කර්මාන්ත පුවත්: උසස් ඇසුරුම් තාක්ෂණ ප්‍රවණතා

අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම් සම්ප්‍රදායික 1D PCB මෝස්තරවල සිට වේෆර් මට්ටමේ අති නවීන 3D දෙමුහුන් බන්ධනය දක්වා පරිණාමය වී ඇත. මෙම දියුණුව ඉහළ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාවයක් පවත්වා ගනිමින් 1000 GB/s දක්වා කලාප පළලක් සහිත තනි ඉලක්කම් මයික්‍රෝන පරාසයක අන්තර් සම්බන්ධතා පරතරයට ඉඩ සලසයි. උසස් අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම් තාක්ෂණයේ හරය වන්නේ 2.5D ඇසුරුම් (සංරචක අතරමැදි ස්ථරයක් මත දෙපැත්තට තබා ඇති) සහ ත්‍රිමාණ ඇසුරුම් (ක්‍රියාකාරී චිප් සිරස් අතට ගොඩගැසීම ඇතුළත් වේ). HPC පද්ධතිවල අනාගතය සඳහා මෙම තාක්ෂණයන් ඉතා වැදගත් වේ.

2.5D ඇසුරුම් තාක්ෂණයට විවිධ අතරමැදි ස්ථර ද්‍රව්‍ය ඇතුළත් වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම එහි වාසි සහ අවාසි ඇත. සිලිකන් (Si) අතරමැදි ස්ථර, සම්පුර්ණයෙන්ම නිෂ්ක්‍රීය සිලිකන් වේෆර් සහ දේශීයකරණය කරන ලද සිලිකන් පාලම්, උසස්ම වයරින් කිරීමේ හැකියාවන් සැපයීම සඳහා ප්‍රසිද්ධය, ඒවා ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත පරිගණකකරණය සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ. කෙසේ වෙතත්, ඒවා ද්‍රව්‍ය සහ නිෂ්පාදන සම්බන්ධයෙන් මිල අධික වන අතර ඇසුරුම් ප්‍රදේශයේ සීමාවන්ට මුහුණ දෙයි. මෙම ගැටළු අවම කිරීම සඳහා, ප්‍රදේශ සීමා කිරීම් ආමන්ත්‍රණය කරන අතරම සියුම් ක්‍රියාකාරීත්වය ඉතා වැදගත් වන සිලිකන් උපක්‍රමශීලීව යොදා ගනිමින් දේශීයකරණය කරන ලද සිලිකන් පාලම් භාවිතය වැඩි වෙමින් පවතී.

ෆෑන්-අවුට් අච්චු ප්ලාස්ටික් භාවිතා කරන කාබනික අතරමැදි ස්ථර, සිලිකන් සඳහා වඩා ලාභදායී විකල්පයකි. ඒවාට අඩු පාර විද්‍යුත් නියතයක් ඇති අතර එමඟින් පැකේජයේ RC ප්‍රමාදය අඩු කරයි. මෙම වාසි තිබියදීත්, කාබනික අතරමැදි ස්ථර සිලිකන් මත පදනම් වූ ඇසුරුම්කරණයට සමාන අන්තර් සම්බන්ධතා විශේෂාංග අඩු කිරීමේ මට්ටමක් සාක්ෂාත් කර ගැනීමට අරගල කරයි, ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත පරිගණක යෙදුම්වල ඒවා භාවිතා කිරීම සීමා කරයි.

