የኢንዱስትሪ ዜና: የላቀ የማሸጊያ ቴክኖሎጂ አዝማሚያዎች

ሴሚኮንዳክተር እሽግ ከተለምዷዊ 1D PCB ዲዛይኖች ወደ ቆራጭ 3D ድብልቅ ትስስር በዋፈር ደረጃ ተሻሽሏል። ይህ እድገት በነጠላ አሃዝ የማይክሮን ክልል ውስጥ፣ እስከ 1000 ጂቢ/ሰከንድ የመተላለፊያ ይዘት ያለው፣ ከፍተኛ የሃይል ቅልጥፍናን እያስጠበቀ የእርስ በርስ ግንኙነት ክፍተት እንዲኖር ያስችላል። በላቁ ሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች እምብርት ላይ 2.5D ማሸግ (ክፍሎቹ በመካከለኛ ሽፋን ላይ ጎን ለጎን የሚቀመጡበት) እና 3D ማሸጊያ (ይህም በአቀባዊ ንቁ ቺፖችን መደርደርን ያካትታል)። እነዚህ ቴክኖሎጂዎች ለወደፊቱ የኤችፒሲ ስርዓቶች ወሳኝ ናቸው.

2.5D የማሸግ ቴክኖሎጂ የተለያዩ የመሃል ንብርብር ቁሳቁሶችን ያካትታል, እያንዳንዱም የራሱ ጥቅሞች እና ጉዳቶች አሉት. የሲሊኮን (ሲ) መካከለኛ ንብርብሮች፣ ሙሉ በሙሉ ተገብሮ የሲሊኮን ዋይፎችን እና የተተረጎሙ የሲሊኮን ድልድዮችን ጨምሮ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የሽቦ ችሎታዎችን በማቅረብ ይታወቃሉ፣ ይህም ከፍተኛ አፈጻጸም ላለው ኮምፒውተር ተስማሚ ያደርጋቸዋል። ይሁን እንጂ በማሸጊያ ቦታ ላይ በቁሳቁስ እና በማኑፋክቸሪንግ እና በግንባር ቀደምትነት የተገደቡ ናቸው. እነዚህን ጉዳዮች ለማቃለል የአካባቢ ገደቦችን በሚፈታበት ጊዜ ጥሩ ተግባራት ወሳኝ በሆነበት ሲሊኮን ስትራቴጂካዊ በሆነ መንገድ በመጠቀም የአካባቢያዊ የሲሊኮን ድልድዮች አጠቃቀም እየጨመረ ነው።

ኦርጋኒክ መካከለኛ ንብርብሮች, የአየር ማራገቢያ ፕላስቲኮችን በመጠቀም, ከሲሊኮን የበለጠ ወጪ ቆጣቢ አማራጭ ናቸው. ዝቅተኛ የዲኤሌክትሪክ ቋሚነት አላቸው, ይህም በጥቅሉ ውስጥ የ RC መዘግየትን ይቀንሳል. ምንም እንኳን እነዚህ ጥቅሞች ቢኖሩም ፣ የኦርጋኒክ መካከለኛ ንብርብሮች ከፍተኛ አፈፃፀም ባለው የኮምፒዩተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ ያላቸውን ጉዲፈቻ በመገደብ ከሲሊኮን ላይ የተመሠረተ ማሸጊያ ጋር ተመሳሳይ የግንኙነት ባህሪ ቅነሳን ለማግኘት ይታገላሉ ።

