Industri cip automotif sedang mengalami perubahan
Baru-baru ini, pasukan kejuruteraan semikonduktor membincangkan cip kecil, ikatan hibrid dan bahan baharu dengan Michael Kelly, Naib Presiden cip kecil Amkor dan penyepaduan FCBGA. Turut mengambil bahagian dalam perbincangan itu ialah penyelidik ASE William Chen, Ketua Pegawai Eksekutif Promex Industries Dick Otte, dan Sander Roosendaal, Pengarah R&D Synopsys Photonics Solutions. Berikut adalah petikan daripada perbincangan ini.
Selama bertahun-tahun, pembangunan cip automotif tidak mengambil kedudukan utama dalam industri. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kenderaan elektrik dan pembangunan sistem infotainment termaju, keadaan ini telah berubah secara mendadak. Apakah isu yang anda perhatikan?
Kelly: ADAS (Sistem Bantuan Pemandu Lanjutan) mewah memerlukan pemproses dengan proses 5-nanometer atau lebih kecil untuk bersaing dalam pasaran. Sebaik sahaja anda memasuki proses 5-nanometer, anda perlu mempertimbangkan kos wafer, yang membawa kepada pertimbangan teliti penyelesaian cip kecil, kerana sukar untuk mengeluarkan cip besar pada proses 5-nanometer. Selain itu, hasil yang rendah, mengakibatkan kos yang sangat tinggi. Apabila berurusan dengan proses 5-nanometer atau lebih maju, pelanggan biasanya mempertimbangkan untuk memilih sebahagian daripada cip 5-nanometer daripada menggunakan keseluruhan cip, sambil meningkatkan pelaburan dalam peringkat pembungkusan. Mereka mungkin berfikir, "Adakah pilihan yang lebih menjimatkan kos untuk mencapai prestasi yang diperlukan dengan cara ini, dan bukannya cuba menyelesaikan semua fungsi dalam cip yang lebih besar?" Jadi, ya, syarikat automotif mewah pastinya memberi perhatian kepada teknologi cip kecil. Syarikat terkemuka dalam industri memantau dengan teliti perkara ini. Berbanding dengan bidang pengkomputeran, industri automotif mungkin ketinggalan 2 hingga 4 tahun dalam penerapan teknologi cip kecil, tetapi trend untuk aplikasinya dalam sektor automotif adalah jelas. Industri automotif mempunyai keperluan kebolehpercayaan yang sangat tinggi, jadi kebolehpercayaan teknologi cip kecil mesti dibuktikan. Walau bagaimanapun, aplikasi berskala besar teknologi cip kecil dalam bidang automotif pastinya sedang dalam perjalanan.
Chen: Saya tidak perasan sebarang halangan yang ketara. Saya rasa ini lebih kepada perlu mempelajari dan memahami keperluan pensijilan yang berkaitan secara mendalam. Ini kembali kepada tahap metrologi. Bagaimanakah kami mengeluarkan pakej yang memenuhi piawaian automotif yang sangat ketat? Tetapi pastinya teknologi yang berkaitan terus berkembang.
Memandangkan banyak isu terma dan kerumitan yang dikaitkan dengan komponen berbilang mati, adakah akan wujud profil ujian tekanan baharu atau jenis ujian yang berbeza? Bolehkah piawaian JEDEC semasa merangkumi sistem bersepadu tersebut?
Chen: Saya percaya kita perlu membangunkan kaedah diagnostik yang lebih komprehensif untuk mengenal pasti punca kegagalan dengan jelas. Kami telah membincangkan menggabungkan metrologi dengan diagnostik, dan kami bertanggungjawab untuk memikirkan cara membina pakej yang lebih mantap, menggunakan bahan dan proses yang lebih berkualiti dan mengesahkannya.
Kelly: Pada masa kini, kami sedang menjalankan kajian kes dengan pelanggan, yang telah mempelajari sesuatu daripada ujian peringkat sistem, terutamanya ujian kesan suhu dalam ujian papan berfungsi, yang tidak diliputi dalam ujian JEDEC. Ujian JEDEC hanyalah ujian isoterma, yang melibatkan "kenaikan suhu, kejatuhan dan peralihan suhu." Walau bagaimanapun, taburan suhu dalam pakej sebenar adalah jauh daripada apa yang berlaku di dunia sebenar. Semakin ramai pelanggan ingin menjalankan ujian peringkat sistem lebih awal kerana mereka memahami situasi ini, walaupun tidak semua orang menyedarinya. Teknologi simulasi juga memainkan peranan di sini. Jika seseorang itu mahir dalam simulasi gabungan terma-mekanikal, menganalisis masalah menjadi lebih mudah kerana mereka tahu aspek apa yang perlu difokuskan semasa ujian. Teknologi ujian dan simulasi peringkat sistem saling melengkapi antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, trend ini masih di peringkat awal.
Adakah terdapat lebih banyak isu terma untuk ditangani pada nod teknologi matang berbanding sebelum ini?
