انڈسٹری کی خبریں: اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے رجحانات

سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ روایتی 1D PCB ڈیزائنوں سے جدید ترین 3D ہائبرڈ بانڈنگ تک ویفر کی سطح پر تیار ہوئی ہے۔ یہ پیشرفت اعلی توانائی کی کارکردگی کو برقرار رکھتے ہوئے، 1000 GB/s تک کی بینڈوتھ کے ساتھ، سنگل ہندسوں کے مائکرون رینج میں آپس میں جڑنے کے وقفے کی اجازت دیتی ہے۔ اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کے بنیادی حصے میں 2.5D پیکیجنگ (جہاں پرزے ایک درمیانی تہہ پر ساتھ ساتھ رکھے جاتے ہیں) اور 3D پیکیجنگ (جس میں فعال چپس کو عمودی طور پر اسٹیک کرنا شامل ہے) ہیں۔ یہ ٹیکنالوجیز HPC سسٹمز کے مستقبل کے لیے اہم ہیں۔

2.5D پیکیجنگ ٹیکنالوجی میں مختلف درمیانی پرت کے مواد شامل ہیں، ہر ایک کے اپنے فوائد اور نقصانات ہیں۔ سلکان (Si) درمیانی پرتیں، بشمول مکمل طور پر غیر فعال سلکان ویفرز اور لوکلائزڈ سلکان برجز، وائرنگ کی بہترین صلاحیتیں فراہم کرنے کے لیے مشہور ہیں، جو انہیں اعلیٰ کارکردگی والے کمپیوٹنگ کے لیے مثالی بناتی ہیں۔ تاہم، وہ مواد اور مینوفیکچرنگ کے لحاظ سے مہنگے ہیں اور پیکیجنگ ایریا میں حدود کا سامنا کرتے ہیں۔ ان مسائل کو کم کرنے کے لیے، مقامی سلیکون پلوں کا استعمال بڑھ رہا ہے، جس میں سلیکون کو حکمت عملی سے استعمال کیا جا رہا ہے جہاں علاقے کی رکاوٹوں کو دور کرتے ہوئے عمدہ فعالیت ضروری ہے۔

آرگینک انٹرمیڈیری پرتیں، فین آؤٹ مولڈ پلاسٹک کا استعمال کرتے ہوئے، سلیکون کا زیادہ سرمایہ کاری مؤثر متبادل ہیں۔ ان میں کم ڈائی الیکٹرک مستقل ہے، جو پیکیج میں آر سی کی تاخیر کو کم کرتا ہے۔ ان فوائد کے باوجود، نامیاتی درمیانی پرتیں سلیکون پر مبنی پیکیجنگ کی طرح ایک دوسرے سے جڑے خصوصیت میں کمی کی اسی سطح کو حاصل کرنے کے لیے جدوجہد کرتی ہیں، جو کہ اعلیٰ کارکردگی والے کمپیوٹنگ ایپلی کیشنز میں اپنانے کو محدود کرتی ہیں۔

شیشے کی درمیانی تہوں نے خاصی دلچسپی حاصل کی ہے، خاص طور پر انٹیل کے شیشے پر مبنی ٹیسٹ گاڑیوں کی پیکیجنگ کے حالیہ آغاز کے بعد۔ شیشہ کئی فوائد پیش کرتا ہے، جیسے کہ تھرمل ایکسپینشن (CTE) کا ایڈجسٹ ایبل گتانک، اعلی جہتی استحکام، ہموار اور چپٹی سطحیں، اور پینل مینوفیکچرنگ کو سپورٹ کرنے کی صلاحیت، جو اسے سلیکون کے مقابلے وائرنگ کی صلاحیتوں کے ساتھ درمیانی تہوں کے لیے ایک امید افزا امیدوار بناتی ہے۔ تاہم، تکنیکی چیلنجوں کے علاوہ، شیشے کی درمیانی تہوں کی بنیادی خرابی نادان ماحولیاتی نظام اور بڑے پیمانے پر پیداواری صلاحیت کی موجودہ کمی ہے۔ جیسے جیسے ماحولیاتی نظام پختہ ہوتا ہے اور پیداواری صلاحیتوں میں بہتری آتی ہے، سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ میں شیشے پر مبنی ٹیکنالوجیز مزید ترقی اور اپنانے کو دیکھ سکتی ہیں۔