የመስታወት መሃከለኛ ንብርብሮች በተለይ ኢንቴል በቅርቡ የጀመረውን በመስታወት ላይ የተመሰረተ የሙከራ ተሸከርካሪ ማሸጊያዎችን ተከትሎ ከፍተኛ ፍላጎት አግኝቷል። ብርጭቆ ብዙ ጥቅሞችን ይሰጣል ለምሳሌ የሚስተካከለው የሙቀት ማስፋፊያ (ሲቲኢ) ፣ ከፍተኛ መጠን ያለው መረጋጋት ፣ ለስላሳ እና ጠፍጣፋ ወለል ፣ እና የፓነል ማምረቻውን የመደገፍ ችሎታ ፣ ይህም ከሲሊኮን ጋር ሊወዳደር የሚችል የመሃል ንብርብሮች የመሃል ንብርብሮች ተስፋ ሰጪ እጩ ያደርገዋል። ነገር ግን፣ ከቴክኒካል ተግዳሮቶች ባሻገር፣ የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮች ዋነኛው መሰናክል ያልበሰለ ሥነ-ምህዳር እና በአሁኑ ወቅት መጠነ ሰፊ የማምረት አቅም ማነስ ነው። ስነ-ምህዳሩ ሲበስል እና የማምረት አቅሞች ሲሻሻሉ በሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ላይ በመስታወት ላይ የተመሰረቱ ቴክኖሎጂዎች ተጨማሪ እድገትን እና ጉዲፈቻን ሊመለከቱ ይችላሉ።

ከ3-ል ማሸግ ቴክኖሎጂ አንፃር፣ Cu-Cu ባምፕ-አልባ ድቅል ትስስር ግንባር ቀደም የፈጠራ ቴክኖሎጂ እየሆነ ነው። ይህ የላቀ ቴክኒክ ዳይኤሌክትሪክ ቁሶችን (እንደ SiO2) ከተከተቱ ብረቶች (Cu) ጋር በማጣመር ቋሚ ግንኙነቶችን ያገኛል። የ Cu-Cu ድብልቅ ትስስር ከ10 ማይክሮን በታች ክፍተቶችን ማሳካት ይችላል፣በተለምዶ በነጠላ-አሃዝ ማይክሮን ክልል ውስጥ፣ይህም ከ40-50 ማይክሮን የሚደርስ የጉብታ ክፍተት ያለው በባህላዊ ማይክሮ-ባምፕ ቴክኖሎጂ ላይ ከፍተኛ መሻሻል ያሳያል። የድብልቅ ትስስር ጥቅሞች የ I/O መጨመር፣ የተሻሻለ የመተላለፊያ ይዘት፣ የተሻሻለ የ 3D ቋሚ ቁልል፣ የተሻለ የሃይል ቅልጥፍና፣ እና የታችኛው መሙላት ባለመኖሩ ምክንያት ጥገኛ ተውሳኮች እና የሙቀት መቋቋምን ያካትታሉ። ይሁን እንጂ ይህ ቴክኖሎጂ ለማምረት ውስብስብ እና ከፍተኛ ወጪዎች አሉት.

2.5D እና 3D ማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች የተለያዩ የማሸጊያ ዘዴዎችን ያካትታሉ። በ 2.5D እሽግ ውስጥ, እንደ መካከለኛ የንብርብሮች ቁሳቁሶች ምርጫ, ከላይ ባለው ስእል እንደሚታየው በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ, ኦርጋኒክ-ተኮር እና ብርጭቆ-ተኮር መካከለኛ ንብርብሮች ሊከፋፈሉ ይችላሉ. በ 3D ማሸጊያ ውስጥ የማይክሮ-ባምፕ ቴክኖሎጂ ልማት የቦታ ስፋትን ለመቀነስ ያለመ ቢሆንም ዛሬ ግን የድብልቅ ትስስር ቴክኖሎጂን (ቀጥታ የ Cu-Cu ግንኙነት ዘዴን በመጠቀም) ባለአንድ አሃዝ ክፍተት መመዘኛዎችን ማሳካት ይቻላል ይህም በመስክ ላይ ከፍተኛ መሻሻል ያሳያል። .

