Tha gnìomhachas nan sliseagan chàraichean a’ dol tro atharrachaidhean
O chionn ghoirid, bhruidhinn an sgioba innleadaireachd leth-chonnsachaidh air sgoltagan beaga, ceangal measgaichte, agus stuthan ùra le Michael Kelly, Iar-Cheann-suidhe air sgoltagan beaga Amkor agus amalachadh FCBGA. Bha an neach-rannsachaidh ASE, William Chen, Ceannard Promex Industries, Dick Otte, agus Sander Roosendaal, Stiùiriche R&D Synopsys Photonics Solutions, cuideachd an sàs san deasbad. Tha earrannan bhon deasbad seo gu h-ìosal.
Airson iomadh bliadhna, cha robh leasachadh chips chàraichean a’ gabhail àite air thoiseach sa ghnìomhachas. Ach, le àrdachadh charbadan dealain agus leasachadh shiostaman fiosrachaidh is dibhearsain adhartach, tha an suidheachadh seo air atharrachadh gu mòr. Dè na cùisean a tha thu air mothachadh?
Kelly: Feumaidh ADAS (Siostaman Taic Draibhearan Adhartach) àrd-inbhe pròiseasairean le pròiseas 5-nanometer no nas lugha gus a bhith farpaiseach sa mhargaidh. Cho luath ‘s a thèid thu a-steach don phròiseas 5-nanometer, feumaidh tu beachdachadh air cosgaisean wafer, a tha a’ leantainn gu beachdachadh faiceallach air fuasglaidhean sliseagan beaga, leis gu bheil e duilich sliseagan mòra a dhèanamh aig a’ phròiseas 5-nanometer. A bharrachd air an sin, tha an toradh ìosal, agus mar thoradh air sin tha cosgaisean gu math àrd. Nuair a bhios luchd-ceannach a’ dèiligeadh ri pròiseasan 5-nanometer no nas adhartaiche, mar as trice bidh iad a’ beachdachadh air pàirt den chip 5-nanometer a thaghadh seach a bhith a’ cleachdadh a’ chip gu lèir, agus iad a’ meudachadh tasgadh anns an ìre pacaidh. Is dòcha gum bi iad a’ smaoineachadh, “Am biodh e na roghainn nas èifeachdaiche a thaobh cosgais an coileanadh a tha a dhìth a choileanadh san dòigh seo, seach a bhith a’ feuchainn ri a h-uile gnìomh a chrìochnachadh ann an chip nas motha?” Mar sin, tha, tha companaidhean chàraichean àrd-inbhe gu cinnteach a’ toirt aire do theicneòlas sliseagan beaga. Tha prìomh chompanaidhean sa ghnìomhachas a’ cumail sùil gheur air seo. An coimeas ris an raon coimpiutaireachd, tha gnìomhachas nan càraichean is dòcha 2 gu 4 bliadhna air dheireadh ann an cleachdadh teicneòlas sliseagan beaga, ach tha an gluasad airson a chleachdadh anns an roinn chàraichean soilleir. Tha riatanasan earbsachd fìor àrd aig gnìomhachas nan càraichean, agus mar sin feumar earbsachd teicneòlas sliseagan beaga a dhearbhadh. Ach, tha cleachdadh mòr-sgèile de theicneòlas sliseagan beaga ann an raon nan càraichean gu cinnteach air an t-slighe.
Chen: Chan eil mi air mothachadh a dhèanamh air cnapan-starra mòra sam bith. Tha mi a’ smaoineachadh gu bheil e nas motha mu dheidhinn a bhith feumach air ionnsachadh agus tuigsinn nan riatanasan teisteanais buntainneach gu mionaideach. Tha seo a’ dol air ais chun ìre meatreòlais. Ciamar a bhios sinn a’ dèanamh phasganan a choinnicheas ri inbhean chàraichean teann? Ach tha e cinnteach gu bheil an teicneòlas buntainneach a’ sìor atharrachadh.
Leis na mòran chùisean teirmeach agus iom-fhillteachd co-cheangailte ri co-phàirtean ioma-bhàis, an tèid pròifilean deuchainn cuideam ùra no diofar sheòrsaichean deuchainnean a dhèanamh? An urrainn do inbhean gnàthach JEDEC siostaman amalaichte mar sin a chòmhdach?
Chen: Tha mi a’ creidsinn gum feum sinn dòighean breithneachaidh nas coileanta a leasachadh gus stòr nam fàilligidhean a chomharrachadh gu soilleir. Tha sinn air beachdachadh air meatreòlas a chur còmhla ri breithneachadh, agus tha dleastanas oirnn obrachadh a-mach mar a thogas sinn pacaidean nas làidire, stuthan agus pròiseasan nas àirde càileachd a chleachdadh, agus an dearbhadh.
