آٹوموٹو چپ انڈسٹری تبدیلیوں سے گزر رہی ہے۔
حال ہی میں، سیمی کنڈکٹر انجینئرنگ ٹیم نے امکور کے چھوٹے چپ اور ایف سی بی جی اے انضمام کے نائب صدر مائیکل کیلی کے ساتھ چھوٹے چپس، ہائبرڈ بانڈنگ، اور نئے مواد پر تبادلہ خیال کیا۔ بحث میں ASE کے محقق ولیم چن، Promex Industries کے CEO Dick Otte، اور Synopsys Photonics Solutions کے R&D ڈائریکٹر Sander Roosendaal بھی شامل تھے۔ ذیل میں اس بحث کے اقتباسات ہیں۔
کئی سالوں کے لئے، آٹوموٹو چپس کی ترقی نے صنعت میں ایک اہم مقام نہیں لیا. تاہم، الیکٹرک گاڑیوں کے عروج اور جدید انفوٹینمنٹ سسٹمز کی ترقی کے ساتھ، یہ صورتحال ڈرامائی طور پر بدل گئی ہے۔ آپ نے کن مسائل کو نوٹ کیا ہے؟
کیلی: ہائی اینڈ ADAS (ایڈوانسڈ ڈرائیور اسسٹنس سسٹم) کو مارکیٹ میں مقابلہ کرنے کے لیے 5 نینو میٹر یا اس سے چھوٹے پروسیسر کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک بار جب آپ 5 نینو میٹر کے عمل میں داخل ہو جاتے ہیں، تو آپ کو ویفر کی لاگت پر غور کرنا پڑتا ہے، جس کی وجہ سے چھوٹے چپ کے حل پر غور کرنا پڑتا ہے، کیونکہ 5 نینو میٹر کے عمل میں بڑی چپس تیار کرنا مشکل ہوتا ہے۔ مزید برآں، پیداوار کم ہے، جس کے نتیجے میں بہت زیادہ لاگت آتی ہے۔ 5-نینو میٹر یا اس سے زیادہ جدید طریقہ کار سے نمٹنے کے دوران، گاہک عام طور پر پیکیجنگ مرحلے میں سرمایہ کاری میں اضافہ کرتے ہوئے، پوری چپ کو استعمال کرنے کے بجائے 5-نینو میٹر چپ کے ایک حصے کو منتخب کرنے پر غور کرتے ہیں۔ وہ سوچ سکتے ہیں، "کیا کسی بڑی چپ میں تمام افعال کو مکمل کرنے کی کوشش کرنے کے بجائے، اس طرح مطلوبہ کارکردگی کو حاصل کرنا زیادہ سرمایہ کاری مؤثر اختیار ہو گا؟" تو، ہاں، اعلیٰ درجے کی آٹوموٹو کمپنیاں یقینی طور پر چھوٹی چپ ٹیکنالوجی پر توجہ دے رہی ہیں۔ صنعت کی سرکردہ کمپنیاں اس کی کڑی نگرانی کر رہی ہیں۔ کمپیوٹنگ کے شعبے کے مقابلے میں، آٹو موٹیو انڈسٹری چھوٹی چپ ٹیکنالوجی کے استعمال میں شاید 2 سے 4 سال پیچھے ہے، لیکن آٹو موٹیو سیکٹر میں اس کے استعمال کا رجحان واضح ہے۔ آٹوموٹو انڈسٹری میں قابل اعتمادی کی بہت زیادہ ضروریات ہیں، لہذا چھوٹے چپ ٹیکنالوجی کی وشوسنییتا کو ثابت کرنا ضروری ہے. تاہم، آٹوموٹو فیلڈ میں چھوٹے چپ ٹیکنالوجی کے بڑے پیمانے پر استعمال یقینی طور پر راستے پر ہے۔