**መታየት ያለባቸው ቁልፍ የቴክኖሎጂ አዝማሚያዎች፡**

1. ** ትላልቅ መካከለኛ የንብርብር ቦታዎች፡** IDTechEx ቀደም ሲል የተነበየው በሲሊኮን መካከለኛ ንብርብሮች አስቸጋሪነት ከ 3x የሬቲክ መጠን ገደብ በላይ በመሆኑ፣ 2.5D የሲሊኮን ድልድይ መፍትሄዎች የHPC ቺፖችን ለማሸግ እንደ ቀዳሚ ምርጫ በቅርቡ የሲሊኮን መካከለኛ ንብርብሮችን ይተካሉ። TSMC የ2.5D ሲልከን መካከለኛ ንብርብሮችን ለNVDIA እና እንደ ጎግል እና አማዞን ላሉ ታዋቂ ኤችፒሲ ገንቢዎች ዋና አቅራቢ ሲሆን ኩባንያው በ3.5x reticle መጠን የአንደኛ ትውልድ CoWoS_L በብዛት መመረቱን አስታውቋል። IDTechEx በሪፖርቱ ዋና ዋና ተጫዋቾችን የሚሸፍን ተጨማሪ እድገቶች ይህ አዝማሚያ እንዲቀጥል ይጠብቃል።

2. **የፓነል ደረጃ ማሸግ፡** በ2024 የታይዋን ዓለም አቀፍ ሴሚኮንዳክተር ኤግዚቢሽን ላይ እንደተገለጸው የፓናል ደረጃ ማሸግ ትልቅ ትኩረት ሆኗል። ይህ የማሸጊያ ዘዴ ትላልቅ መካከለኛ ንብርብሮችን ለመጠቀም ያስችላል እና ብዙ ፓኬጆችን በአንድ ጊዜ በማምረት ወጪን ለመቀነስ ይረዳል። ምንም እንኳን አቅሙ ቢኖረውም እንደ ጦርነቶች አስተዳደር ያሉ ተግዳሮቶች አሁንም ትኩረት ሊሰጣቸው ይገባል ። የእሱ ታዋቂነት እየጨመረ የሚሄደውን ትላልቅ ፣ የበለጠ ወጪ ቆጣቢ የመሃል ንብርብሮች ፍላጎት ያሳያል።

3. **የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮች:** ብርጭቆ ጥሩ ሽቦን ለማግኘት እንደ ጠንካራ እጩ ቁሳቁስ ከሲሊኮን ጋር ሊወዳደር ይችላል ፣ እንደ ማስተካከል CTE እና ከፍተኛ አስተማማኝነት ካሉ ተጨማሪ ጥቅሞች ጋር። የመስታወት መሃከለኛ ንብርብሮች ከፓነል ደረጃ ማሸጊያዎች ጋር ተኳሃኝ ናቸው፣ ይህም ከፍተኛ መጠን ያለው ሽቦን የበለጠ ለማስተዳደር በሚቻል ወጪ ለማቅረብ እድል ይሰጣል ፣ ይህም ለወደፊቱ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች ተስፋ ሰጭ መፍትሄ ያደርገዋል።

4. **HBM Hybrid Bonding:** 3D የመዳብ-መዳብ (Cu-Cu) ድብልቅ ትስስር በቺፕስ መካከል እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የፒች ቋሚ ግንኙነቶችን ለማግኘት ቁልፍ ቴክኖሎጂ ነው። ይህ ቴክኖሎጂ AMD EPYC ለተደራራቢ SRAM እና ሲፒዩዎች እንዲሁም MI300 ተከታታይ ሲፒዩ/ጂፒዩ ብሎኮችን I/O ላይ ለመቆለልን ጨምሮ በተለያዩ ከፍተኛ የአገልጋይ ምርቶች ላይ ጥቅም ላይ ውሏል። ድብልቅ ትስስር ለወደፊቱ የHBM እድገቶች ወሳኝ ሚና ይጫወታል ተብሎ ይጠበቃል፣ በተለይም ከ16-Hi ወይም 20-Hi ንብርብሮች በላይ ለሆኑ የDRAM ቁልል።

