Ang industriya sa automotive chip nag-agi sa mga pagbag-o
Bag-ohay lang, ang semiconductor engineering team naghisgot sa gagmay nga chips, hybrid bonding, ug bag-ong mga materyales uban ni Michael Kelly, Bise Presidente sa Amkor's small chip ug FCBGA integration. Nag-apil usab sa diskusyon mao ang tigdukiduki sa ASE nga si William Chen, CEO sa Promex Industries nga si Dick Otte, ug Sander Roosendaal, Direktor sa R&D sa Synopsys Photonics Solutions. Sa ubos mao ang mga kinutlo gikan niini nga diskusyon.
Sulod sa daghang mga tuig, ang pag-uswag sa mga automotive chips wala mag-una nga posisyon sa industriya. Bisan pa, sa pag-uswag sa mga de-koryenteng salakyanan ug pag-uswag sa mga advanced nga sistema sa infotainment, kini nga kahimtang nabag-o pag-ayo. Unsa nga mga isyu ang imong namatikdan?
Kelly: Ang High-end ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) nagkinahanglan sa mga processor nga adunay 5-nanometer nga proseso o mas gamay aron mahimong kompetisyon sa merkado. Sa higayon nga mosulod ka sa proseso sa 5-nanometer, kinahanglan nimong tagdon ang mga gasto sa wafer, nga mosangpot sa maampingong pagkonsiderar sa gagmay nga mga solusyon sa chip, tungod kay lisud ang paghimo og dagkong mga chips sa proseso sa 5-nanometer. Dugang pa, ubos ang ani, nga miresulta sa hilabihan ka taas nga gasto. Kung nag-atubang sa 5-nanometer o mas abante nga mga proseso, ang mga kostumer kasagarang maghunahuna sa pagpili sa usa ka bahin sa 5-nanometer chip kaysa gamiton ang tibuuk nga chip, samtang nagdugang pamuhunan sa yugto sa pagputos. Mahimong maghunahuna sila, "Kini ba usa ka labi ka gasto nga kapilian aron makab-ot ang gikinahanglan nga pasundayag niining paagiha, kaysa pagsulay sa pagkompleto sa tanan nga mga gimbuhaton sa usa ka mas dako nga chip?" Busa, oo, ang mga high-end nga mga kompanya sa automotive siguradong nagtagad sa gamay nga teknolohiya sa chip. Ang mga nanguna nga kompanya sa industriya hugot nga nagbantay niini. Kung itandi sa natad sa pag-compute, ang industriya sa automotive lagmit 2 hangtod 4 ka tuig sa ulahi sa aplikasyon sa gamay nga teknolohiya sa chip, apan ang uso alang sa aplikasyon niini sa sektor sa automotive klaro. Ang industriya sa automotive adunay labi ka taas nga mga kinahanglanon sa pagkakasaligan, busa ang pagkakasaligan sa gamay nga teknolohiya sa chip kinahanglan mapamatud-an. Bisan pa, ang dako nga aplikasyon sa gamay nga teknolohiya sa chip sa natad sa automotive sigurado nga naa sa dalan.
Chen: Wala koy namatikdan nga mahinungdanong mga babag. Sa akong hunahuna kini labaw pa mahitungod sa panginahanglan nga makakat-on ug makasabut sa may kalabutan nga mga kinahanglanon sa sertipikasyon sa giladmon. Mibalik kini sa lebel sa metrology. Giunsa namo paghimo ang mga pakete nga nakab-ot ang labi ka higpit nga mga sumbanan sa automotive? Apan sigurado nga ang may kalabutan nga teknolohiya padayon nga nag-uswag.
Tungod sa daghang mga isyu sa thermal ug pagkakomplikado nga may kalabotan sa mga sangkap nga multi-die, aduna bay bag-ong mga profile sa pagsulay sa stress o lainlaing mga klase sa pagsulay? Masakop ba sa kasamtangang mga sumbanan sa JEDEC ang maong mga integrated system?
Chen: Nagtuo ko nga kinahanglan namong maghimo ug mas komprehensibo nga mga pamaagi sa pagdayagnos aron klaro nga mailhan ang gigikanan sa mga kapakyasan. Gihisgutan namon ang paghiusa sa metrology sa mga diagnostic, ug kami adunay responsibilidad nga mahibal-an kung giunsa paghimo ang labi ka lig-on nga mga pakete, paggamit sa mas taas nga kalidad nga mga materyales ug proseso, ug pag-validate kini.