چن: میں نے کوئی اہم رکاوٹیں نہیں دیکھی ہیں۔ میرے خیال میں اس سے متعلقہ سرٹیفیکیشن کے تقاضوں کو گہرائی میں سیکھنے اور سمجھنے کی ضرورت ہے۔ یہ میٹرولوجی کی سطح پر واپس جاتا ہے۔ ہم ایسے پیکجز کیسے تیار کرتے ہیں جو آٹوموٹو کے انتہائی سخت معیارات پر پورا اترتے ہیں؟ لیکن یہ یقینی ہے کہ متعلقہ ٹیکنالوجی مسلسل تیار ہو رہی ہے۔
بہت سے تھرمل مسائل اور ملٹی ڈائی پرزوں سے وابستہ پیچیدگیوں کو دیکھتے ہوئے، کیا نئے اسٹریس ٹیسٹ پروفائلز یا مختلف قسم کے ٹیسٹ ہوں گے؟ کیا موجودہ JEDEC معیارات ایسے مربوط نظاموں کا احاطہ کر سکتے ہیں؟
چن: مجھے یقین ہے کہ ہمیں ناکامیوں کے ماخذ کی واضح طور پر شناخت کرنے کے لیے مزید جامع تشخیصی طریقے تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ ہم نے تشخیص کے ساتھ میٹرولوجی کے امتزاج پر تبادلہ خیال کیا ہے، اور ہماری ذمہ داری ہے کہ ہم یہ معلوم کریں کہ مزید مضبوط پیکجز کیسے بنائے جائیں، اعلیٰ معیار کے مواد اور عمل کا استعمال کیا جائے، اور ان کی توثیق کی جائے۔
کیلی: آج کل، ہم صارفین کے ساتھ کیس اسٹڈیز کر رہے ہیں، جنہوں نے سسٹم لیول ٹیسٹنگ سے کچھ سیکھا ہے، خاص طور پر فنکشنل بورڈ ٹیسٹ میں درجہ حرارت کے اثرات کی جانچ، جو JEDEC ٹیسٹنگ میں شامل نہیں ہے۔ JEDEC ٹیسٹنگ صرف isothermal ٹیسٹنگ ہے، جس میں "درجہ حرارت میں اضافہ، گرنا، اور درجہ حرارت کی منتقلی" شامل ہے۔ تاہم، حقیقی پیکجوں میں درجہ حرارت کی تقسیم اس سے بہت دور ہے جو حقیقی دنیا میں ہوتی ہے۔ زیادہ سے زیادہ صارفین سسٹم لیول ٹیسٹنگ جلد کروانا چاہتے ہیں کیونکہ وہ اس صورتحال کو سمجھتے ہیں، حالانکہ ہر کوئی اس سے واقف نہیں ہے۔ نقلی ٹیکنالوجی بھی یہاں ایک کردار ادا کرتی ہے۔ اگر کوئی تھرمل مکینیکل امتزاج تخروپن میں مہارت رکھتا ہے، تو مسائل کا تجزیہ کرنا آسان ہو جاتا ہے کیونکہ وہ جانتے ہیں کہ جانچ کے دوران کن پہلوؤں پر توجہ مرکوز کرنی ہے۔ سسٹم کی سطح کی جانچ اور نقلی ٹیکنالوجی ایک دوسرے کی تکمیل کرتی ہیں۔ تاہم یہ رجحان ابھی ابتدائی مراحل میں ہے۔
کیا ماضی کی نسبت بالغ ٹیکنالوجی نوڈس پر حل کرنے کے لیے زیادہ تھرمل مسائل ہیں؟
Otte: ہاں، لیکن پچھلے کچھ سالوں میں، coplanarity کے مسائل تیزی سے نمایاں ہو گئے ہیں۔ ہم ایک چپ پر 5,000 سے 10,000 تانبے کے ستون دیکھتے ہیں، جو 50 مائکرون اور 127 مائکرون کے درمیان فاصلہ رکھتے ہیں۔ اگر آپ متعلقہ اعداد و شمار کا باریک بینی سے جائزہ لیں تو آپ کو معلوم ہوگا کہ تانبے کے ان ستونوں کو سبسٹریٹ پر رکھنے اور ہیٹنگ، کولنگ، اور ری فلو سولڈرنگ آپریشنز کو انجام دینے کے لیے تقریباً ایک حصہ کو ایک لاکھ ہمہ گیر درستگی حاصل کرنا ہوتا ہے۔ ایک لاکھ درستگی میں ایک حصہ فٹ بال کے میدان کی لمبائی میں گھاس کے بلیڈ کو تلاش کرنے کے مترادف ہے۔ ہم نے چپ اور سبسٹریٹ کے چپٹے پن کی پیمائش کرنے کے لیے کچھ اعلی کارکردگی والے Keyence ٹولز خریدے ہیں۔ یقینا، آنے والا سوال یہ ہے کہ ریفلو سولڈرنگ سائیکل کے دوران اس وارپنگ رجحان کو کیسے کنٹرول کیا جائے؟ یہ ایک اہم مسئلہ ہے جس پر توجہ دینے کی ضرورت ہے۔
چن: مجھے Ponte Vecchio کے بارے میں گفتگو یاد ہے، جہاں انہوں نے کارکردگی کی وجوہات کے بجائے اسمبلی کے تحفظات کے لیے کم درجہ حرارت کا سولڈر استعمال کیا۔
یہ دیکھتے ہوئے کہ آس پاس کے تمام سرکٹس میں اب بھی تھرمل مسائل ہیں، فوٹوونکس کو اس میں کیسے ضم کیا جائے؟
Roosendaal: تمام پہلوؤں کے لیے تھرمل سمولیشن کرنے کی ضرورت ہے، اور ہائی فریکوئنسی نکالنا بھی ضروری ہے کیونکہ داخل ہونے والے سگنلز ہائی فریکوئنسی سگنلز ہیں۔ لہذا، مائبادا میچنگ اور مناسب بنیاد جیسے مسائل کو حل کرنے کی ضرورت ہے۔ درجہ حرارت کے نمایاں میلان ہو سکتے ہیں، جو خود ڈائی کے اندر یا جسے ہم "E" ڈائی (الیکٹریکل ڈائی) اور "P" ڈائی (فوٹن ڈائی) کہتے ہیں کے درمیان موجود ہو سکتے ہیں۔ میں متجسس ہوں کہ کیا ہمیں چپکنے والی چیزوں کی تھرمل خصوصیات کو مزید گہرائی میں جاننے کی ضرورت ہے۔
اس سے بانڈنگ مواد، ان کے انتخاب، اور وقت کے ساتھ استحکام کے بارے میں بات چیت ہوتی ہے۔ یہ واضح ہے کہ ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی کو حقیقی دنیا میں لاگو کیا گیا ہے، لیکن یہ ابھی تک بڑے پیمانے پر پیداوار کے لئے استعمال نہیں کیا گیا ہے. اس ٹیکنالوجی کی موجودہ حالت کیا ہے؟
کیلی: سپلائی چین میں تمام فریق ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی پر توجہ دے رہے ہیں۔ فی الحال، یہ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر فاؤنڈریز کی قیادت میں ہے، لیکن OSAT (آؤٹ سورسڈ سیمی کنڈکٹر اسمبلی اور ٹیسٹ) کمپنیاں بھی اس کے تجارتی استعمال کا سنجیدگی سے مطالعہ کر رہی ہیں۔ کلاسک کاپر ہائبرڈ ڈائی الیکٹرک بانڈنگ اجزاء طویل مدتی توثیق سے گزر چکے ہیں۔ اگر صفائی کو کنٹرول کیا جائے تو یہ عمل بہت مضبوط اجزاء پیدا کرسکتا ہے۔ تاہم، اس میں صفائی کے بہت زیادہ تقاضے ہیں، اور سرمایہ کاری کے سامان کی لاگت بہت زیادہ ہے۔ ہم نے AMD کی Ryzen پروڈکٹ لائن میں درخواست کی ابتدائی کوششوں کا تجربہ کیا، جہاں زیادہ تر SRAM نے کاپر ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی استعمال کی۔ تاہم، میں نے بہت سے دوسرے صارفین کو اس ٹیکنالوجی کا اطلاق کرتے ہوئے نہیں دیکھا۔ اگرچہ یہ بہت سی کمپنیوں کے ٹکنالوجی روڈ میپ پر ہے، ایسا لگتا ہے کہ متعلقہ آلات کے سویٹس کو صفائی کی خود مختار ضروریات کو پورا کرنے میں مزید کچھ سال لگیں گے۔ اگر اسے فیکٹری کے ماحول میں عام ویفر فیب کے مقابلے میں قدرے کم صفائی کے ساتھ لاگو کیا جاسکتا ہے، اور اگر کم لاگت حاصل کی جاسکتی ہے، تو شاید اس ٹیکنالوجی پر زیادہ توجہ دی جائے گی۔
چن: میرے اعداد و شمار کے مطابق، ہائبرڈ بانڈنگ پر کم از کم 37 مقالے 2024 ECTC کانفرنس میں پیش کیے جائیں گے۔ یہ ایک ایسا عمل ہے جس میں بہت زیادہ مہارت کی ضرورت ہوتی ہے اور اس میں اسمبلی کے دوران کافی مقدار میں ٹھیک آپریشن شامل ہوتے ہیں۔ لہذا یہ ٹیکنالوجی یقینی طور پر وسیع پیمانے پر استعمال دیکھے گی۔ درخواست کے کچھ کیسز پہلے ہی موجود ہیں، لیکن مستقبل میں، یہ مختلف شعبوں میں زیادہ عام ہو جائے گا۔
جب آپ "فائن آپریشنز" کا ذکر کرتے ہیں تو کیا آپ اہم مالی سرمایہ کاری کی ضرورت کا حوالہ دیتے ہیں؟
چن: یقیناً اس میں وقت اور مہارت شامل ہے۔ اس آپریشن کو انجام دینے کے لیے بہت صاف ستھرا ماحول درکار ہوتا ہے، جس کے لیے مالی سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے لیے متعلقہ آلات کی بھی ضرورت ہوتی ہے، جس کے لیے اسی طرح فنڈز کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا اس میں نہ صرف آپریشنل اخراجات شامل ہیں بلکہ سہولیات میں سرمایہ کاری بھی شامل ہے۔
کیلی: 15 مائکرون یا اس سے زیادہ فاصلہ رکھنے والے معاملات میں، تانبے کے ستون کے ویفر ٹو ویفر ٹیکنالوجی کے استعمال میں خاصی دلچسپی ہے۔ مثالی طور پر، ویفرز فلیٹ ہوتے ہیں، اور چپ کے سائز بہت بڑے نہیں ہوتے، جو ان میں سے کچھ خالی جگہوں کے لیے اعلیٰ معیار کے ری فلو کی اجازت دیتے ہیں۔ اگرچہ یہ کچھ چیلنجز پیش کرتا ہے، لیکن یہ تانبے کی ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی سے وابستہ ہونے سے بہت کم مہنگا ہے۔ تاہم، اگر درستگی کی ضرورت 10 مائکرون یا اس سے کم ہے، صورت حال بدل جاتی ہے۔ چپ اسٹیکنگ ٹکنالوجی کا استعمال کرنے والی کمپنیاں سنگل ڈیجٹ مائکرون اسپیسنگ حاصل کریں گی، جیسے 4 یا 5 مائکرون، اور اس کا کوئی متبادل نہیں ہے۔ لہذا، متعلقہ ٹیکنالوجی لامحالہ ترقی کرے گا. تاہم، موجودہ ٹیکنالوجیز بھی مسلسل بہتر ہو رہی ہیں۔ لہذا اب ہم ان حدود پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں جن تک تانبے کے ستونوں کو بڑھایا جا سکتا ہے اور آیا یہ ٹیکنالوجی صارفین کے لیے حقیقی تانبے کی ہائبرڈ بانڈنگ ٹیکنالوجی میں تمام ڈیزائن اور "قابلیت" کی ترقی کی سرمایہ کاری میں تاخیر کرنے کے لیے کافی دیر تک چلے گی۔
