Avtomobil çip sənayesi dəyişikliklərə məruz qalır
Bu yaxınlarda yarımkeçirici mühəndislik qrupu Amkorun kiçik çip və FCBGA inteqrasiyası üzrə vitse-prezidenti Maykl Kelli ilə kiçik çipləri, hibrid birləşməni və yeni materialları müzakirə etdi. Müzakirələrdə həmçinin ASE tədqiqatçısı Uilyam Çen, Promex Industries-in baş direktoru Dik Otte və Synopsys Photonics Solutions şirkətinin R&D direktoru Sander Roosendaal iştirak edirdi. Aşağıda bu müzakirədən çıxarışlar verilmişdir.
Uzun illər avtomobil çiplərinin inkişafı sənayedə lider mövqe tutmadı. Bununla belə, elektrik nəqliyyat vasitələrinin artması və qabaqcıl məlumat-əyləncə sistemlərinin inkişafı ilə bu vəziyyət kəskin şəkildə dəyişdi. Hansı məsələləri müşahidə etdiniz?
Kelly: Yüksək səviyyəli ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) bazarda rəqabətə davamlı olmaq üçün 5 nanometr və ya daha kiçik prosessorlara malik prosessorları tələb edir. 5 nanometrlik prosesə daxil olduqdan sonra, 5 nanometrlik prosesdə böyük çiplərin istehsalı çətin olduğundan, kiçik çip həllərinin diqqətlə nəzərdən keçirilməsinə səbəb olan vafli xərcləri nəzərə almalısınız. Bundan əlavə, məhsuldarlıq aşağıdır, bu da olduqca yüksək xərclərə səbəb olur. 5 nanometrlik və ya daha təkmil proseslərlə məşğul olan zaman müştərilər adətən qablaşdırma mərhələsində sərmayəni artırarkən bütün çipdən istifadə etməkdənsə, 5 nanometrlik çipin bir hissəsini seçməyi düşünürlər. Onlar düşünə bilər ki, "Bütün funksiyaları daha böyük bir çipdə tamamlamağa çalışmaqdansa, bu yolla tələb olunan performansa nail olmaq daha sərfəli seçim olarmı?" Beləliklə, bəli, yüksək səviyyəli avtomobil şirkətləri mütləq kiçik çip texnologiyasına diqqət yetirirlər. Sənayenin aparıcı şirkətləri bunu diqqətlə izləyir. Hesablama sahəsi ilə müqayisədə avtomobil sənayesi kiçik çip texnologiyasının tətbiqində yəqin ki, 2-4 il geridədir, lakin onun avtomobil sektorunda tətbiqi tendensiyası aydındır. Avtomobil sənayesi son dərəcə yüksək etibarlılıq tələblərinə malikdir, buna görə də kiçik çip texnologiyasının etibarlılığı sübut edilməlidir. Bununla belə, kiçik çip texnologiyasının avtomobil sahəsində geniş miqyaslı tətbiqi, şübhəsiz ki, yoldadır.
Chen: Mən heç bir əhəmiyyətli maneə görmədim. Düşünürəm ki, bu, daha çox müvafiq sertifikatlaşdırma tələblərini dərindən öyrənmək və anlamaq ehtiyacı ilə bağlıdır. Bu, metrologiya səviyyəsinə qayıdır. Son dərəcə sərt avtomobil standartlarına cavab verən paketləri necə istehsal edirik? Ancaq şübhəsiz ki, müvafiq texnologiya davamlı olaraq inkişaf edir.
Çoxölçülü komponentlərlə əlaqəli bir çox istilik problemləri və mürəkkəbliyi nəzərə alaraq, yeni stress test profilləri və ya müxtəlif növ testlər olacaqmı? Hazırkı JEDEC standartları bu cür inteqrasiya olunmuş sistemləri əhatə edə bilərmi?
Çen: İnanıram ki, uğursuzluqların mənbəyini aydın şəkildə müəyyən etmək üçün daha əhatəli diaqnostik üsullar hazırlamalıyıq. Biz diaqnostika ilə metrologiyanın birləşməsini müzakirə etdik və biz daha möhkəm paketlərin necə qurulacağını, daha keyfiyyətli materiallardan və proseslərdən necə istifadə edəcəyimizi və onları təsdiqləməyi öyrənməyə borcluyuq.
