Industri chip otomotif ngalami owah-owahan
Bubar, tim teknik semikonduktor ngrembug chip cilik, ikatan hibrida, lan bahan anyar karo Michael Kelly, Wakil Presiden chip cilik Amkor lan integrasi FCBGA. Uga melu diskusi yaiku peneliti ASE William Chen, CEO Promex Industries Dick Otte, lan Sander Roosendaal, Direktur R&D Synopsys Photonics Solutions. Ing ngisor iki kutipan saka diskusi iki.
Kanggo akèh taun, pangembangan Kripik otomotif ora njupuk posisi anjog ing industri. Nanging, kanthi mundhake kendharaan listrik lan pangembangan sistem infotainment sing canggih, kahanan iki wis owah banget. Masalah apa sing sampeyan ngerteni?
Kelly: High-end ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) mbutuhake prosesor kanthi proses 5-nanometer utawa luwih cilik supaya bisa kompetitif ing pasar. Sawise sampeyan ngetik proses 5-nanometer, sampeyan kudu nimbang biaya wafer, kang ndadékaké kanggo ati-ati wawasan saka solusi chip cilik, amarga iku angel kanggo Pabrik Kripik gedhe ing proses 5-nanometer. Kajaba iku, panenan kurang, nyebabake biaya sing dhuwur banget. Nalika nangani proses 5-nanometer utawa luwih maju, pelanggan biasane nimbang milih bagean saka chip 5-nanometer tinimbang nggunakake kabeh chip, nalika nambah investasi ing tahap kemasan. Padha bisa mikir, "Apa iku pilihan liyane biaya-efektif kanggo entuk kinerja dibutuhake cara iki, tinimbang nyoba kanggo ngrampungake kabeh fungsi ing chip luwih gedhe?" Dadi, ya, perusahaan otomotif kelas atas mesthi menehi perhatian marang teknologi chip cilik. Perusahaan-perusahaan terkemuka ing industri kasebut kanthi teliti ngawasi iki. Dibandhingake karo lapangan komputasi, industri otomotif mbokmenawa 2 nganti 4 taun kepungkur ing aplikasi teknologi chip cilik, nanging tren aplikasi ing sektor otomotif wis jelas. Industri otomotif nduweni syarat linuwih sing dhuwur banget, saengga linuwih teknologi chip cilik kudu dibuktekake. Nanging, aplikasi skala gedhe saka teknologi chip cilik ing lapangan otomotif mesthi ana ing dalan.
Chen: Aku ora weruh alangan sing signifikan. Aku luwih mikir babagan kudu sinau lan ngerti syarat sertifikasi sing relevan kanthi jero. Iki bali menyang tingkat metrologi. Kepiye carane nggawe paket sing cocog karo standar otomotif sing ketat banget? Nanging mesthine teknologi sing relevan terus berkembang.
Amarga akeh masalah termal lan kerumitan sing ana gandhengane karo komponen multi-mati, bakal ana profil tes stres anyar utawa macem-macem jinis tes? Apa standar JEDEC saiki bisa nutupi sistem terintegrasi kasebut?
Chen: Aku yakin kita kudu ngembangake metode diagnostik sing luwih lengkap kanggo ngenali kanthi jelas sumber kegagalan. Kita wis ngrembug nggabungake metrologi karo diagnostik, lan kita duwe tanggung jawab kanggo nemtokake cara nggawe paket sing luwih kuat, nggunakake bahan lan proses sing luwih dhuwur, lan verifikasi.
Kelly: Saiki, kita nganakake studi kasus karo para pelanggan, sing wis sinau babagan tes tingkat sistem, utamane tes dampak suhu ing tes papan fungsional, sing ora kalebu ing tes JEDEC. Pengujian JEDEC mung tes isotermal, sing kalebu "munggah suhu, mudhun, lan transisi suhu." Nanging, distribusi suhu ing paket nyata adoh saka apa sing kedadeyan ing jagad nyata. Akeh pelanggan sing pengin nganakake tes tingkat sistem luwih awal amarga ngerti kahanan iki, sanajan ora kabeh wong ngerti. Teknologi simulasi uga nduweni peran ing kene. Yen ana sing trampil ing simulasi kombinasi termal-mekanik, nganalisa masalah dadi luwih gampang amarga ngerti aspek apa sing kudu difokusake sajrone tes. Tes tingkat sistem lan teknologi simulasi saling nglengkapi. Nanging, tren iki isih ana ing tahap awal.
Apa ana masalah termal liyane sing kudu ditangani ing simpul teknologi sing diwasa tinimbang ing jaman kepungkur?