Kelly: Karong panahona, nagpahigayon kami og mga case study sa mga kustomer, kinsa nakakat-on og usa ka butang gikan sa sistema-level testing, ilabi na ang temperature impact testing sa functional board tests, nga wala masakop sa JEDEC testing. Ang pagsulay sa JEDEC kay isothermal lang nga pagsulay, nga naglambigit sa "pagtaas sa temperatura, pagkahulog, ug pagbalhin sa temperatura." Bisan pa, ang pag-apod-apod sa temperatura sa aktwal nga mga pakete layo sa kung unsa ang nahitabo sa tinuud nga kalibutan. Nagkadaghan ang mga kostumer nga gusto nga magpahigayon sa pagsulay sa lebel sa sistema sa sayo tungod kay nahibal-an nila kini nga kahimtang, bisan kung dili tanan nahibal-an kini. Ang teknolohiya sa simulation adunay papel usab dinhi. Kung ang usa hanas sa thermal-mechanical combination simulation, ang pag-analisar sa mga problema mahimong mas sayon tungod kay nahibal-an nila kung unsa nga mga aspeto ang ipunting sa panahon sa pagsulay. Ang lebel sa sistema sa pagsulay ug teknolohiya sa simulation nagsangkap sa usag usa. Bisan pa, kini nga uso anaa pa sa sayong mga yugto.
Adunay ba daghang mga isyu sa thermal nga matubag sa mga hamtong nga node sa teknolohiya kaysa kaniadto?
Otte: Oo, apan sa miaging duha ka tuig, ang mga isyu sa coplanarity nahimong mas prominente. Nakita namon ang 5,000 hangtod 10,000 nga mga haligi nga tumbaga sa usa ka chip, nga gilay-on tali sa 50 microns ug 127 microns ang gilay-on. Kung imong susihon pag-ayo ang may kalabutan nga datos, imong mahibal-an nga ang pagbutang niini nga mga haligi nga tumbaga sa substrate ug paghimo sa pagpainit, pagpabugnaw, ug pag-reflow sa pagsolder nga mga operasyon nanginahanglan nga makab-ot ang usa ka bahin sa usa ka gatos ka libo nga katukma sa coplanarity. Ang usa ka bahin sa usa ka gatos ka libo nga katukma sama sa pagpangita sa usa ka dahon sa balili sulod sa gitas-on sa usa ka football field. Nagpalit kami pipila ka mga himan nga Keyence nga adunay taas nga pasundayag aron masukod ang katag sa chip ug substrate. Siyempre, ang mosunod nga pangutana mao kung giunsa pagkontrolar kini nga warping phenomenon sa panahon sa reflow soldering cycle? Kini usa ka dinalian nga isyu nga kinahanglan sulbaron.
Chen: Nahinumdom ko sa mga diskusyon bahin sa Ponte Vecchio, diin gigamit nila ang ubos nga temperatura nga solder alang sa mga konsiderasyon sa asembliya kaysa mga hinungdan sa pasundayag.
Gihatag nga ang tanan nga mga sirkito sa duol adunay mga isyu sa thermal, unsaon pag-apil ang mga photonic niini?
Roosendaal: Ang thermal simulation kinahanglan nga ipahigayon alang sa tanan nga mga aspeto, ug ang high-frequency extraction gikinahanglan usab tungod kay ang mga signal nga mosulod kay high-frequency signal. Busa, ang mga isyu sama sa impedance matching ug hustong grounding kinahanglang sulbaron. Mahimong adunay mahinungdanong mga gradient sa temperatura, nga mahimong anaa sa sulod mismo sa die o tali sa gitawag nato nga "E" die (electrical die) ug ang "P" die (photon die). Nakurat ko kung kinahanglan ba naton nga tun-an pag-ayo ang mga thermal nga kinaiya sa mga adhesive.
Nagpataas kini sa mga diskusyon bahin sa mga materyales sa pagbugkos, pagpili niini, ug kalig-on sa paglabay sa panahon. Dayag nga ang teknolohiya sa hybrid bonding gigamit sa tinuod nga kalibutan, apan wala pa kini gigamit alang sa mass production. Unsa ang kahimtang karon sa kini nga teknolohiya?