Kelly: An-diugh, tha sinn a’ dèanamh sgrùdaidhean cùise le luchd-ceannach, a dh’ionnsaich rudeigin bho dheuchainnean ìre siostaim, gu sònraichte deuchainnean buaidh teòthachd ann an deuchainnean bòrd gnìomh, nach eil air an còmhdach ann an deuchainnean JEDEC. Chan eil ann an deuchainnean JEDEC ach deuchainnean isothermal, anns a bheil “àrdachadh teòthachd, tuiteam, agus gluasad teòthachd.” Ach, tha an sgaoileadh teòthachd ann am pasganan fìor fada bho na thachras san t-saoghal fhìor. Tha barrachd is barrachd luchd-ceannach airson deuchainnean ìre siostaim a dhèanamh tràth oir tha iad a’ tuigsinn an t-suidheachaidh seo, ged nach eil fios aig a h-uile duine air. Tha teicneòlas samhlachaidh cuideachd a’ cluich pàirt an seo. Ma tha neach sgileil ann an samhlachadh measgachadh teirmeach-meacanaigeach, bidh e nas fhasa duilgheadasan a sgrùdadh oir tha fios aca dè na taobhan air am bu chòir fòcas a chuir rè deuchainnean. Bidh deuchainnean ìre siostaim agus teicneòlas samhlachaidh a’ cur ri chèile. Ach, tha an gluasad seo fhathast na ìrean tràtha.
A bheil barrachd chùisean teirmeach ri dèiligeadh riutha aig nodan teicneòlais aibidh na bha san àm a dh’fhalbh?
Otte: 'S e, ach anns na beagan bhliadhnaichean a dh'fhalbh, tha cùisean co-phlanachd air fàs nas follaisiche. Chì sinn 5,000 gu 10,000 colbh copair air sliseag, air an sgaradh eadar 50 micron agus 127 micron bho chèile. Ma nì thu sgrùdadh dlùth air an dàta buntainneach, gheibh thu a-mach gu bheil feum air timcheall air aon phàirt ann an ceud mìle mionaideachd co-phlanachd gus na colbhan copair seo a chur air an t-substrate agus obrachaidhean teasachaidh, fuarachaidh agus tàthaidh ath-shruthadh a dhèanamh. Tha aon phàirt ann an ceud mìle mionaideachd coltach ri bhith a’ lorg lann feòir taobh a-staigh fad raon ball-coise. Tha sinn air innealan Keyence àrd-choileanaidh a cheannach gus rèidhleanachd a’ chip agus an t-substrate a thomhas. Gu dearbh, is e a’ cheist a tha a’ leantainn mar a chumas sinn smachd air an iongantas lùbadh seo rè cearcall tàthaidh ath-shruthadh? Tha seo na chùis èiginneach a dh’ fheumar a rèiteachadh.
Chen: Tha cuimhne agam air còmhraidhean mu Ponte Vecchio, far an robh iad a’ cleachdadh tàthadh aig teòthachd ìosal airson adhbharan cruinneachaidh seach adhbharan coileanaidh.
A’ beachdachadh gu bheil cùisean teirmeach fhathast aig na cuairtean uile faisg air làimh, ciamar a bu chòir fotonaig a thoirt a-steach don seo?
Roosendaal: Feumar atharrais teirmeach a dhèanamh airson gach taobh, agus tha feum air às-tharraing àrd-tricead cuideachd leis gu bheil na comharran a tha a’ tighinn a-steach nan comharran àrd-tricead. Mar sin, feumar dèiligeadh ri cùisean leithid maidseadh impedance agus talamh ceart. Faodaidh caochlaidhean teòthachd mòra a bhith ann, a dh’ fhaodadh a bhith ann taobh a-staigh an die fhèin no eadar na tha sinn a’ gairm an die “E” (die dealain) agus an die “P” (die photon). Tha mi fiosrach an fheum sinn sgrùdadh nas doimhne a dhèanamh air feartan teirmeach adhesives.
Bidh seo ag adhbhrachadh dheasbadan mu stuthan ceangail, an taghadh, agus an seasmhachd thar ùine. Tha e follaiseach gu bheil teicneòlas ceangail measgaichte air a chur an sàs san t-saoghal fhìor, ach nach deach a chleachdadh fhathast airson cinneasachadh mòr. Dè an staid làithreach a th’ aig an teicneòlas seo?