Otte: Ya, nanging ing sawetara taun kepungkur, masalah coplanarity dadi saya misuwur. Kita ndeleng 5.000 nganti 10.000 pilar tembaga ing chip, jarak antarane 50 mikron lan 127 mikron. Yen sampeyan nliti data sing cocog, sampeyan bakal nemokake manawa nempatake pilar tembaga kasebut ing substrat lan nindakake operasi pemanasan, pendinginan, lan reflow soldering mbutuhake entuk kira-kira siji bagean ing presisi coplanarity satus ewu. Siji bagean saka satus ewu presisi kaya golek suket ing dawane lapangan bal-balan. Kita wis tuku sawetara alat Keyence kanthi kinerja dhuwur kanggo ngukur flatness chip lan substrate. Mesthi, pitakonan sabanjure yaiku carane ngontrol fenomena warping iki sajrone siklus soldering reflow? Iki minangka masalah sing penting sing kudu ditangani.
Chen: Aku elinga diskusi babagan Ponte Vecchio, ngendi padha digunakake solder suhu kurang kanggo pertimbangan Déwan tinimbang alasan kinerja.
Amarga kabeh sirkuit ing cedhak isih duwe masalah termal, kepiye carane fotonik digabungake?
Roosendaal: Simulasi termal kudu ditindakake kanggo kabeh aspek, lan ekstraksi frekuensi dhuwur uga perlu amarga sinyal sing mlebu minangka sinyal frekuensi dhuwur. Mulane, masalah kaya impedansi sing cocog lan grounding sing tepat kudu ditangani. Bisa uga ana gradien suhu sing signifikan, sing bisa uga ana ing die dhewe utawa ing antarane sing diarani "E" die (electrical die) lan "P" die (photon die). Aku kepengin weruh yen kita kudu nliti luwih jero babagan karakteristik termal adhesive.
Iki nuwuhake diskusi babagan bahan ikatan, pilihane, lan stabilitas saka wektu. Kabukten teknologi ikatan hibrida wis diterapake ing jagad nyata, nanging durung digunakake kanggo produksi massal. Apa kahanan saiki teknologi iki?
Kelly: Kabeh pihak ing rantai pasokan menehi perhatian marang teknologi ikatan hibrida. Saiki, teknologi iki utamane dipimpin dening pengecoran, nanging perusahaan OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) uga sinau kanthi serius babagan aplikasi komersial. Komponen ikatan dielektrik hibrida tembaga klasik wis ngalami validasi jangka panjang. Yen kebersihan bisa dikontrol, proses iki bisa ngasilake komponen sing kuwat banget. Nanging, nduweni syarat kebersihan sing dhuwur banget, lan biaya peralatan ibukutha dhuwur banget. Kita ngalami nyoba aplikasi awal ing lini produk AMD Ryzen, ing ngendi umume SRAM nggunakake teknologi ikatan hibrida tembaga. Nanging, aku durung weruh akeh pelanggan liyane sing nggunakake teknologi iki. Senajan ana ing roadmaps teknologi akeh perusahaan, misale jek sing bakal njupuk sawetara taun liyane kanggo Suite peralatan related kanggo syarat karesikan sawijining. Yen bisa ditrapake ing lingkungan pabrik kanthi kebersihan sing rada murah tinimbang wafer biasa, lan yen biaya sing luwih murah bisa digayuh, mula teknologi iki bakal entuk perhatian luwih akeh.
Chen: Miturut statistikku, paling ora 37 makalah babagan ikatan hibrida bakal ditampilake ing konferensi ECTC 2024. Iki minangka proses sing mbutuhake akeh keahlian lan mbutuhake operasi sing apik sajrone perakitan. Dadi teknologi iki mesthi bakal ndeleng aplikasi sing nyebar. Wis sawetara kasus aplikasi, nanging ing mangsa ngarep, bakal dadi luwih umum ing macem-macem lapangan.
Yen sampeyan nyebutake "operasi sing apik," apa sampeyan nuduhake kabutuhan investasi finansial sing signifikan?
Chen: Mesthi, kalebu wektu lan keahlian. Nindakake operasi iki mbutuhake lingkungan sing resik banget, sing mbutuhake investasi finansial. Uga mbutuhake peralatan sing gegandhengan, sing uga mbutuhake pendanaan. Dadi iki ora mung biaya operasional nanging uga investasi ing fasilitas.