Kelly: Ang tanan nga mga partido sa kadena sa suplay naghatag pagtagad sa teknolohiya sa hybrid bonding. Sa pagkakaron, kini nga teknolohiya kasagarang gipangunahan sa mga foundry, apan ang mga kompanya sa OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) seryoso usab nga nagtuon sa mga komersyal nga aplikasyon niini. Ang klasiko nga copper hybrid nga dielectric bonding nga mga sangkap nakaagi sa dugay nga pag-validate. Kung makontrolar ang kalimpyo, kini nga proseso makapatunghag lig-on kaayo nga mga sangkap. Bisan pa, kini adunay labi ka taas nga mga kinahanglanon sa kalimpyo, ug ang gasto sa kagamitan sa kapital taas kaayo. Nasinati namo ang sayo nga mga pagsulay sa paggamit sa AMD's Ryzen nga produkto nga linya, diin kadaghanan sa SRAM migamit ug copper hybrid bonding technology. Bisan pa, wala ako nakakita sa daghang ubang mga kostumer nga nag-aplay niini nga teknolohiya. Bisan kung naa kini sa mga roadmap sa teknolohiya sa daghang mga kompanya, ingon og molungtad pa og pipila ka tuig alang sa mga may kalabutan nga mga suite sa kagamitan aron matubag ang mga kinahanglanon sa kalimpyo. Kung kini magamit sa usa ka palibot sa pabrika nga adunay gamay nga ubos nga kalimpyo kaysa usa ka tipikal nga wafer fab, ug kung ang mas mubu nga gasto mahimo’g makab-ot, nan tingali kini nga teknolohiya makadawat dugang nga atensyon.
Chen: Sumala sa akong estadistika, labing menos 37 ka mga papel sa hybrid bonding ang ipresentar sa 2024 ECTC conference. Kini usa ka proseso nga nanginahanglan daghang kahanas ug nag-apil sa daghang kantidad sa maayong mga operasyon sa panahon sa asembliya. Busa kini nga teknolohiya siguradong makakita sa kaylap nga aplikasyon. Adunay na pipila ka mga kaso sa aplikasyon, apan sa umaabot, kini mahimong mas kaylap sa lainlaing mga natad.
Kung imong gihisgutan ang "maayong mga operasyon," gipasabut ba nimo ang panginahanglan alang sa hinungdanon nga pagpamuhunan sa pinansyal?
Chen: Siyempre, kini naglakip sa panahon ug kahanas. Ang paghimo niini nga operasyon nanginahanglan usa ka limpyo kaayo nga palibot, nga nanginahanglan pamuhunan sa pinansyal. Nanginahanglan usab kini nga may kalabotan nga kagamitan, nga parehas nga nanginahanglan pondo. Mao nga naglangkit kini dili lamang sa mga gasto sa operasyon apan usab pagpamuhunan sa mga pasilidad.
Kelly: Sa mga kaso nga adunay gilay-on nga 15 microns o mas dako, adunay dakong interes sa paggamit sa copper pillar wafer-to-wafer nga teknolohiya. Sa tinuud, ang mga wafer patag, ug ang mga gidak-on sa chip dili kaayo dako, nga nagtugot alang sa taas nga kalidad nga reflow alang sa pipila niini nga mga gilay-on. Samtang nagpresentar kini og pipila ka mga hagit, kini labi ka gamay nga gasto kaysa sa pagtugyan sa teknolohiya sa pagbugkos nga tumbaga hybrid. Bisan pa, kung ang gikinahanglan nga katukma mao ang 10 microns o mas ubos, ang sitwasyon mausab. Ang mga kompanya nga naggamit og chip stacking technology makab-ot ang single-digit micron spacings, sama sa 4 o 5 microns, ug walay alternatibo. Busa, ang may kalabutan nga teknolohiya dili kalikayan nga molambo. Bisan pa, ang kasamtangan nga mga teknolohiya padayon usab nga nag-uswag. Mao nga karon nagpunting kami sa mga limitasyon kung diin ang mga haligi nga tumbaga mahimong mapalawig ug kung kini nga teknolohiya molungtad ba nga igo alang sa mga kostumer nga malangan ang tanan nga disenyo ug "kwalipikasyon" nga mga pamuhunan sa pag-uswag sa tinuod nga teknolohiya sa pagbugkos nga tumbaga hybrid.
Chen: Mosagop lang kami sa mga may kalabutan nga teknolohiya kung adunay panginahanglan.
Adunay ba daghang mga bag-ong kalamboan sa epoxy molding compound field karon?
