Industri chip otomotif ngalaman parobahan
Anyar-anyar ieu, tim rékayasa semikonduktor ngabahas chip leutik, beungkeutan hibrid, sareng bahan énggal sareng Michael Kelly, Wakil Présidén chip leutik Amkor sareng integrasi FCBGA. Ogé milu dina sawala éta panalungtik ASE William Chen, CEO Promex Industries Dick Otte, sarta Sander Roosendaal, Diréktur R&D of Synopsys Photonics Solutions. Ieu di handap aya petikan tina diskusi ieu.
Mangtaun-taun, pamekaran chip otomotif henteu nyandak posisi ngarah di industri. Nanging, kalayan naékna kendaraan listrik sareng pamekaran sistem infotainment canggih, kaayaan ieu parantos robih sacara dramatis. Masalah naon anu anjeun perhatikeun?
Kelly: High-end ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) ngabutuhkeun prosesor kalayan prosés 5-nanometer atanapi langkung alit pikeun bersaing di pasar. Sakali anjeun ngasupkeun prosés 5-nanometer, Anjeun kudu mertimbangkeun waragad wafer, nu ngakibatkeun tinimbangan ati solusi chip leutik, sabab hese rancang chip badag dina prosés 5-nanometer. Salaku tambahan, ngahasilkeun anu rendah, nyababkeun biaya anu luhur pisan. Nalika ngurus prosés 5-nanometer atanapi langkung maju, para nasabah biasana nganggap milih sabagian tina chip 5-nanometer tinimbang nganggo sadayana chip, bari ningkatkeun investasi dina tahap bungkusan. Éta bisa mikir, "Naha éta pilihan leuwih ongkos-éféktif pikeun ngahontal kinerja diperlukeun ku cara ieu, tinimbang nyobian pikeun ngarengsekeun sagala fungsi dina chip gedé?" Janten, leres, perusahaan otomotif kelas luhur pasti nengetan téknologi chip leutik. Perusahaan-perusahaan terkemuka di industri ngawaskeun ieu. Dibandingkeun sareng widang komputasi, industri otomotif sigana 2 dugi ka 4 taun ka pengker dina aplikasi téknologi chip leutik, tapi tren pikeun aplikasina dina sektor otomotif jelas. Industri otomotif ngagaduhan syarat réliabilitas anu luhur pisan, janten réliabilitas téknologi chip leutik kedah dibuktikeun. Tapi, aplikasi skala ageung téknologi chip leutik dina widang otomotif pasti aya dina jalan.
Chen: Abdi teu acan noticed sagala halangan signifikan. Jigana éta langkung seueur ngeunaan peryogi diajar sareng ngartos syarat sertifikasi anu relevan sacara jero. Ieu balik deui ka tingkat metrology. Kumaha urang ngadamel bungkusan anu nyumponan standar otomotif anu ketat pisan? Tapi anu pasti yén téknologi anu relevan terus-terusan mekar.
Dibikeun seueur masalah termal sareng pajeulitna anu aya hubunganana sareng komponén multi-die, naha bakal aya profil tés setrés énggal atanapi sababaraha jinis tés? Naha standar JEDEC ayeuna tiasa nutupan sistem terpadu sapertos kitu?
Chen: Kuring yakin urang kudu ngamekarkeun métode diagnostik leuwih komprehensif pikeun jelas ngaidentipikasi sumber gagal. Kami geus dibahas ngagabungkeun metrology kalawan diagnostics, sarta kami boga tanggung jawab pikeun angka kaluar kumaha carana ngawangun bungkusan leuwih mantap, ngagunakeun bahan jeung prosés kualitas luhur, sarta sangkan méré konfirmasi aranjeunna.
Kelly: Ayeuna, kami nuju ngalaksanakeun studi kasus sareng para nasabah, anu parantos diajar tina tés tingkat sistem, khususna uji dampak suhu dina tés papan fungsional, anu henteu katutupan dina uji JEDEC. Uji JEDEC ngan ukur tés isotermal, ngalibetkeun "naékna suhu, turun, sareng transisi suhu." Sanajan kitu, sebaran suhu dina bungkusan sabenerna jauh ti naon lumangsung di dunya nyata. Langkung seueur konsumén hoyong ngalaksanakeun tés tingkat sistem awal sabab ngartos kaayaan ieu, sanaos henteu sadayana terang. Téknologi simulasi ogé maénkeun peran di dieu. Upami aya anu terampil dina simulasi kombinasi termal-mékanis, nganalisa masalah janten langkung gampang sabab terang naon aspék anu kedah difokuskeun nalika tés. Tés tingkat sistem sareng téknologi simulasi silih ngalengkepan. Sanajan kitu, trend ieu masih dina tahap awal na.
Naha aya deui masalah termal pikeun diatasi dina titik téknologi dewasa tibatan jaman baheula?