Otte: Ya, tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, isu coplanarity telah menjadi semakin menonjol. Kami melihat 5,000 hingga 10,000 tiang tembaga pada cip, dijarakkan antara 50 mikron dan 127 mikron. Jika anda meneliti data yang berkaitan dengan teliti, anda akan mendapati bahawa meletakkan tiang tembaga ini pada substrat dan menjalankan operasi pematerian pemanasan, penyejukan dan pengaliran semula memerlukan mencapai kira-kira satu bahagian dalam ketepatan kesetaraan seratus ribu. Satu bahagian dalam seratus ribu ketepatan adalah seperti mencari sehelai rumput dalam panjang padang bola sepak. Kami telah membeli beberapa alat Keyence berprestasi tinggi untuk mengukur kerataan cip dan substrat. Sudah tentu, persoalan berikutnya ialah bagaimana untuk mengawal fenomena meledingkan ini semasa kitaran pematerian aliran semula? Ini adalah isu mendesak yang perlu ditangani.
Chen: Saya masih ingat perbincangan tentang Ponte Vecchio, di mana mereka menggunakan pateri suhu rendah untuk pertimbangan pemasangan dan bukannya sebab prestasi.
Memandangkan semua litar berdekatan masih mempunyai isu terma, bagaimanakah fotonik harus disepadukan ke dalam ini?
Roosendaal: Simulasi terma perlu dijalankan untuk semua aspek, dan pengekstrakan frekuensi tinggi juga diperlukan kerana isyarat yang masuk adalah isyarat frekuensi tinggi. Oleh itu, isu seperti padanan impedans dan pembumian yang betul perlu ditangani. Mungkin terdapat kecerunan suhu yang ketara, yang mungkin wujud dalam acuan itu sendiri atau antara apa yang kita panggil mati "E" (mati elektrik) dan mati "P" (mati foton). Saya ingin tahu jika kita perlu menyelidiki lebih mendalam ciri-ciri terma pelekat.
Ini menimbulkan perbincangan tentang bahan ikatan, pemilihannya dan kestabilan dari semasa ke semasa. Terbukti bahawa teknologi ikatan hibrid telah diaplikasikan di dunia nyata, tetapi ia masih belum digunakan untuk pengeluaran besar-besaran. Apakah keadaan semasa teknologi ini?
Kelly: Semua pihak dalam rantaian bekalan memberi perhatian kepada teknologi ikatan hibrid. Pada masa ini, teknologi ini diterajui terutamanya oleh foundries, tetapi syarikat OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) juga sedang mengkaji secara serius aplikasi komersialnya. Komponen ikatan dielektrik hibrid tembaga klasik telah menjalani pengesahan jangka panjang. Jika kebersihan boleh dikawal, proses ini boleh menghasilkan komponen yang sangat mantap. Walau bagaimanapun, ia mempunyai keperluan kebersihan yang sangat tinggi, dan kos peralatan modal adalah sangat tinggi. Kami mengalami percubaan aplikasi awal dalam barisan produk Ryzen AMD, di mana kebanyakan SRAM menggunakan teknologi ikatan hibrid tembaga. Walau bagaimanapun, saya tidak melihat ramai pelanggan lain yang menggunakan teknologi ini. Walaupun ia berada dalam pelan hala tuju teknologi banyak syarikat, nampaknya ia akan mengambil masa beberapa tahun lagi untuk suite peralatan yang berkaitan untuk memenuhi keperluan kebersihan bebas. Jika ia boleh digunakan dalam persekitaran kilang dengan kebersihan yang lebih rendah sedikit daripada fab wafer biasa, dan jika kos yang lebih rendah boleh dicapai, maka mungkin teknologi ini akan mendapat lebih perhatian.
Chen: Menurut statistik saya, sekurang-kurangnya 37 kertas kerja mengenai ikatan hibrid akan dibentangkan pada persidangan ECTC 2024. Ini adalah proses yang memerlukan banyak kepakaran dan melibatkan sejumlah besar operasi halus semasa pemasangan. Jadi teknologi ini pasti akan melihat aplikasi yang meluas. Sudah ada beberapa kes permohonan, tetapi pada masa hadapan, ia akan menjadi lebih berleluasa dalam pelbagai bidang.
Apabila anda menyebut "operasi halus," adakah anda merujuk kepada keperluan untuk pelaburan kewangan yang ketara?
Chen: Sudah tentu, ia termasuk masa dan kepakaran. Melaksanakan operasi ini memerlukan persekitaran yang sangat bersih, yang memerlukan pelaburan kewangan. Ia juga memerlukan peralatan berkaitan, yang juga memerlukan pembiayaan. Jadi ini melibatkan bukan sahaja kos operasi tetapi juga pelaburan dalam kemudahan.