Kelly: Hal-hazırda biz sistem səviyyəsində sınaqdan, xüsusən də JEDEC testində əhatə olunmayan funksional lövhə testlərində temperaturun təsir sınağından bir şey öyrənmiş müştərilərlə nümunə araşdırmaları aparırıq. JEDEC sınağı sadəcə olaraq "temperatur yüksəlişi, enişi və temperatur keçidini" əhatə edən izotermik sınaqdır. Bununla belə, faktiki paketlərdə temperatur paylanması real dünyada baş verənlərdən çox uzaqdır. Getdikcə daha çox müştəri sistem səviyyəsində testi erkən keçirmək istəyir, çünki onlar bu vəziyyəti başa düşürlər, baxmayaraq ki, hər kəs bundan xəbərdar deyil. Simulyasiya texnologiyası da burada rol oynayır. Əgər biri istilik-mexaniki kombinasiya simulyasiyasında bacarıqlıdırsa, problemlərin təhlili asanlaşır, çünki onlar sınaq zamanı hansı aspektlərə diqqət yetirməli olduqlarını bilirlər. Sistem səviyyəsində test və simulyasiya texnologiyası bir-birini tamamlayır. Lakin bu tendensiya hələ ilkin mərhələdədir.
Yetkin texnologiya qovşaqlarında keçmişə nisbətən daha çox istilik problemləri varmı?
Otte: Bəli, amma son bir neçə ildə mütəşəkkillik məsələləri getdikcə daha qabarıq hala gəldi. Bir çipdə 50 mikron ilə 127 mikron arasında məsafədə yerləşən 5000-10000 mis sütun görürük. Müvafiq məlumatları yaxından araşdırsanız, görərsiniz ki, bu mis sütunları substratın üzərinə yerləşdirmək və qızdırma, soyutma və yenidən axıdılmış lehimləmə əməliyyatlarını yerinə yetirmək yüz min bərabərlik dəqiqliyində təxminən bir hissəyə nail olmağı tələb edir. Yüz min dəqiqliyin bir hissəsi futbol meydançasının uzunluğunda bir ot tapmağa bənzəyir. Çip və substratın düzlüyünü ölçmək üçün bəzi yüksək performanslı Keyence alətləri almışıq. Əlbəttə ki, növbəti sual yenidən axın lehimləmə dövrü zamanı bu əyilmə fenomenini necə idarə etmək olar? Bu həll edilməli olan aktual məsələdir.
Çen: Ponte Vecchio ilə bağlı müzakirələri xatırlayıram, burada performans səbəblərindən daha çox montaj mülahizələri üçün aşağı temperaturlu lehimdən istifadə etdilər.
Yaxınlıqdakı bütün dövrələrin hələ də istilik problemləri olduğunu nəzərə alsaq, fotoniklər buna necə inteqrasiya edilməlidir?
Roosendaal: Bütün aspektlər üçün istilik simulyasiyası aparılmalıdır və daxil olan siqnallar yüksək tezlikli siqnallar olduğu üçün yüksək tezlikli hasilat da lazımdır. Buna görə də, empedans uyğunluğu və düzgün torpaqlama kimi məsələlər həll edilməlidir. Kalıbın özündə və ya "E" kalıp (elektrik kalıp) və "P" (foton kalıp) dediyimiz şeylər arasında mövcud ola biləcək əhəmiyyətli temperatur gradientləri ola bilər. Mənə maraqlıdır ki, yapışdırıcıların istilik xüsusiyyətlərini daha dərindən araşdırmaq lazımdır.
Bu, yapışdırıcı materiallar, onların seçimi və zamanla sabitlik haqqında müzakirələri artırır. Aydındır ki, hibrid bağlama texnologiyası real dünyada tətbiq edilib, lakin hələ də kütləvi istehsal üçün istifadə olunmayıb. Bu texnologiyanın hazırkı vəziyyəti necədir?