Kelly: Ang mga compound sa paghulma nakaagi ug dagkong mga kausaban. Ang ilang CTE (coefficient of thermal expansion) gipakunhod pag-ayo, nga naghimo kanila nga mas paborable alang sa may kalabutan nga mga aplikasyon gikan sa presyur nga panglantaw.
Otte: Pagbalik sa among miaging diskusyon, pila ka mga semiconductor chip ang karon gihimo nga adunay 1 o 2 micron nga gilay-on?
Kelly: Usa ka hinungdanon nga bahin.
Chen: Tingali ubos sa 1%.
Otte: Busa ang teknolohiya nga atong gihisgutan dili mainstream. Wala kini sa yugto sa panukiduki, tungod kay ang nanguna nga mga kompanya nag-aplay sa kini nga teknolohiya, apan kini mahal ug adunay gamay nga ani.
Kelly: Kini kasagarang gigamit sa high-performance computing. Karong panahona, gigamit kini dili lamang sa mga sentro sa datos kondili sa mga high-end nga PC ug bisan sa pipila ka mga handheld device. Bisan kung kini nga mga aparato medyo gamay, kini adunay taas nga pasundayag. Bisan pa, sa mas lapad nga konteksto sa mga processor ug mga aplikasyon sa CMOS, ang proporsyon niini nagpabilin nga gamay. Alang sa ordinaryong mga tiggama sa chip, dili kinahanglan nga gamiton kini nga teknolohiya.
Otte: Mao nga katingad-an nga makita kini nga teknolohiya nga mosulod sa industriya sa awto. Ang mga sakyanan wala magkinahanglan og mga chip nga hilabihan ka gamay. Mahimo silang magpabilin sa 20 o 40 nanometer nga mga proseso, tungod kay ang gasto sa matag transistor sa semiconductors mao ang pinakaubos niini nga proseso.
Kelly: Bisan pa, ang mga kinahanglanon sa pagkalkula alang sa ADAS o awtonomous nga pagmaneho parehas sa alang sa mga AI PC o parehas nga mga aparato. Busa, ang industriya sa automotiko kinahanglan nga mamuhunan sa kini nga mga teknolohiya sa pagputol.
Kung ang siklo sa produkto lima ka tuig, mahimo ba nga ang pagsagop sa mga bag-ong teknolohiya molugway sa bentaha sa laing lima ka tuig?
Kelly: Makataronganon kaayo kana nga punto. Ang industriya sa automotive adunay laing anggulo. Hunahunaa ang yano nga servo controllers o medyo yano nga analog nga mga aparato nga naglungtad na sa 20 ka tuig ug ubos kaayo ang gasto. Gigamit nila ang gagmay nga mga chips. Gusto sa mga tawo sa industriya sa automotive nga magpadayon sa paggamit niini nga mga produkto. Gusto lang nila nga mamuhunan sa mga high-end nga mga aparato sa kompyuter nga adunay mga digital nga gagmay nga chips ug posible nga ipares kini sa mga barato nga analog chips, flash memory, ug RF chips. Alang kanila, ang gamay nga modelo sa chip adunay daghang kahulugan tungod kay mahimo nila nga mapadayon ang daghang mga barato, lig-on, mas tigulang nga mga bahin sa henerasyon. Dili nila gusto nga usbon kini nga mga bahin ni kinahanglan. Unya, kinahanglan lang nila nga magdugang usa ka high-end nga 5-nanometer o 3-nanometer nga gamay nga chip aron matuman ang mga gimbuhaton sa bahin sa ADAS. Sa tinuud, nag-aplay sila sa lainlaing mga lahi sa gagmay nga mga chips sa usa ka produkto. Dili sama sa PC ug computing fields, ang automotive industry adunay mas lain-laing mga aplikasyon.
Chen: Dugang pa, kini nga mga chips dili kinahanglan nga i-install sunod sa makina, mao nga ang mga kahimtang sa kalikopan medyo mas maayo.
Kelly: Ang temperatura sa palibot sa mga sakyanan taas kaayo. Busa, bisan kung ang gahum sa chip dili labi ka taas, ang industriya sa automotive kinahanglan nga mamuhunan sa pipila ka mga pondo sa maayo nga mga solusyon sa pagdumala sa thermal ug mahimo pa nga ikonsiderar ang paggamit sa indium TIM (thermal interface nga mga materyales) tungod kay ang mga kahimtang sa kalikopan grabe kaayo.
Oras sa pag-post: Abr-28-2025