3D پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے لحاظ سے، Cu-Cu بمپ لیس ہائبرڈ بانڈنگ ایک سرکردہ اختراعی ٹیکنالوجی بن رہی ہے۔ یہ جدید تکنیک ڈائی الیکٹرک مواد (جیسے SiO2) کو ایمبیڈڈ دھاتوں (Cu) کے ساتھ ملا کر مستقل باہم ربط حاصل کرتی ہے۔ Cu-Cu ہائبرڈ بانڈنگ 10 مائیکرون سے کم فاصلہ حاصل کر سکتی ہے، عام طور پر سنگل ڈیجٹ مائیکرون رینج میں، جو روایتی مائیکرو ٹکرانے والی ٹیکنالوجی کے مقابلے میں نمایاں بہتری کی نمائندگی کرتی ہے، جس میں تقریباً 40-50 مائیکرون کے ٹکرانے والے وقفے ہوتے ہیں۔ ہائبرڈ بانڈنگ کے فوائد میں I/O میں اضافہ، بہتر بینڈوتھ، بہتر 3D عمودی اسٹیکنگ، بہتر بجلی کی کارکردگی، اور نیچے کی بھرائی کی عدم موجودگی کی وجہ سے کم پرجیوی اثرات اور تھرمل مزاحمت شامل ہیں۔ تاہم، یہ ٹیکنالوجی تیاری کے لیے پیچیدہ ہے اور اس کی قیمت زیادہ ہے۔

2.5D اور 3D پیکیجنگ ٹیکنالوجیز مختلف پیکیجنگ تکنیکوں کو گھیرے ہوئے ہیں۔ 2.5D پیکیجنگ میں، درمیانی پرت کے مواد کے انتخاب پر منحصر ہے، اسے سلکان پر مبنی، نامیاتی پر مبنی، اور شیشے پر مبنی درمیانی تہوں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ اوپر تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 3D پیکیجنگ میں، مائیکرو-بمپ ٹیکنالوجی کی ترقی کا مقصد وقفہ کاری کے طول و عرض کو کم کرنا ہے، لیکن آج، ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی (ایک براہ راست Cu-Cu کنکشن کا طریقہ) اپنا کر، واحد ہندسوں کے وقفہ کاری کے طول و عرض کو حاصل کیا جا سکتا ہے، جس سے میدان میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے۔ .

**دیکھنے کے لیے اہم تکنیکی رجحانات:**

1. **بڑی انٹرمیڈیری لیئر ایریاز:** IDTechEx نے پہلے پیش گوئی کی تھی کہ 3x ریٹیکل سائز کی حد سے زیادہ سلیکون انٹرمیڈیری لیئرز کی مشکل کی وجہ سے، 2.5D سلکان برج سلوشن جلد ہی HPC چپس کی پیکیجنگ کے لیے بنیادی انتخاب کے طور پر سلکان انٹرمیڈیری لیئرز کی جگہ لے لیں گے۔ TSMC NVIDIA اور Google اور Amazon جیسے دیگر سرکردہ HPC ڈویلپرز کے لیے 2.5D سلکان انٹرمیڈیری لیئرز کا ایک بڑا فراہم کنندہ ہے، اور کمپنی نے حال ہی میں 3.5x ریٹیکل سائز کے ساتھ اپنی پہلی نسل کے CoWoS_L کی بڑے پیمانے پر پیداوار کا اعلان کیا ہے۔ IDTechEx توقع کرتا ہے کہ یہ رجحان جاری رہے گا، اس کی رپورٹ میں اہم کھلاڑیوں کا احاطہ کرنے والی مزید پیشرفتوں کے ساتھ۔

2. **پینل سطح کی پیکیجنگ:** پینل سطح کی پیکیجنگ ایک اہم توجہ بن گئی ہے، جیسا کہ 2024 تائیوان انٹرنیشنل سیمی کنڈکٹر نمائش میں نمایاں کیا گیا ہے۔ پیکیجنگ کا یہ طریقہ بڑی درمیانی تہوں کے استعمال کی اجازت دیتا ہے اور بیک وقت مزید پیکجز تیار کرکے لاگت کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ اس کی صلاحیت کے باوجود، جنگ کے صفحے کے انتظام جیسے چیلنجوں کو ابھی بھی حل کرنے کی ضرورت ہے۔ اس کی بڑھتی ہوئی اہمیت بڑی، زیادہ سرمایہ کاری مؤثر درمیانی تہوں کی بڑھتی ہوئی مانگ کی عکاسی کرتی ہے۔

3. **گلاس انٹرمیڈیری پرتیں:** شیشہ باریک وائرنگ کے حصول کے لیے ایک مضبوط امیدوار مواد کے طور پر ابھر رہا ہے، جس کا موازنہ سلکان سے کیا جاسکتا ہے، اضافی فوائد جیسے کہ ایڈجسٹ ایبل CTE اور اعلیٰ قابل اعتماد۔ شیشے کی درمیانی پرتیں پینل سطح کی پیکیجنگ کے ساتھ بھی مطابقت رکھتی ہیں، جو زیادہ قابل انتظام قیمتوں پر اعلی کثافت کی وائرنگ کی صلاحیت پیش کرتی ہے، جو اسے مستقبل کی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کے لیے ایک امید افزا حل بناتی ہے۔