Kelly: Təchizat zəncirindəki bütün tərəflər hibrid bağlama texnologiyasına diqqət yetirirlər. Hazırda bu texnologiyaya əsasən tökmə zavodları rəhbərlik edir, lakin OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) şirkətləri də onun kommersiya tətbiqlərini ciddi şəkildə öyrənirlər. Klassik mis hibrid dielektrik birləşmə komponentləri uzunmüddətli yoxlamadan keçmişdir. Təmizliyə nəzarət etmək olarsa, bu proses çox möhkəm komponentlər yarada bilər. Bununla belə, onun son dərəcə yüksək təmizlik tələbləri var və əsas avadanlıq xərcləri çox yüksəkdir. SRAM-ın çoxunun mis hibrid birləşmə texnologiyasından istifadə etdiyi AMD-nin Ryzen məhsul xəttində erkən tətbiq cəhdləri ilə qarşılaşdıq. Bununla belə, bu texnologiyanı tətbiq edən bir çox başqa müştəri görməmişəm. Bir çox şirkətin texnologiya yol xəritələrində olmasına baxmayaraq, müvafiq avadanlıq dəstlərinin müstəqil təmizlik tələblərinə cavab verməsi üçün daha bir neçə il lazım olacaq. Əgər adi vafli fabdan bir qədər aşağı təmizliyə malik zavod mühitində tətbiq oluna bilsə və daha aşağı xərclərə nail olmaq mümkün olarsa, bəlkə də bu texnologiyaya daha çox diqqət yetiriləcək.
Chen: Statistikaya görə, 2024-cü il ECTC konfransında hibrid birləşmə ilə bağlı ən azı 37 məqalə təqdim olunacaq. Bu, çoxlu təcrübə tələb edən və montaj zamanı xeyli incə əməliyyatlar tələb edən bir prosesdir. Beləliklə, bu texnologiya mütləq geniş tətbiq görəcəkdir. Artıq bəzi tətbiq halları var, lakin gələcəkdə bu, müxtəlif sahələrdə daha çox yayılacaq.
"Gözəl əməliyyatlar" dedikdə, əhəmiyyətli maliyyə sərmayəsinə ehtiyacı nəzərdə tutursunuz?
Çen: Əlbəttə, vaxt və təcrübə daxildir. Bu əməliyyatın həyata keçirilməsi çox təmiz mühit tələb edir ki, bu da maliyyə sərmayəsini tələb edir. Bu, eyni zamanda maliyyə tələb edən müvafiq avadanlıq tələb edir. Beləliklə, bu, təkcə əməliyyat xərclərini deyil, həm də obyektlərə investisiyaları əhatə edir.
Kelly: Aralığı 15 mikron və ya daha böyük olan hallarda, mis sütunlu vaflidən vafli texnologiyasından istifadəyə böyük maraq var. İdeal olaraq, vaflilər düzdür və çip ölçüləri çox böyük deyil, bu boşluqların bəziləri üçün yüksək keyfiyyətli yenidən axın etməyə imkan verir. Bu, bəzi çətinliklər yaratsa da, bu, mis hibrid birləşdirmə texnologiyasını tətbiq etməkdən daha az xərclidir. Lakin, dəqiqlik tələbi 10 mikron və ya daha aşağı olarsa, vəziyyət dəyişir. Çip yığma texnologiyasından istifadə edən şirkətlər 4 və ya 5 mikron kimi tək rəqəmli mikron boşluqlarına nail olacaqlar və bunun alternativi yoxdur. Buna görə də müvafiq texnologiya qaçılmaz olaraq inkişaf edəcəkdir. Bununla belə, mövcud texnologiyalar da davamlı olaraq təkmilləşir. Beləliklə, indi biz diqqətimizi mis sütunların uzada biləcəyi məhdudiyyətlərə və bu texnologiyanın müştərilərin əsl mis hibrid birləşmə texnologiyasına bütün dizayn və "ixtisas" inkişaf investisiyalarını gecikdirmək üçün kifayət qədər uzun müddət davam edib-etməyəcəyinə yönəldirik.
Çen: Biz yalnız tələbat olduqda müvafiq texnologiyalar qəbul edəcəyik.
Hal-hazırda epoksi qəlibləmə birləşmələri sahəsində çoxlu yeni inkişaflar varmı?
Kelly: Kalıplama birləşmələri əhəmiyyətli dəyişikliklərə məruz qalıb. Onların CTE (termal genişlənmə əmsalı) əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmışdır ki, bu da onları təzyiq baxımından müvafiq tətbiqlər üçün daha əlverişli edir.
