የኢንዱስትሪ ዜና፡ የላቀ የማሸጊያ ቴክኖሎጂ አዝማሚያዎች

ሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ከባህላዊ 1D PCB ዲዛይኖች ወደ ዘመናዊ የ3D ድብልቅ ትስስር በዋፈር ደረጃ ተሻሽሏል። ይህ እድገት ከፍተኛ የኃይል ቆጣቢነትን በመጠበቅ በአንድ አሃዝ ማይክሮን ክልል ውስጥ ያለውን ክፍተት ለማገናኘት ያስችላል፣ እስከ 1000 GB/s የሚደርስ የመተላለፊያ ይዘት አለው። የላቁ ሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች እምብርት 2.5D ማሸጊያ (ክፍሎቹ በመካከለኛ ንብርብር ላይ ጎን ለጎን የሚቀመጡበት) እና 3D ማሸጊያ (ይህም ንቁ ቺፖችን በአቀባዊ መደርደርን ያካትታል) ናቸው። እነዚህ ቴክኖሎጂዎች ለHPC ስርዓቶች የወደፊት ጊዜ ወሳኝ ናቸው።

የ2.5D የማሸጊያ ቴክኖሎጂ የተለያዩ የመካከለኛ ንብርብር ቁሳቁሶችን ያካትታል፣ እያንዳንዳቸውም የራሳቸው ጥቅሞች እና ጉዳቶች አሏቸው። ሙሉ በሙሉ ተገብሮ የሲሊኮን ዋፈር እና አካባቢያዊ የሲሊኮን ድልድዮችን ጨምሮ የሲሊኮን (ሲ) መካከለኛ ንብርብሮች እጅግ በጣም ጥሩ የሽቦ ችሎታዎችን በማቅረብ ይታወቃሉ፣ ይህም ለከፍተኛ አፈጻጸም ኮምፒውቲንግ ተስማሚ ያደርጋቸዋል። ሆኖም ግን፣ በቁሳቁሶች እና በማኑፋክቸሪንግ ረገድ ውድ ናቸው እና በማሸጊያ ቦታ ላይ ገደቦች ያጋጥሟቸዋል። እነዚህን ችግሮች ለማቃለል፣ የአካባቢ ሲሊኮን ድልድዮችን መጠቀም እየጨመረ ነው፣ የአካባቢ ገደቦችን በሚፈታተንበት ጊዜ ጥቃቅን ተግባራት ወሳኝ በሆነበት ሲሊኮን ስትራቴጂካዊ በሆነ መንገድ ይጠቀማል።

ኦርጋኒክ መካከለኛ ንብርብሮች፣ በአየር ማራገቢያ የተቀረጹ ፕላስቲኮችን የሚጠቀሙ፣ ከሲሊኮን የበለጠ ወጪ ቆጣቢ አማራጭ ናቸው። ዝቅተኛ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ አላቸው፣ ይህም በጥቅሉ ውስጥ ያለውን የRC መዘግየት ይቀንሳል። እነዚህ ጥቅሞች ቢኖሩም፣ ኦርጋኒክ መካከለኛ ንብርብሮች እንደ ሲሊኮን ላይ የተመሠረተ ማሸጊያ ተመሳሳይ የግንኙነት ባህሪ ቅነሳ ደረጃ ለማግኘት ይቸገራሉ፣ ይህም በከፍተኛ አፈጻጸም ባላቸው የኮምፒውተር አፕሊኬሽኖች ውስጥ ተቀባይነት ይገድባል።

የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮች በተለይም ኢንቴል በቅርቡ በመስታወት ላይ የተመሠረተ የሙከራ ተሽከርካሪ ማሸጊያ ከጀመረ በኋላ ከፍተኛ ትኩረት አግኝተዋል። መስታወት እንደ ተለዋዋጭ የሙቀት መስፋፋት (CTE)፣ ከፍተኛ ልኬት ያለው መረጋጋት፣ ለስላሳ እና ጠፍጣፋ ገጽታዎች እና የፓነል ማምረቻን የመደገፍ ችሎታ ያሉ በርካታ ጥቅሞችን ይሰጣል፣ ይህም ከሲሊኮን ጋር የሚመሳሰሉ የሽቦ አቅም ላላቸው መካከለኛ ንብርብሮች ተስፋ ሰጪ እጩ ያደርገዋል። ሆኖም፣ ከቴክኒካል ተግዳሮቶች በተጨማሪ የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮች ዋነኛው ችግር ያልበሰለ ሥነ-ምህዳር እና የአሁኑ ትልቅ የምርት አቅም እጥረት ነው። ሥነ-ምህዳሩ እያደገ ሲሄድ እና የምርት አቅሞች እየተሻሻሉ ሲሄዱ፣ በሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ውስጥ በመስታወት ላይ የተመሰረቱ ቴክኖሎጂዎች ተጨማሪ እድገት እና ተቀባይነት ሊያዩ ይችላሉ።

በ3-ልኬት ማሸጊያ ቴክኖሎጂ ረገድ፣ የCu-Cu ባምፕ-አልባ ሃይብሪድ ትስስር ግንባር ቀደም የፈጠራ ቴክኖሎጂ እየሆነ መጥቷል። ይህ የላቀ ዘዴ ዳይኤሌክትሪክ ቁሳቁሶችን (እንደ SiO2 ያሉ) ከተከተቱ ብረቶች (Cu) ጋር በማጣመር ቋሚ ግንኙነቶችን ያስገኛል። የCu-Cu ሃይብሪድ ትስስር ከ10 ማይክሮን በታች ክፍተቶችን ሊያገኝ ይችላል፣ በተለይም በነጠላ አሃዝ ማይክሮን ክልል ውስጥ፣ ከባህላዊ ማይክሮ-ባምፕ ቴክኖሎጂ ጋር ሲነጻጸር ጉልህ መሻሻልን ይወክላል፣ ይህም ከ40-50 ማይክሮን የሚጠጋ የቡም ክፍተት አለው። የሃይብሪድ ትስስር ጥቅሞች የI/O መጨመር፣ የተሻሻለ የመተላለፊያ ይዘት፣ የተሻሻለ የ3-ል አቀባዊ መደራረብ፣ የተሻለ የኃይል ቅልጥፍና እና የታችኛው ሙሌት ባለመኖሩ ምክንያት የሚቀንስ የጥገኛ ተፅእኖዎች እና የሙቀት መቋቋምን ያካትታሉ። ሆኖም፣ ይህ ቴክኖሎጂ ለማምረት ውስብስብ ነው እና ከፍተኛ ወጪዎች አሉት።

2.5D እና 3D የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች የተለያዩ የማሸጊያ ዘዴዎችን ያካትታሉ። በ2.5D ማሸጊያ ውስጥ፣ እንደ መካከለኛ ንብርብር ቁሳቁሶች ምርጫ፣ ከላይ ባለው ምስል እንደሚታየው በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ፣ ኦርጋኒክ ላይ የተመሰረቱ እና በመስታወት ላይ የተመሰረቱ መካከለኛ ንብርብሮች ሊመደቡ ይችላሉ። በ3D ማሸጊያ ውስጥ፣ የማይክሮ-ባምፕ ቴክኖሎጂ ልማት የቦታ ልኬቶችን ለመቀነስ ያለመ ነው፣ ነገር ግን ዛሬ፣ የተቀላቀለ ትስስር ቴክኖሎጂን (ቀጥተኛ የCu-Cu የግንኙነት ዘዴን) በመቀበል፣ ባለ አንድ አሃዝ የቦታ ክፍተቶች ልኬቶች ሊሳኩ ይችላሉ፣ ይህም በዘርፉ ውስጥ ጉልህ የሆነ እድገትን ያሳያል።