Otte: Leres, tapi dina sababaraha taun ka pengker, masalah koplanaritas janten langkung menonjol. Kami ningali 5,000 dugi ka 10,000 pilar tambaga dina chip, dipisahkeun antara 50 mikron sareng 127 mikron. Lamun taliti nalungtik data relevan, anjeun bakal manggihan yén nempatkeun pilar tambaga ieu dina substrat jeung ngajalankeun pemanasan, cooling, sarta operasi soldering reflow merlukeun achieving ngeunaan hiji bagian dina saratus rébu precision coplanarity. Hiji bagian dina saratus rébu katepatan téh kawas manggihan sabeulah jukut dina panjangna hiji lapangan maén bal. Kami parantos ngagaleuh sababaraha alat Keyence anu berprestasi tinggi pikeun ngukur kerataan chip sareng substrat. Tangtosna, patarosan anu salajengna nyaéta kumaha ngadalikeun fenomena warping ieu salami siklus patri reflow? Ieu mangrupikeun masalah anu mendesak anu kedah diurus.
Chen: Abdi émut diskusi ngeunaan Ponte Vecchio, dimana aranjeunna dipaké solder suhu low pikeun tinimbangan assembly tinimbang alesan kinerja.
Nunjukkeun yén sadaya sirkuit caket dieu masih gaduh masalah termal, kumaha photonics kedah diintegrasikeun kana ieu?
Roosendaal: Simulasi termal kedah dilakukeun pikeun sagala aspek, sareng ékstraksi frekuensi tinggi ogé diperyogikeun sabab sinyal anu asup nyaéta sinyal frekuensi tinggi. Ku alatan éta, masalah sapertos cocog impedansi sareng grounding anu leres kedah diatasi. Bisa jadi aya gradién suhu anu signifikan, nu bisa aya dina paeh sorangan atawa antara naon urang disebut "E" paeh (electrical paeh) jeung "P" paeh (foton paeh). Kuring panasaran lamun urang kudu delve deeper kana ciri termal tina napel.
Ieu raises diskusi ngeunaan bahan beungkeutan, pilihan maranéhanana, jeung stabilitas kana waktu. Kabuktian yén téhnologi beungkeutan hibrid geus dilarapkeun di dunya nyata, tapi teu acan dipaké pikeun produksi masal. Kumaha kaayaan téknologi ieu ayeuna?
Kelly: Sadaya pihak dina ranté suplai merhatikeun téknologi beungkeutan hibrid. Ayeuna, téknologi ieu utamana dipingpin ku foundries, tapi pausahaan OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) ogé serius nalungtik aplikasi komérsial na. Komponén beungkeutan diéléktrik hibrid tambaga klasik parantos ngalaman validasi jangka panjang. Upami kabersihan tiasa dikontrol, prosés ieu tiasa ngahasilkeun komponén anu kuat pisan. Nanging, éta ngagaduhan syarat kabersihan anu luhur pisan, sareng biaya alat-alat modal anu luhur pisan. Kami ngalaman usaha aplikasi awal dina garis produk Ryzen AMD, dimana kalolobaan SRAM nganggo téknologi beungkeutan hibrid tambaga. Nanging, kuring henteu acan ningali seueur palanggan anu nerapkeun téknologi ieu. Sanajan éta dina roadmaps téhnologi loba pausahaan, sigana nu eta bakal butuh sababaraha taun deui pikeun suites parabot patali papanggih syarat kabersihan bebas. Upami éta tiasa diterapkeun dina lingkungan pabrik kalayan kabersihan anu rada handap tibatan fab wafer biasa, sareng upami biaya anu langkung handap tiasa dihontal, panginten téknologi ieu bakal nampi perhatian langkung.
Chen: Numutkeun statistik kuring, sahenteuna 37 makalah ngeunaan beungkeutan hibrid bakal dibere dina konperénsi ECTC 2024. Ieu mangrupikeun prosés anu meryogikeun seueur kaahlian sareng ngalibatkeun sajumlah ageung operasi anu saé salami perakitan. Janten téknologi ieu pasti bakal ningali aplikasi anu nyebar. Geus aya sababaraha kasus aplikasi, tapi di mangsa nu bakal datang, éta bakal jadi leuwih kaprah di sagala rupa widang.
Lamun anjeun nyebut "operasi rupa," anjeun ngarujuk kana kabutuhan investasi finansial signifikan?
Chen: Tangtosna, éta kalebet waktos sareng kaahlian. Nedunan operasi ieu merlukeun lingkungan pisan bersih, nu necessitates investasi finansial. Éta ogé peryogi alat anu aya hubunganana, anu sami-sami peryogi dana. Janten ieu ngalibatkeun henteu ngan ukur biaya operasional tapi ogé investasi dina fasilitas.