4. **HBM ہائبرڈ بانڈنگ:** 3D کاپر-کاپر (Cu-Cu) ہائبرڈ بانڈنگ چپس کے درمیان الٹرا فائن پچ عمودی انٹرکنکشن کو حاصل کرنے کے لیے ایک کلیدی ٹیکنالوجی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کو مختلف اعلیٰ درجے کے سرور پروڈکٹس میں استعمال کیا گیا ہے، بشمول اسٹیکڈ SRAM اور CPUs کے لیے AMD EPYC، نیز I/O ڈائیز پر CPU/GPU بلاکس کو اسٹیک کرنے کے لیے MI300 سیریز۔ ہائبرڈ بانڈنگ مستقبل میں HBM کی ترقی میں ایک اہم کردار ادا کرنے کی توقع ہے، خاص طور پر 16-Hi یا 20-Hi تہوں سے زیادہ DRAM اسٹیک کے لیے۔

5. **Co-Packaged Optical Devices (CPO):** اعلیٰ ڈیٹا تھرو پٹ اور بجلی کی کارکردگی کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، آپٹیکل انٹر کنیکٹ ٹیکنالوجی نے کافی توجہ حاصل کی ہے۔ کو-پیکیجڈ آپٹیکل ڈیوائسز (CPO) I/O بینڈوتھ کو بڑھانے اور توانائی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے ایک کلیدی حل بن رہے ہیں۔ روایتی الیکٹریکل ٹرانسمیشن کے مقابلے میں، آپٹیکل کمیونیکیشن کئی فوائد پیش کرتی ہے، بشمول لمبی دوری پر کم سگنل کی کشیدگی، کراس اسٹالک کی حساسیت میں کمی، اور نمایاں طور پر بڑھی ہوئی بینڈوتھ۔ یہ فوائد CPO کو اعداد و شمار سے بھرپور، توانائی سے موثر HPC سسٹمز کے لیے ایک مثالی انتخاب بناتے ہیں۔

**دیکھنے کے لیے کلیدی بازار:**

بنیادی مارکیٹ جو 2.5D اور 3D پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کی ترقی کو آگے بڑھا رہی ہے بلاشبہ ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ (HPC) سیکٹر ہے۔ پیکیجنگ کے یہ جدید طریقے مور کے قانون کی حدود پر قابو پانے، ایک ہی پیکج کے اندر مزید ٹرانجسٹر، میموری، اور باہمی ربط کو فعال کرنے کے لیے اہم ہیں۔ چپس کا گلنا مختلف فنکشنل بلاکس کے درمیان پروسیس نوڈس کے بہترین استعمال کی بھی اجازت دیتا ہے، جیسے کہ I/O بلاکس کو پروسیسنگ بلاکس سے الگ کرنا، کارکردگی کو مزید بڑھانا۔

ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ (HPC) کے علاوہ، دیگر مارکیٹوں سے بھی امید کی جاتی ہے کہ وہ جدید پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کو اپنانے کے ذریعے ترقی حاصل کریں گے۔ 5G اور 6G شعبوں میں، پیکیجنگ انٹینا اور جدید چپ حل جیسی اختراعات وائرلیس ایکسیس نیٹ ورک (RAN) فن تعمیر کے مستقبل کو تشکیل دیں گی۔ خود مختار گاڑیاں بھی فائدہ اٹھائیں گی، کیونکہ یہ ٹیکنالوجیز بڑی مقدار میں ڈیٹا پر کارروائی کرنے کے لیے سینسر سویٹس اور کمپیوٹنگ یونٹس کے انضمام کی حمایت کرتی ہیں جبکہ حفاظت، وشوسنییتا، کمپیکٹ پن، پاور اور تھرمل مینجمنٹ اور لاگت کی تاثیر کو یقینی بناتی ہیں۔

صارفین کے الیکٹرانکس (بشمول اسمارٹ فونز، سمارٹ واچز، AR/VR ڈیوائسز، PCs، اور ورک سٹیشنز) لاگت پر زیادہ زور دینے کے باوجود، چھوٹی جگہوں پر زیادہ ڈیٹا پروسیس کرنے پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں۔ اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ اس رجحان میں کلیدی کردار ادا کرے گی، حالانکہ پیکیجنگ کے طریقے HPC میں استعمال ہونے والے طریقوں سے مختلف ہو سکتے ہیں۔