විශේෂයෙන් Intel විසින් මෑතකදී වීදුරු මත පදනම් වූ පරීක්ෂණ වාහන ඇසුරුම් දියත් කිරීමෙන් පසුව, වීදුරු අතරමැදි ස්ථර සැලකිය යුතු උනන්දුවක් ලබා ඇත. සිලිකන් හා සැසඳිය හැකි වයර් හැකියාවන් සහිත අතරමැදි ස්ථර සඳහා හොඳ අපේක්ෂකයෙකු බවට පත් කරමින්, තාප ප්‍රසාරණයේ වෙනස් කළ හැකි සංගුණකය (CTE), ඉහළ මාන ස්ථායිතාව, සිනිඳු සහ පැතලි පෘෂ්ඨ සහ පැනල් නිෂ්පාදනයට සහාය වීමේ හැකියාව වැනි වාසි කිහිපයක් වීදුරු ලබා දෙයි. කෙසේ වෙතත්, තාක්ෂණික අභියෝග හැරුණු විට, වීදුරු අතරමැදි ස්ථරවල ඇති ප්‍රධාන පසුබෑම වන්නේ නොමේරූ පරිසර පද්ධතිය සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන ධාරිතාවේ වර්තමාන හිඟයයි. පරිසර පද්ධතිය පරිණත වන විට සහ නිෂ්පාදන හැකියාවන් වැඩිදියුණු වන විට, අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්වල වීදුරු මත පදනම් වූ තාක්ෂණයන් තවදුරටත් වර්ධනයක් සහ අනුගතවීමක් දැකිය හැකිය.

ත්‍රිමාණ ඇසුරුම් තාක්ෂණය අනුව, Cu-Cu bump-less hybrid බන්ධනය ප්‍රමුඛ නව්‍ය තාක්‍ෂණයක් බවට පත්වෙමින් තිබේ. මෙම උසස් තාක්‍ෂණය පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍ය (SiO2 වැනි) කාවැද්දූ ලෝහ (Cu) සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් ස්ථිර අන්තර් සම්බන්ධතා ලබා ගනී. Cu-Cu දෙමුහුන් බන්ධනයට මයික්‍රෝන 10 ට අඩු පරතරයක් ලබා ගත හැකිය, සාමාන්‍යයෙන් තනි ඉලක්කම් මයික්‍රෝන පරාසයක, මයික්‍රෝන 40-50 ක පමණ bump පරතරයක් ඇති සාම්ප්‍රදායික ක්ෂුද්‍ර-බම්ප් තාක්ෂණයට වඩා සැලකිය යුතු දියුණුවක් නියෝජනය කරයි. දෙමුහුන් බන්ධනයේ වාසි අතර I/O වැඩි වීම, වැඩි දියුණු කළ කලාප පළල, වැඩිදියුණු කළ 3D සිරස් ගොඩගැසීම, වඩා හොඳ බල කාර්යක්ෂමතාව, සහ පහළ පිරවීම නොමැති වීම හේතුවෙන් පරපෝෂිත බලපෑම් සහ තාප ප්‍රතිරෝධය අඩු වේ. කෙසේ වෙතත්, මෙම තාක්ෂණය නිෂ්පාදනය සඳහා සංකීර්ණ වන අතර ඉහළ පිරිවැයක් දරයි.

2.5D සහ 3D ඇසුරුම් තාක්ෂණයන් විවිධ ඇසුරුම් ශිල්පීය ක්‍රම ඇතුළත් වේ. 2.5D ඇසුරුම්කරණයේදී, අතරමැදි ස්ථර ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම අනුව, ඉහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, එය සිලිකන් මත පදනම් වූ, කාබනික පදනම් වූ සහ වීදුරු මත පදනම් වූ අතරමැදි ස්ථර ලෙස වර්ග කළ හැක. ත්‍රිමාණ ඇසුරුම්කරණයේදී, ක්ෂුද්‍ර-බම්ප් තාක්‍ෂණයේ දියුණුව පරමාර්ථ මානයන් අඩු කිරීම අරමුණු කරයි, නමුත් අද දෙමුහුන් බන්ධන තාක්‍ෂණය (සෘජු Cu-Cu සම්බන්ධතා ක්‍රමයක්) අනුගමනය කිරීමෙන් ක්ෂේත්‍රයේ සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් සනිටුහන් කරමින් තනි ඉලක්කම් පරතරය මානයන් ලබා ගත හැකිය. .