Kelly: Dina kasus kalayan jarak 15 microns atanapi langkung ageung, aya minat anu signifikan pikeun ngagunakeun téknologi wafer-to-wafer pilar tambaga. Ideally, wafers anu datar, sarta ukuran chip henteu pisan badag, sahingga pikeun reflow kualitas luhur pikeun sababaraha spasi ieu. Sanaos ieu nunjukkeun sababaraha tantangan, éta langkung murah tibatan ngalaksanakeun téknologi beungkeutan hibrid tambaga. Sanajan kitu, lamun sarat precision nyaeta 10 microns atawa handap, kaayaan robah. Perusahaan anu nganggo téknologi tumpukan chip bakal ngahontal jarak micron-angka tunggal, sapertos 4 atanapi 5 mikron, sareng teu aya alternatif. Ku alatan éta, téhnologi relevan inevitably bakal ngamekarkeun. Tapi, téknologi anu aya ogé terus ningkat. Janten ayeuna urang museurkeun kana wates-wates mana pilar tambaga tiasa manjangkeun sareng naha téknologi ieu bakal tahan cukup lila pikeun para nasabah ngalambatkeun sadaya desain sareng "kualifikasi" investasi pangwangunan dina téknologi beungkeutan hibrid tambaga anu leres.
Chen: Urang ngan bakal ngadopsi téknologi relevan lamun aya paménta.
Aya seueur kamajuan anyar dina widang sanyawa epoxy molding ayeuna?
Kelly: sanyawa molding geus undergone parobahan signifikan. CTE maranéhna (koéfisién ékspansi termal) geus greatly ngurangan, sahingga aranjeunna leuwih nguntungkeun pikeun aplikasi relevan tina sudut pandang tekanan.
Otte: Balik deui ka diskusi urang saméméhna, sabaraha chip semikonduktor ayeuna dijieun kalawan 1 atawa 2 spasi micron?
Kelly: A saimbang signifikan.
Chen: Meureun kurang ti 1%.
Otte: Janten téknologi anu urang bahas henteu mainstream. Henteu dina fase panalungtikan, sabab perusahaan-perusahaan terkemuka memang nerapkeun téknologi ieu, tapi hargana mahal sareng ngahasilkeun anu rendah.
Kelly: Ieu utamana dilarapkeun dina komputasi-kinerja tinggi. Ayeuna, éta dianggo henteu ngan ukur di pusat data tapi ogé dina PC high-end bahkan sababaraha alat genggam. Sanajan alat ieu kawilang leutik, maranéhna masih boga kinerja tinggi. Sanajan kitu, dina konteks lega prosesor jeung aplikasi CMOS, proporsi na tetep relatif leutik. Pikeun pabrik chip biasa, teu kudu ngadopsi téhnologi ieu.
Otte: Éta pisan sababna naha éta heran ningali téhnologi ieu asup kana industri otomotif. Mobil teu kedah chip janten pisan leutik. Éta tiasa tetep dina prosés 20 atanapi 40 nanometer, sabab biaya per transistor dina semikonduktor paling handap dina prosés ieu.
Kelly: Tapi, syarat komputasi pikeun ADAS atanapi nyetir otonom sami sareng pikeun PC AI atanapi alat anu sami. Janten, industri otomotif kedah investasi dina téknologi canggih ieu.
Upami siklus produkna lima taun, tiasa ngadopsi téknologi énggal manjangkeun kauntungan salami lima taun deui?
Kelly: Éta titik pisan lumrah. Industri otomotif gaduh sudut anu sanés. Mertimbangkeun controller servo basajan atawa alat analog kawilang basajan nu geus eksis pikeun 20 taun sarta pohara murah. Aranjeunna nganggo chip leutik. Jalma-jalma di industri otomotif hoyong teras-terasan ngagunakeun produk ieu. Éta ngan ukur hoyong investasi dina alat komputasi anu luhur pisan sareng chip leutik digital sareng kamungkinan masangkeunana sareng chip analog béaya rendah, mémori flash, sareng chip RF. Pikeun aranjeunna, model chip leutik ngajadikeun loba akalna sabab bisa nahan loba low-ongkos, stabil, bagian generasi heubeul. Aranjeunna henteu hoyong ngarobih bagian-bagian ieu sareng henteu kedah. Teras, aranjeunna kedah nambihan chip leutik 5-nanometer atanapi 3-nanometer luhur-luhur pikeun minuhan fungsi bagian ADAS. Kanyataanna, aranjeunna nerapkeun rupa-rupa chip leutik dina hiji produk. Beda sareng PC sareng widang komputasi, industri otomotif gaduh seueur aplikasi anu langkung beragam.
Chen: Leuwih ti éta, chip ieu teu kudu dipasang gigireun mesin, jadi kaayaan lingkungan relatif hadé.
Kelly: Suhu lingkungan dina mobil rada luhur. Ku alatan éta, sanajan kakuatan chip urang teu utamana tinggi, industri otomotif kudu investasi sababaraha dana dina solusi manajemén termal alus malah bisa mertimbangkeun ngagunakeun indium TIM (bahan panganteur termal) sabab kaayaan lingkungan pisan kasar.
waktos pos: Apr-28-2025