**ሊታዩ የሚገባቸው ቁልፍ የቴክኖሎጂ አዝማሚያዎች፡**

1. **ትላልቅ የአማካይ ንብርብር ቦታዎች፡** IDTechEx ቀደም ሲል የሲሊኮን መካከለኛ ንብርብሮች ከ3x የሬቲክል መጠን ገደብ በላይ በመሆናቸው ምክንያት፣ 2.5D የሲሊኮን ድልድይ መፍትሄዎች የሲሊኮን መካከለኛ ንብርብሮችን በቅርቡ እንደ HPC ቺፖችን ለማሸግ እንደ ዋና ምርጫ እንደሚተኩ ተንብዮ ነበር። TSMC ለNVIDIA እና እንደ ጎግል እና አማዞን ላሉ ሌሎች ታዋቂ የHPC ገንቢዎች የ2.5D የሲሊኮን መካከለኛ ንብርብሮች ዋና አቅራቢ ሲሆን ኩባንያው በቅርቡ የመጀመሪያውን ትውልድ CoWoS_L በ3.5x የሬቲክል መጠን በብዛት ማምረት አስታውቋል። IDTechEx ይህ አዝማሚያ እንደሚቀጥል ይጠብቃል፣ በሪፖርቱ ውስጥ ዋና ዋና ተጫዋቾችን የሚሸፍኑ ተጨማሪ እድገቶች ተብራርተዋል።

2. **የፓነል ደረጃ ማሸጊያ፡** በ2024 የታይዋን ዓለም አቀፍ ሴሚኮንዳክተር ኤግዚቢሽን ላይ እንደተገለጸው የፓነል ደረጃ ማሸጊያ ጉልህ ትኩረት ሆኗል። ይህ የማሸጊያ ዘዴ ትላልቅ መካከለኛ ንብርብሮችን ለመጠቀም ያስችላል እና በተመሳሳይ ጊዜ ተጨማሪ ፓኬጆችን በማምረት ወጪዎችን ለመቀነስ ይረዳል። እምቅ አቅሙ ቢኖርም፣ እንደ የዋርፔጅ አስተዳደር ያሉ ተግዳሮቶች አሁንም መፍትሄ ማግኘት አለባቸው። እየጨመረ የመጣው ታዋቂነት ለትላልቅ እና ወጪ ቆጣቢ መካከለኛ ንብርብሮች እየጨመረ የመጣውን ፍላጎት ያንፀባርቃል።

3. **የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮች፡** ብርጭቆ እንደ ሲሊኮን ተመሳሳይ የሆነ ጥሩ ሽቦ ለማግኘት ጠንካራ እጩ ቁሳቁስ ሆኖ ብቅ ብሏል፣ እንደ ሊስተካከል የሚችል CTE እና ከፍተኛ አስተማማኝነት ያሉ ተጨማሪ ጥቅሞች አሉት። የመስታወት መካከለኛ ንብርብሮችም ከፓነል ደረጃ ማሸጊያ ጋር ተኳሃኝ ናቸው፣ ይህም ከፍተኛ ጥግግት ያለው ሽቦን በቀላሉ ለማስተዳደር በሚያስችል ወጪ የመጠቀም እድልን ይሰጣል፣ ይህም ለወደፊቱ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎች ተስፋ ሰጪ መፍትሄ ያደርገዋል።

4. **HBM Hybrid Bonding:** ባለ 3-ልኬት የመዳብ-መዳብ (Cu-Cu) hybrid bonding በቺፖች መካከል እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የፒክ አቀባዊ ትስስር ለማግኘት ቁልፍ ቴክኖሎጂ ነው። ይህ ቴክኖሎጂ በተለያዩ ከፍተኛ ደረጃ ባላቸው የሰርቨር ምርቶች ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል፣ ይህም ለተደራረቡ SRAM እና ሲፒዩዎች AMD EPYCን እንዲሁም በI/O ዳይስ ላይ የሲፒዩ/ጂፒዩ ብሎኮችን ለመደርደር MI300 ተከታታይን ያካትታል። ሃይብሪድ ቦንዲንግ በወደፊት የHBM እድገቶች ላይ ወሳኝ ሚና እንደሚጫወት ይጠበቃል፣ በተለይም ከ16-Hi ወይም 20-Hi ንብርብሮች በላይ ለሆኑ የDRAM ቁልሎች።