**නැරඹිය යුතු ප්‍රධාන තාක්ෂණික ප්‍රවණතා:**

1. **විශාල අතරමැදි ස්ථර ප්‍රදේශ:** IDTechEx කලින් පුරෝකථනය කළේ 3x රෙටිකල් ප්‍රමාණයේ සීමාව ඉක්මවන සිලිකන් අතරමැදි ස්ථර වල දුෂ්කරතාවය හේතුවෙන්, HPC චිප්ස් ඇසුරුම් කිරීම සඳහා මූලික තේරීම ලෙස 2.5D සිලිකන් පාලම් විසඳුම් ඉක්මනින් සිලිකන් අතරමැදි ස්ථර ප්‍රතිස්ථාපනය කරනු ඇති බවයි. TSMC යනු NVIDIA සහ Google සහ Amazon වැනි අනෙකුත් ප්‍රමුඛ පෙළේ HPC සංවර්ධකයින් සඳහා 2.5D සිලිකන් අතරමැදි ස්ථර වල ප්‍රධාන සැපයුම්කරුවෙකු වන අතර සමාගම මෑතකදී එහි පළමු පරම්පරාවේ CoWoS_L 3.5x රෙටිකල් ප්‍රමාණයෙන් මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීම නිවේදනය කළේය. IDTechEx මෙම ප්‍රවණතාවය දිගටම පවතිනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරන අතර, ප්‍රධාන ක්‍රීඩකයින් ආවරණය වන පරිදි එහි වාර්තාවේ වැඩිදුර දියුණු කිරීම් සාකච්ඡා කෙරේ.

2. **පැනල් මට්ටමේ ඇසුරුම්කරණය:** 2024 තායිවාන ජාත්‍යන්තර අර්ධ සන්නායක ප්‍රදර්ශනයේදී උද්දීපනය කරන ලද පරිදි පැනල් මට්ටමේ ඇසුරුම්කරණය සැලකිය යුතු අවධානයක් යොමු කර ඇත. මෙම ඇසුරුම් ක්‍රමය විශාල අතරමැදි ස්ථර භාවිතයට ඉඩ සලසන අතර එකවර වැඩි පැකේජ නිෂ්පාදනය කිරීමෙන් පිරිවැය අඩු කිරීමට උපකාරී වේ. එහි විභවය තිබියදීත්, යුධ පිටු කළමනාකරණය වැනි අභියෝග තවමත් විසඳිය යුතුය. එහි වැඩිවන ප්‍රමුඛතාවය විශාල, වඩා ලාභදායී අතරමැදි ස්ථර සඳහා වැඩෙන ඉල්ලුම පිළිබිඹු කරයි.

3. **වීදුරු අතරමැදි ස්ථර:** සිලිකන් හා සැසඳිය හැකි සියුම් රැහැන් ලබා ගැනීම සඳහා ප්‍රබල අපේක්ෂක ද්‍රව්‍යයක් ලෙස වීදුරු මතුවෙමින් පවතී, වෙනස් කළ හැකි CTE සහ ඉහළ විශ්වසනීයත්වය වැනි අමතර වාසි ඇත. වීදුරු අතරමැදි ස්ථර පැනල් මට්ටමේ ඇසුරුම් සමඟ ද අනුකූල වන අතර, එය අනාගත ඇසුරුම් තාක්ෂණයන් සඳහා හොඳ විසඳුමක් බවට පත් කරමින්, වඩාත් කළමනාකරණය කළ හැකි පිරිවැයකින් ඉහළ ඝනත්ව රැහැන්ගත කිරීමේ හැකියාව ලබා දෙයි.

4. **HBM දෙමුහුන් බන්ධනය:** ත්‍රිමාණ තඹ-තඹ (Cu-Cu) දෙමුහුන් බන්ධනය යනු චිප්ස් අතර අතිශය සියුම් තාර සිරස් අන්තර් සම්බන්ධතා සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා වන ප්‍රධාන තාක්‍ෂණයකි. මෙම තාක්‍ෂණය ගොඩගැසී ඇති SRAM සහ CPU සඳහා AMD EPYC මෙන්ම I/O ඩයිස් මත CPU/GPU කුට්ටි ගොඩගැසීම සඳහා MI300 ශ්‍රේණිය ඇතුළු විවිධ ඉහළ මට්ටමේ සේවාදායක නිෂ්පාදනවල භාවිතා කර ඇත. විශේෂයෙන් 16-Hi හෝ 20-Hi ස්ථර ඉක්මවන DRAM තොග සඳහා දෙමුහුන් බන්ධන අනාගත HBM දියුණුව සඳහා තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