Kelly: Tha a h-uile pàrtaidh san t-sèine solair a’ toirt aire do theicneòlas ceangail hibrid. An-dràsta, tha an teicneòlas seo air a stiùireadh sa mhòr-chuid le fùirneisean, ach tha companaidhean OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) cuideachd a’ sgrùdadh a chleachdaidhean malairteach gu mòr. Tha dearbhadh fad-ùine air a bhith ann airson co-phàirtean ceangail dielectric hibrid copar clasaigeach. Ma thèid smachd a chumail air glanadh, faodaidh am pròiseas seo co-phàirtean làidir a thoirt gu buil. Ach, tha riatanasan glanadh fìor àrd aige, agus tha cosgaisean uidheamachd calpa glè àrd. Tha sinn air oidhirpean tràtha a dhèanamh ann an loidhne toraidh Ryzen aig AMD, far an robh a’ mhòr-chuid den SRAM a’ cleachdadh teicneòlas ceangail hibrid copar. Ach, chan fhaca mi mòran de luchd-ceannach eile a’ cur an teicneòlais seo an sàs. Ged a tha e air mapaichean teicneòlais mòran chompanaidhean, tha e coltach gun toir e beagan bhliadhnaichean eile airson na seataichean uidheamachd co-cheangailte coinneachadh ri riatanasan glanadh neo-eisimeileach. Ma ghabhas a chur an sàs ann an àrainneachd factaraidh le glanadh beagan nas ìsle na factaraidh wafer àbhaisteach, agus ma ghabhas cosgaisean nas ìsle a choileanadh, is dòcha gum faigh an teicneòlas seo barrachd aire.
Chen: A rèir mo staitistig, thèid co-dhiù 37 pàipearan air ceangal tar-chinealach a thaisbeanadh aig co-labhairt ECTC 2024. Is e pròiseas a tha seo a dh’ fheumas tòrr eòlais agus a tha a’ toirt a-steach tòrr obrachaidhean mionaideach rè an t-seanaidh. Mar sin bidh an teicneòlas seo gu cinnteach air a chleachdadh gu farsaing. Tha cuid de chùisean tagraidh ann mu thràth, ach san àm ri teachd, bidh e nas cumanta thar diofar raointean.
Nuair a bhios tu a’ toirt iomradh air “obrachaidhean grinn”, a bheil thu a’ toirt iomradh air an fheum air tasgadh ionmhais mòr?
Chen: Gu dearbh, tha ùine agus eòlas an lùib seo. Feumaidh an obair seo àrainneachd ghlan, agus tha sin a’ ciallachadh tasgadh ionmhais. Tha uidheamachd co-cheangailte ris cuideachd, agus tha sin a’ ciallachadh maoineachadh cuideachd. Mar sin, chan e a-mhàin cosgaisean obrachaidh a tha seo ach tasgadh ann an goireasan cuideachd.
Kelly: Ann an cùisean le eadar-ama de 15 micron no nas motha, tha ùidh mhòr ann a bhith a’ cleachdadh teicneòlas wafer-to-wafer colbh copair. Gu h-iomchaidh, bidh na wafers rèidh, agus chan eil meudan nan sliseagan glè mhòr, a’ leigeil le ath-shruthadh àrd-inbhe airson cuid de na h-eadar-ama sin. Ged a tha seo a’ toirt seachad cuid de dhùbhlain, tha e tòrr nas saoire na bhith a’ gealltainn teicneòlas ceangail hibrid copair. Ach, ma tha an riatanas mionaideachd 10 micron no nas ìsle, bidh an suidheachadh ag atharrachadh. Bidh companaidhean a bhios a’ cleachdadh teicneòlas cruachadh sliseagan a’ coileanadh eadar-ama micron aon-dhigit, leithid 4 no 5 micron, agus chan eil roghainn eile ann. Mar sin, bidh an teicneòlas buntainneach a’ leasachadh gu cinnteach. Ach, tha teicneòlasan a th’ ann mar-thà cuideachd a’ sìor leasachadh. Mar sin a-nis tha sinn a’ cur fòcas air na crìochan ris am faod colbhan copair leudachadh agus am mair an teicneòlas seo fada gu leòr airson luchd-ceannach dàil a chuir air a h-uile tasgadh dealbhaidh is leasachaidh “teisteanais” ann an teicneòlas ceangail hibrid copair fìor.
Chen: Cha ghabh sinn ri teicneòlasan buntainneach ach nuair a bhios iarrtas ann.
A bheil mòran leasachaidhean ùra ann an raon todhar molltair epocsa an-dràsta?
Kelly: Tha atharrachaidhean mòra air a bhith ann an todhar molltair. Tha an CTE (co-èifeachd leudachaidh teirmeach) aca air a lùghdachadh gu mòr, agus mar sin tha iad nas freagarraiche airson tagraidhean buntainneach bho shealladh cuideam.