5. **በጋራ የታሸጉ የኦፕቲካል መሳሪያዎች (CPO):** ከፍተኛ የውሂብ ፍሰት እና የኃይል ቅልጥፍና ፍላጎት እየጨመረ በመምጣቱ የኦፕቲካል ኢንተርኮንትሬሽን ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል። በጋራ የታሸጉ የኦፕቲካል መሳሪያዎች (CPO) የI/O ባንድዊድዝ ለማሻሻል እና የኃይል ፍጆታን ለመቀነስ ቁልፍ መፍትሄ እየሆኑ ነው። ከባህላዊ የኤሌክትሪክ ማስተላለፊያ ጋር ሲነጻጸር የኦፕቲካል ግንኙነት በርካታ ጥቅሞችን ይሰጣል፣ ከእነዚህም መካከል በረጅም ርቀት ላይ ዝቅተኛ የሲግናል መቀነስ፣ የመስቀለኛ መንገድ ስሜታዊነት መቀነስ እና የመተላለፊያ ይዘት በከፍተኛ ሁኔታ መጨመር ይገኙበታል። እነዚህ ጥቅሞች CPO ለመረጃ ከፍተኛ እና ኃይል ቆጣቢ የHPC ስርዓቶች ተስማሚ ምርጫ ያደርጉታል።

**ሊታዩ የሚገባቸው ቁልፍ ገበያዎች፡**

የ2.5D እና የ3D ማሸጊያ ቴክኖሎጂዎችን እድገት የሚያንቀሳቅሰው ዋናው ገበያ ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የኮምፒውተር ቴክኖሎጂ (HPC) ዘርፍ መሆኑ አያጠራጥርም። እነዚህ የላቁ የማሸጊያ ዘዴዎች የሙርን ህግ ገደቦች ለማሸነፍ ወሳኝ ናቸው፣ ይህም በአንድ ጥቅል ውስጥ ተጨማሪ ትራንዚስተሮችን፣ ማህደረ ትውስታን እና ግንኙነቶችን ያስችላል። የቺፖች መበስበስ በተለያዩ ተግባራዊ ብሎኮች መካከል የሂደት ኖዶችን በተሻለ ሁኔታ ለመጠቀም ያስችላል፣ ለምሳሌ የI/O ብሎኮችን ከሂደት ብሎኮች መለየት፣ ይህም ቅልጥፍናን የበለጠ ያሻሽላል።

ከከፍተኛ አፈጻጸም ኮምፒውቲንግ (HPC) በተጨማሪ ሌሎች ገበያዎችም የተራቀቁ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎችን በመተግበር እድገትን እንደሚያገኙ ይጠበቃል። በ5ጂ እና 6ጂ ዘርፎች፣ እንደ ማሸጊያ አንቴናዎች እና ዘመናዊ የቺፕ መፍትሄዎች ያሉ ፈጠራዎች የገመድ አልባ መዳረሻ አውታረ መረብ (RAN) አርክቴክቸሮችን የወደፊት ሁኔታ ይቀርጻሉ። እነዚህ ቴክኖሎጂዎች የዳሳሽ ስብስቦችን እና የኮምፒውተር ክፍሎችን ውህደት በመደገፍ ደህንነትን፣ አስተማማኝነትን፣ የታመቀነትን፣ የኃይል እና የሙቀት አስተዳደርን እና የወጪ ቆጣቢነትን በማረጋገጥ ከፍተኛ መጠን ያለው ውሂብ ለማስኬድ የሚረዱ በመሆናቸው ራሳቸውን የቻሉ ተሽከርካሪዎችም ተጠቃሚ ይሆናሉ።

የሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ (ስማርት ስልኮችን፣ ስማርት ሰዓቶችን፣ የAR/VR መሳሪያዎችን፣ ፒሲዎችን እና የስራ ማስኬጃዎችን ጨምሮ) በአነስተኛ ቦታዎች ላይ ተጨማሪ መረጃዎችን በማስኬድ ላይ እያተኮሩ ሲሆን፣ ምንም እንኳን በዋጋ ላይ የበለጠ ትኩረት ቢሰጥም። የላቀ የሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ በዚህ አዝማሚያ ውስጥ ቁልፍ ሚና ይጫወታል፣ ምንም እንኳን የማሸጊያ ዘዴዎች በHPC ውስጥ ጥቅም ላይ ከዋሉት ሊለያዩ ቢችሉም።