5. **Co-Packaged Optical Devices (CPO):** ඉහළ දත්ත කාර්යක්‍ෂමතාව සහ බල කාර්යක්ෂමතාව සඳහා වැඩිවන ඉල්ලුමත් සමඟ දෘශ්‍ය අන්තර් සම්බන්ධතා තාක්ෂණය සැලකිය යුතු අවධානයක් දිනා ඇත. සම-ඇසුරුම් කරන ලද දෘශ්‍ය උපාංග (CPO) I/O කලාප පළල වැඩිදියුණු කිරීම සහ බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීම සඳහා ප්‍රධාන විසඳුමක් බවට පත්වෙමින් තිබේ. සාම්ප්‍රදායික විද්‍යුත් සම්ප්‍රේෂණය හා සසඳන විට, දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය දිගු දුරකදී අඩු සංඥා දුර්වල වීම, හරස්කඩ සංවේදීතාව අඩු කිරීම සහ කලාප පළල සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කිරීම ඇතුළු වාසි කිහිපයක් ලබා දෙයි. මෙම වාසි CPO දත්ත-අධික, බලශක්ති කාර්යක්ෂම HPC පද්ධති සඳහා කදිම තේරීමක් කරයි.

**නැරඹිය යුතු ප්‍රධාන වෙළඳපල:**

2.5D සහ ත්‍රිමාණ ඇසුරුම් තාක්ෂණයේ දියුණුව සඳහා ප්‍රාථමික වෙළඳපොළ බලපානවා නිසැකව ම ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත පරිගණක (HPC) අංශයයි. මෙම උසස් ඇසුරුම් ක්‍රම මුවර්ගේ නීතියේ සීමාවන් ජය ගැනීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ, එක් පැකේජයක් තුළ වැඩි ට්‍රාන්සිස්ටර, මතකය සහ අන්තර් සම්බන්ධතා සක්‍රීය කරයි. චිප්ස් වියෝජනය කිරීම මඟින් විවිධ ක්‍රියාකාරී කොටස් අතර ක්‍රියාවලි නෝඩ් ප්‍රශස්ත ලෙස භාවිතා කිරීමට ඉඩ සලසයි, එනම් I/O කුට්ටි සැකසුම් කුට්ටි වලින් වෙන් කිරීම, කාර්යක්ෂමතාව තවදුරටත් වැඩි කිරීම වැනි ය.

ඉහළ කාර්ය සාධන පරිගණනයට (HPC) අමතරව, අනෙකුත් වෙළඳපොලවල් ද උසස් ඇසුරුම්කරණ තාක්ෂණයන් අනුගමනය කිරීම තුළින් වර්ධනයක් අත්කර ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. 5G සහ 6G අංශවල, ඇසුරුම් ඇන්ටනා සහ අති නවීන චිප් විසඳුම් වැනි නවෝත්පාදනයන් රැහැන් රහිත ප්‍රවේශ ජාල (RAN) ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ අනාගතය හැඩගස්වනු ඇත. ආරක්ෂාව, විශ්වසනීයත්වය, සංයුක්තතාවය, බලය සහ තාප කළමනාකරණය සහ පිරිවැය-ඵලදායී බව සහතික කරමින් විශාල දත්ත ප්‍රමාණයක් සැකසීමට සංවේදක කට්ටල සහ පරිගණක ඒකක ඒකාබද්ධ කිරීමට මෙම තාක්ෂණයන් සහාය වන බැවින් ස්වයංක්‍රීය වාහන ද ප්‍රතිලාභ ලබයි.

පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ (ස්මාර්ට්ෆෝන්, ස්මාර්ට් ඔරලෝසු, AR/VR උපාංග, පළාත් සභා, සහ වැඩපොළවල් ඇතුළුව) පිරිවැය කෙරෙහි වැඩි අවධානයක් යොමු කර තිබියදීත්, කුඩා අවකාශයන්හි වැඩි දත්ත සැකසීම කෙරෙහි වැඩි අවධානයක් යොමු කරයි. උසස් අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණය මෙම ප්‍රවණතාවයේ ප්‍රධාන භූමිකාවක් ඉටු කරනු ඇත, නමුත් ඇසුරුම් කිරීමේ ක්‍රම HPC හි භාවිතා කරන ඒවාට වඩා වෙනස් විය හැකිය.