Otte: A’ tilleadh chun deasbaid a bh’ againn roimhe, cia mheud sliseag leth-chonnsachaidh a thathas a’ dèanamh an-dràsta le eadar-ama de 1 no 2 mhicroton?
Ceitidh: Co-roinn mhòr.
Chen: Is dòcha nas lugha na 1%.
Otte: Mar sin chan eil an teicneòlas air a bheil sinn a’ bruidhinn prìomh-shruthach. Chan eil e aig ìre an rannsachaidh, oir tha prìomh chompanaidhean gu dearbh a’ cur an teicneòlais seo an sàs, ach tha e cosgail agus chan eil mòran toradh ann.
Kelly: Tha seo air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an coimpiutaireachd àrd-choileanaidh. An-diugh, chan ann a-mhàin ann an ionadan dàta a thathas ga chleachdadh ach cuideachd ann an coimpiutairean àrd-inbhe agus eadhon ann an cuid de dh’ innealan-làimhe. Ged a tha na h-innealan sin an ìre mhath beag, tha coileanadh àrd aca fhathast. Ach, ann an co-theacsa nas fharsainge de phròiseasairean agus tagraidhean CMOS, tha a chuibhreann fhathast an ìre mhath beag. Airson luchd-saothrachaidh sliseagan àbhaisteach, chan eil feum air an teicneòlas seo a ghabhail os làimh.
Otte: Sin as coireach gu bheil e na iongnadh an teicneòlas seo fhaicinn a’ tighinn a-steach do ghnìomhachas nan càraichean. Chan fheum càraichean sgoltagan a bhith ro bheag. Faodaidh iad fuireach aig pròiseasan 20 no 40 nanometer, leis gu bheil a’ chosgais gach transistor ann an leth-chonnsairean aig an ìre as ìsle aig a’ phròiseas seo.
Kelly: Ach, tha na riatanasan coimpiutaireachd airson ADAS no dràibheadh fèin-riaghlaidh mar an ceudna ris an fheadhainn airson PCan AI no innealan coltach ris. Mar sin, feumaidh gnìomhachas nan càraichean tasgadh a dhèanamh anns na teicneòlasan ùr-nodha seo.
Ma tha cearcall an toraidh còig bliadhna, an gabhadh teicneòlasan ùra a chleachdadh gus am buannachd a leudachadh airson còig bliadhna eile?
Kelly: Tha sin na phuing gu math reusanta. Tha ceàrn eile aig gnìomhachas nan càraichean. Smaoinich air smachdadairean servo sìmplidh no innealan analogach an ìre mhath sìmplidh a tha air a bhith ann airson 20 bliadhna agus aig a bheil cosgais glè ìosal. Bidh iad a’ cleachdadh sgoltagan beaga. Tha daoine ann an gnìomhachas nan càraichean airson leantainn air adhart a’ cleachdadh nan toraidhean sin. Chan eil iad airson tasgadh a dhèanamh ach ann an innealan coimpiutaireachd fìor àrd le sgoltagan beaga didseatach agus is dòcha an cur còmhla ri sgoltagan analogach aig prìs ìseal, cuimhne flash, agus sgoltagan RF. Dhaibhsan, tha am modail sgoltagan beaga a’ dèanamh tòrr ciall oir faodaidh iad mòran phàirtean seasmhach, cosg-ìseal, den t-seann ghinealach a chumail. Chan eil iad airson na pàirtean sin atharrachadh agus chan fheum iad sin a dhèanamh. An uairsin, chan fheum iad ach sgoltagan beaga 5-nanometer no 3-nanometer àrd-inbhe a chur ris gus gnìomhan pàirt ADAS a choileanadh. Gu dearbh, tha iad a’ cur diofar sheòrsaichean de sgoltagan beaga an sàs ann an aon toradh. Eu-coltach ris na raointean PC agus coimpiutaireachd, tha raon nas eadar-mheasgte de thagraidhean aig gnìomhachas nan càraichean.
Chen: A bharrachd air an sin, chan fheum na sgoltagan seo a bhith air an stàladh ri taobh an einnsein, agus mar sin tha na suidheachaidhean àrainneachdail an ìre mhath nas fheàrr.
Kelly: Tha teòthachd na h-àrainneachd ann an càraichean gu math àrd. Mar sin, eadhon ged nach eil cumhachd a’ chip gu sònraichte àrd, feumaidh gnìomhachas nan càraichean beagan airgid a thasgadh ann am fuasglaidhean riaghlaidh teirmeach math agus is dòcha gum beachdaich iad eadhon air indium TIM (stuthan eadar-aghaidh teirmeach) a chleachdadh leis gu bheil na suidheachaidhean àrainneachdail gu math cruaidh.
Àm puist: 28 Giblean 2025