Otte: Əvvəlki müzakirəmizə qayıdaraq, hazırda 1 və ya 2 mikron intervalla neçə yarımkeçirici çip istehsal olunur?
Kelly: Əhəmiyyətli bir nisbət.
Chen: Yəqin ki, 1%-dən azdır.
Otte: Deməli, müzakirə etdiyimiz texnologiya əsas deyil. O, tədqiqat mərhələsində deyil, çünki aparıcı şirkətlər həqiqətən də bu texnologiyanı tətbiq edirlər, lakin bu, baha başa gəlir və aşağı məhsuldarlığa malikdir.
Kelly: Bu, əsasən yüksək performanslı hesablamalarda tətbiq edilir. Hal-hazırda, o, yalnız məlumat mərkəzlərində deyil, həm də yüksək səviyyəli fərdi kompüterlərdə və hətta bəzi əl cihazlarında istifadə olunur. Bu cihazlar nisbətən kiçik olsa da, hələ də yüksək performansa malikdir. Bununla belə, prosessorların və CMOS proqramlarının daha geniş kontekstində onun nisbəti nisbətən kiçik olaraq qalır. Adi çip istehsalçıları üçün bu texnologiyanı mənimsəməyə ehtiyac yoxdur.
Otte: Buna görə də bu texnologiyanın avtomobil sənayesinə daxil olduğunu görmək təəccüblüdür. Avtomobillərin çox kiçik olması üçün çiplərə ehtiyac yoxdur. Onlar 20 və ya 40 nanometr proseslərdə qala bilərlər, çünki yarımkeçiricilərdə bir tranzistorun qiyməti bu prosesdə ən aşağıdır.
Kelly: Bununla belə, ADAS və ya avtonom sürücülük üçün hesablama tələbləri AI kompüterləri və ya oxşar cihazlar üçün tələblərlə eynidir. Buna görə də, avtomobil sənayesi bu qabaqcıl texnologiyalara sərmayə qoymalıdır.
Əgər məhsul dövrü beş ildirsə, yeni texnologiyaların tətbiqi üstünlüyü daha beş il uzada bilərmi?
Kelli: Bu çox ağlabatan məqamdır. Avtomobil sənayesinin başqa bir tərəfi var. Sadə servo nəzarətçiləri və ya 20 ildir mövcud olan və çox aşağı qiymətə malik nisbətən sadə analoq cihazları nəzərdən keçirək. Kiçik çiplərdən istifadə edirlər. Avtomobil sənayesindəki insanlar bu məhsullardan istifadə etməyə davam etmək istəyirlər. Onlar yalnız rəqəmsal kiçik çipləri olan çox yüksək səviyyəli hesablama cihazlarına investisiya qoymaq və bəlkə də onları ucuz analoq çiplər, fleş yaddaş və RF çipləri ilə birləşdirmək istəyirlər. Onlar üçün kiçik çip modeli çox məna kəsb edir, çünki onlar çoxlu ucuz, stabil, köhnə nəsil hissələri saxlaya bilirlər. Bu hissələri nə dəyişdirmək istəyirlər, nə də ehtiyacları var. Daha sonra, ADAS hissəsinin funksiyalarını yerinə yetirmək üçün sadəcə yüksək səviyyəli 5 nanometr və ya 3 nanometr kiçik çip əlavə etməlidirlər. Əslində, bir məhsulda müxtəlif növ kiçik çiplər tətbiq edirlər. Kompüter və hesablama sahələrindən fərqli olaraq, avtomobil sənayesi daha müxtəlif tətbiqlərə malikdir.
Chen: Üstəlik, bu çipləri mühərrikin yanında quraşdırmaq lazım deyil, ona görə də ətraf mühit şəraiti nisbətən yaxşıdır.
Kelly: Avtomobillərdə ətraf mühitin temperaturu kifayət qədər yüksəkdir. Buna görə də, çipin gücü xüsusilə yüksək olmasa belə, avtomobil sənayesi yaxşı istilik idarəetmə həllərinə bəzi vəsaitlər yatırmalıdır və hətta ekoloji şərait çox sərt olduğu üçün indium TIM (termal interfeys materialları) istifadə etməyi düşünə bilər.
Göndərmə vaxtı: 28 aprel 2025-ci il