Kelly: Dalam kes dengan jarak 15 mikron atau lebih besar, terdapat minat yang ketara untuk menggunakan teknologi wafer-ke-wafer tiang tembaga. Sebaik-baiknya, wafer adalah rata, dan saiz cip tidak begitu besar, membenarkan pengaliran semula berkualiti tinggi untuk beberapa jarak ini. Walaupun ini memberikan beberapa cabaran, ia jauh lebih murah daripada komit kepada teknologi ikatan hibrid tembaga. Walau bagaimanapun, jika keperluan ketepatan adalah 10 mikron atau lebih rendah, keadaan berubah. Syarikat yang menggunakan teknologi susun cip akan mencapai jarak mikron satu digit, seperti 4 atau 5 mikron, dan tiada alternatif. Oleh itu, teknologi yang berkaitan pasti akan berkembang. Walau bagaimanapun, teknologi sedia ada juga terus bertambah baik. Jadi sekarang kami menumpukan pada had yang boleh dilanjutkan oleh tiang tembaga dan sama ada teknologi ini akan bertahan cukup lama untuk pelanggan menangguhkan semua reka bentuk dan pelaburan pembangunan "kelayakan" dalam teknologi ikatan hibrid tembaga sebenar.
Chen: Kami hanya akan mengguna pakai teknologi yang relevan apabila terdapat permintaan.
Adakah terdapat banyak perkembangan baru dalam bidang kompaun pengacuan epoksi pada masa ini?
Kelly: Sebatian acuan telah mengalami perubahan ketara. CTE (pekali pengembangan terma) mereka telah dikurangkan dengan banyak, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi yang berkaitan dari perspektif tekanan.
Otte: Berbalik kepada perbincangan kami sebelum ini, berapa banyak cip semikonduktor yang dihasilkan pada masa ini dengan jarak 1 atau 2 mikron?
Kelly: Satu bahagian yang ketara.
Chen: Mungkin kurang daripada 1%.
Otte: Jadi teknologi yang kita bincangkan bukan arus perdana. Ia bukan dalam fasa penyelidikan, kerana syarikat terkemuka sememangnya menggunakan teknologi ini, tetapi ia mahal dan mempunyai hasil yang rendah.
Kelly: Ini digunakan terutamanya dalam pengkomputeran berprestasi tinggi. Pada masa kini, ia digunakan bukan sahaja di pusat data tetapi juga dalam PC mewah dan juga beberapa peranti pegang tangan. Walaupun peranti ini agak kecil, ia masih mempunyai prestasi tinggi. Walau bagaimanapun, dalam konteks pemproses dan aplikasi CMOS yang lebih luas, perkadarannya masih agak kecil. Bagi pengeluar cip biasa, tidak perlu menggunakan teknologi ini.
Otte: Itulah sebabnya mengejutkan melihat teknologi ini memasuki industri automotif. Kereta tidak memerlukan cip terlalu kecil. Mereka boleh kekal pada proses 20 atau 40 nanometer, kerana kos setiap transistor dalam semikonduktor adalah paling rendah pada proses ini.
Kelly: Walau bagaimanapun, keperluan pengiraan untuk ADAS atau pemanduan autonomi adalah sama dengan keperluan untuk PC AI atau peranti serupa. Oleh itu, industri automotif perlu melabur dalam teknologi termaju ini.
Jika kitaran produk adalah lima tahun, bolehkah menerima pakai teknologi baharu memanjangkan kelebihan untuk lima tahun lagi?
Kelly: Itu satu perkara yang sangat munasabah. Industri automotif mempunyai sudut lain. Pertimbangkan pengawal servo ringkas atau peranti analog yang agak ringkas yang telah wujud selama 20 tahun dan kos yang sangat rendah. Mereka menggunakan kerepek kecil. Orang dalam industri automotif mahu terus menggunakan produk ini. Mereka hanya mahu melabur dalam peranti pengkomputeran yang sangat tinggi dengan cip kecil digital dan mungkin memasangkannya dengan cip analog kos rendah, memori kilat dan cip RF. Bagi mereka, model cip kecil sangat masuk akal kerana mereka boleh mengekalkan banyak kos rendah, stabil, alat ganti generasi lama. Mereka tidak mahu menukar bahagian ini dan tidak perlu. Kemudian, mereka hanya perlu menambah cip kecil 5-nanometer atau 3-nanometer mewah untuk memenuhi fungsi bahagian ADAS. Malah, mereka menggunakan pelbagai jenis kerepek kecil dalam satu produk. Tidak seperti bidang PC dan pengkomputeran, industri automotif mempunyai rangkaian aplikasi yang lebih pelbagai.
Chen: Lebih-lebih lagi, cip ini tidak perlu dipasang di sebelah enjin, jadi keadaan persekitaran agak lebih baik.
Kelly: Suhu persekitaran dalam kereta agak tinggi. Oleh itu, walaupun kuasa cip tidak begitu tinggi, industri automotif mesti melaburkan beberapa dana dalam penyelesaian pengurusan terma yang baik dan mungkin mempertimbangkan untuk menggunakan indium TIM (bahan antara muka terma) kerana keadaan persekitaran sangat teruk.
Masa siaran: Apr-28-2025