Kelly: Ing kasus kanthi jarak 15 mikron utawa luwih gedhe, ana minat sing signifikan kanggo nggunakake teknologi wafer-to-wafer pilar tembaga. Saenipun, wafer warata, lan ukuran chip ora gedhe banget, saéngga kanggo reflow kualitas dhuwur kanggo sawetara spasi iki. Nalika iki menehi sawetara tantangan, iku luwih murah tinimbang nindakake teknologi ikatan hibrida tembaga. Nanging, yen syarat presisi 10 mikron utawa luwih murah, kahanan kasebut owah. Perusahaan sing nggunakake teknologi tumpukan chip bakal entuk jarak micron siji digit, kayata 4 utawa 5 mikron, lan ora ana alternatif. Mulane, teknologi sing relevan mesthi bakal berkembang. Nanging, teknologi sing ana uga terus saya apik. Dadi saiki kita fokus ing watesan sing bisa ditindakake pilar tembaga lan apa teknologi iki bakal tahan suwe kanggo para pelanggan kanggo nundha kabeh investasi pangembangan desain lan "kualifikasi" ing teknologi ikatan hibrida tembaga sejati.
Chen: Kita mung bakal nggunakake teknologi sing relevan yen ana panjaluk.
Apa ana akeh pembangunan anyar ing lapangan senyawa ngecor epoxy saiki?
Kelly: Senyawa cetakan wis ngalami owah-owahan sing signifikan. CTE (koefisien ekspansi termal) wis suda banget, dadi luwih disenengi kanggo aplikasi sing relevan saka perspektif tekanan.
Otte: Bali menyang rembugan sadurunge, carane akeh Kripik semikonduktor saiki diprodhuksi karo 1 utawa 2 micron let?
Kelly: A proporsi sing signifikan.
Chen: Mbokmenawa kurang saka 1%.
Otte: Dadi teknologi sing kita rembugan ora mainstream. Ora ana ing tahap riset, amarga perusahaan-perusahaan terkemuka pancen ngetrapake teknologi iki, nanging larang regane lan ngasilake kurang.
Kelly: Iki utamané ditrapake ing komputasi kinerja dhuwur. Saiki, digunakake ora mung ing pusat data nanging uga ing PC dhuwur lan malah sawetara piranti genggam. Senajan piranti iki relatif cilik, padha isih nduweni kinerja dhuwur. Nanging, ing konteks sing luwih jembar saka prosesor lan aplikasi CMOS, proporsi tetep relatif cilik. Kanggo manufaktur chip biasa, ora perlu nggunakake teknologi iki.
Otte: Mulane kaget banget yen teknologi iki mlebu ing industri otomotif. Mobil ora perlu Kripik dadi cilik banget. Bisa tetep ing proses 20 utawa 40 nanometer, amarga biaya saben transistor ing semikonduktor paling murah ing proses iki.
Kelly: Nanging, syarat komputasi kanggo ADAS utawa nyopir otonom padha karo PC AI utawa piranti sing padha. Mula, industri otomotif kudu nandur modal ing teknologi canggih kasebut.
Yen siklus produk limang taun, bisa nggunakake teknologi anyar ngluwihi kauntungan kanggo limang taun liyane?
Kelly: Iku titik banget cukup. Industri otomotif duwe sudut liyane. Coba pengontrol servo sing prasaja utawa piranti analog sing relatif prasaja sing wis ana sajrone 20 taun lan regane murah banget. Padha nggunakake Kripik cilik. Wong ing industri otomotif pengin terus nggunakake produk kasebut. Dheweke mung pengin nandur modal ing piranti komputasi paling dhuwur kanthi chip cilik digital lan bisa uga dipasangake karo chip analog murah, memori lampu kilat, lan chip RF. Kanggo wong-wong mau, model chip cilik ndadekake akeh pangertèn amarga padha bisa nahan akeh murah, stabil, bagean generasi lawas. Dheweke ora pengin ngganti bagean kasebut utawa ora perlu. Banjur, mung kudu nambah chip cilik 5-nanometer utawa 3-nanometer dhuwur-dhuwur kanggo nepaki fungsi bagean ADAS. Nyatane, dheweke nggunakake macem-macem jinis chip cilik ing siji produk. Ora kaya PC lan lapangan komputasi, industri otomotif duwe macem-macem aplikasi.
Chen: Menapa malih, Kripik iki ora kudu diinstal ing jejere engine, supaya kahanan lingkungan relatif luwih apik.
Kelly: Suhu lingkungan ing mobil cukup dhuwur. Mulane, sanajan daya chip ora dhuwur banget, industri otomotif kudu nandur modal sawetara dana ing solusi manajemen termal sing apik lan bisa uga nimbang nggunakake indium TIM (bahan antarmuka termal) amarga kahanan lingkungan banget atos.
Wektu kirim: Apr-28-2025