5. **በጋራ የታሸጉ ኦፕቲካል መሳሪያዎች (ሲፒኦ):** ከፍተኛ የመረጃ ፍጆታ እና የሃይል ቆጣቢነት ፍላጎት እያደገ በመምጣቱ የኦፕቲካል ትስስር ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል። የተቀናጁ የኦፕቲካል መሳሪያዎች (ሲፒኦ) የአይ/ኦ የመተላለፊያ ይዘትን ለማሳደግ እና የኃይል ፍጆታን ለመቀነስ ቁልፍ መፍትሄ እየሆኑ ነው። ከተለምዷዊ የኤሌትሪክ ስርጭት ጋር ሲነጻጸር፣ የጨረር ግንኙነት ብዙ ጥቅሞችን ይሰጣል፣ እነዚህም በረዥም ርቀት ላይ ዝቅተኛ የሲግናል ቅነሳ፣ የንግግር ንክኪነት መቀነስ እና የመተላለፊያ ይዘትን በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል። እነዚህ ጥቅማጥቅሞች ሲፒኦን ለመረጃ ጠለቅ ያለ ሃይል ቆጣቢ የHPC ስርዓቶች ተስማሚ ምርጫ ያደርጉታል።

**የሚታዩ ቁልፍ ገበያዎች፡**

የ2.5D እና 3D ማሸጊያ ቴክኖሎጂዎችን ልማት የሚያንቀሳቅሰው ዋናው ገበያ ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የኮምፒዩተር (HPC) ዘርፍ መሆኑ አያጠራጥርም። እነዚህ የላቁ የማሸጊያ ዘዴዎች የሞር ህግን ውስንነት ለማሸነፍ፣ ብዙ ትራንዚስተሮችን፣ ማህደረ ትውስታን እና ግንኙነቶችን በአንድ ጥቅል ውስጥ ለማንቃት ወሳኝ ናቸው። የቺፕስ መበስበስ በተለያዩ ተግባራዊ ብሎኮች መካከል ያሉ የአይ/ኦ ብሎኮችን ከብሎኮች መለየት እና ውጤታማነትን የበለጠ ለማሳደግ ያስችላል።

ከፍተኛ አፈጻጸም ካላቸው ኮምፒውቲንግ (HPC) በተጨማሪ ሌሎች ገበያዎችም የተራቀቁ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎችን በመከተል እድገትን እንደሚያገኙ ይጠበቃል። በ 5G እና 6G ዘርፎች እንደ ማሸግ አንቴናዎች እና መቁረጫ ቺፕ መፍትሄዎች ያሉ ፈጠራዎች የወደፊቱን የገመድ አልባ መዳረሻ አውታረ መረብ (RAN) አርክቴክቸር ይቀርፃሉ። እነዚህ ቴክኖሎጂዎች ደህንነትን፣ አስተማማኝነትን፣ ውሱንነት፣ የሃይል እና የሙቀት አስተዳደርን እና ወጪ ቆጣቢነትን በማረጋገጥ ከፍተኛ መጠን ያለው መረጃን ለማስኬድ ሴንሰር ስብስቦችን እና የኮምፒውቲንግ አሃዶችን እንዲዋሃዱ ስለሚደግፉ አውቶማቲክ ተሽከርካሪዎችም ተጠቃሚ ይሆናሉ።

የሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ (ስማርትፎኖች፣ ስማርት ሰዓቶች፣ ኤአር/ቪአር መሳሪያዎች፣ ፒሲዎች እና የስራ ቦታዎችን ጨምሮ) በትናንሽ ቦታዎች ላይ የበለጠ መረጃን በማስኬድ ላይ ያተኩራሉ፣ ምንም እንኳን ለዋጋ ከፍተኛ ትኩረት ተሰጥቶታል። የላቀ ሴሚኮንዳክተር እሽግ በዚህ አዝማሚያ ውስጥ ቁልፍ ሚና ይጫወታል, ምንም እንኳን የማሸጊያ ዘዴዎች በ HPC ውስጥ ጥቅም ላይ ከዋሉት ሊለያዩ ይችላሉ.