર્ચે ઉચ્ચ-ઘનતા વાયરિંગ માટે સંભવિત ઓફર કરે છે, જે તેને ભાવિ પેકેજિંગ તકનીકો માટે એક આશાસ્પદ ઉકેલ બનાવે છે.

4. **HBM હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ:** 3D કોપર-કોપર (Cu-Cu) હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ એ ચિપ્સ વચ્ચે અલ્ટ્રા-ફાઇન પિચ વર્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન્સ હાંસલ કરવા માટેની મુખ્ય તકનીક છે. આ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ વિવિધ હાઇ-એન્ડ સર્વર ઉત્પાદનોમાં કરવામાં આવ્યો છે, જેમાં સ્ટેક કરેલ SRAM અને CPU માટે AMD EPYC તેમજ I/O ડાઈઝ પર CPU/GPU બ્લોક્સને સ્ટેક કરવા માટે MI300 શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે. હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ ભવિષ્યની HBM એડવાન્સમેન્ટ્સમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે તેવી અપેક્ષા છે, ખાસ કરીને 16-Hi અથવા 20-Hi સ્તરો કરતાં વધુ DRAM સ્ટેક્સ માટે.

5. **કો-પેકેજ્ડ ઓપ્ટિકલ ડિવાઇસીસ (CPO):** ઉચ્ચ ડેટા થ્રુપુટ અને પાવર કાર્યક્ષમતાની વધતી માંગ સાથે, ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ ટેક્નોલોજીએ નોંધપાત્ર ધ્યાન મેળવ્યું છે. I/O બેન્ડવિડ્થ વધારવા અને ઊર્જા વપરાશ ઘટાડવા માટે કો-પેકેજ્ડ ઓપ્ટિકલ ડિવાઈસ (CPO) મુખ્ય ઉકેલ બની રહ્યા છે. પરંપરાગત વિદ્યુત પ્રસારણની તુલનામાં, ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન ઘણા ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, જેમાં લાંબા અંતર પર નીચા સિગ્નલ એટેન્યુએશન, ક્રોસસ્ટૉકની સંવેદનશીલતામાં ઘટાડો અને નોંધપાત્ર રીતે વધેલી બેન્ડવિડ્થનો સમાવેશ થાય છે. આ ફાયદાઓ CPO ને ડેટા-સઘન, ઊર્જા-કાર્યક્ષમ HPC સિસ્ટમો માટે એક આદર્શ પસંદગી બનાવે છે.

**જોવા માટેના મુખ્ય બજારો:**

2.5D અને 3D પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીના વિકાસને આગળ ધપાવતું પ્રાથમિક બજાર નિઃશંકપણે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ (HPC) ક્ષેત્ર છે. આ અદ્યતન પેકેજિંગ પદ્ધતિઓ મૂરના કાયદાની મર્યાદાઓને દૂર કરવા, એક જ પેકેજમાં વધુ ટ્રાન્ઝિસ્ટર, મેમરી અને ઇન્ટરકનેક્શનને સક્ષમ કરવા માટે નિર્ણાયક છે. ચિપ્સનું વિઘટન વિવિધ કાર્યાત્મક બ્લોક્સ વચ્ચે પ્રક્રિયા ગાંઠોના શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ માટે પણ પરવાનગી આપે છે, જેમ કે I/O બ્લોક્સને પ્રોસેસિંગ બ્લોક્સથી અલગ કરવા, કાર્યક્ષમતામાં વધુ વધારો કરે છે.

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ (HPC) ઉપરાંત, અન્ય બજારો પણ અદ્યતન પેકેજિંગ તકનીકોને અપનાવીને વૃદ્ધિ હાંસલ કરે તેવી અપેક્ષા છે. 5G અને 6G સેક્ટરમાં, પેકેજિંગ એન્ટેના અને કટીંગ-એજ ચિપ સોલ્યુશન્સ જેવી નવીનતાઓ વાયરલેસ એક્સેસ નેટવર્ક (RAN) આર્કિટેક્ચરના ભાવિને આકાર આપશે. સ્વાયત્ત વાહનોને પણ ફાયદો થશે, કારણ કે આ ટેક્નોલોજીઓ સેન્સર સ્યુટ્સ અને કમ્પ્યુટિંગ એકમોના સંકલનને સમર્થન આપે છે જ્યારે સલામતી, વિશ્વસનીયતા, કોમ્પેક્ટનેસ, પાવર અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને ખર્ચ-અસરકારકતાને સુનિશ્ચિત કરતી વખતે મોટી માત્રામાં ડેટાની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

ઉપભોક્તા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ (સ્માર્ટફોન્સ, સ્માર્ટ ઘડિયાળો, AR/VR ઉપકરણો, PCs અને વર્કસ્ટેશનો સહિત) ખર્ચ પર વધુ ભાર આપવા છતાં, નાની જગ્યાઓમાં વધુ ડેટાની પ્રક્રિયા કરવા પર વધુને વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યાં છે. અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ આ વલણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવશે, જો કે પેકેજિંગ પદ્ધતિઓ HPC માં વપરાતી પદ્ધતિઓ કરતાં અલગ હોઈ શકે છે.