چن: ہم صرف متعلقہ ٹیکنالوجیز کو اپنائیں گے جب مطالبہ ہو گا۔
کیا فی الحال ایپوکسی مولڈنگ کمپاؤنڈ فیلڈ میں بہت سی نئی پیشرفت ہوئی ہے؟
کیلی: مولڈنگ مرکبات میں نمایاں تبدیلیاں آئی ہیں۔ ان کا CTE (تھرمل توسیع کا گتانک) بہت کم کر دیا گیا ہے، جس سے وہ دباؤ کے نقطہ نظر سے متعلقہ ایپلی کیشنز کے لیے زیادہ سازگار ہیں۔
Otte: ہماری پچھلی بحث کی طرف لوٹتے ہوئے، فی الحال 1 یا 2 micron کے وقفے کے ساتھ کتنے سیمی کنڈکٹر چپس تیار کیے گئے ہیں؟
کیلی: ایک اہم تناسب۔
چن: شاید 1٪ سے کم۔
Otte: تو ہم جس ٹیکنالوجی پر بات کر رہے ہیں وہ مین اسٹریم نہیں ہے۔ یہ تحقیق کے مرحلے میں نہیں ہے، کیونکہ معروف کمپنیاں واقعی اس ٹیکنالوجی کو استعمال کر رہی ہیں، لیکن یہ مہنگا ہے اور اس کی پیداوار کم ہے۔
کیلی: یہ بنیادی طور پر اعلی کارکردگی والے کمپیوٹنگ میں لاگو ہوتا ہے۔ آج کل، یہ نہ صرف ڈیٹا سینٹرز میں استعمال ہوتا ہے بلکہ اعلیٰ درجے کے پی سی اور یہاں تک کہ کچھ ہینڈ ہیلڈ ڈیوائسز میں بھی استعمال ہوتا ہے۔ اگرچہ یہ آلات نسبتاً چھوٹے ہیں، پھر بھی ان کی کارکردگی اعلیٰ ہے۔ تاہم، پروسیسرز اور CMOS ایپلی کیشنز کے وسیع تر تناظر میں، اس کا تناسب نسبتاً چھوٹا رہتا ہے۔ عام چپ بنانے والوں کے لیے اس ٹیکنالوجی کو اپنانے کی ضرورت نہیں ہے۔
Otte: اسی لیے اس ٹیکنالوجی کو گاڑیوں کی صنعت میں داخل ہوتے دیکھ کر حیرت ہوتی ہے۔ کاروں کو بہت چھوٹی ہونے کے لیے چپس کی ضرورت نہیں ہوتی۔ وہ 20 یا 40 نینو میٹر کے عمل میں رہ سکتے ہیں، کیونکہ اس عمل میں سیمی کنڈکٹرز میں فی ٹرانجسٹر کی قیمت سب سے کم ہے۔
کیلی: تاہم، ADAS یا خود مختار ڈرائیونگ کے لیے کمپیوٹیشنل تقاضے وہی ہیں جو AI PCs یا اسی طرح کے آلات کے لیے ہیں۔ لہذا، آٹوموٹو انڈسٹری کو ان جدید ٹیکنالوجیز میں سرمایہ کاری کرنے کی ضرورت ہے۔
اگر پروڈکٹ سائیکل پانچ سال کا ہے تو کیا نئی ٹیکنالوجیز کو اپنانے سے فائدہ مزید پانچ سال تک بڑھایا جا سکتا ہے؟
کیلی: یہ بہت معقول بات ہے۔ آٹوموٹو انڈسٹری کا ایک اور زاویہ ہے۔ سادہ سروو کنٹرولرز یا نسبتاً آسان اینالاگ ڈیوائسز پر غور کریں جو 20 سال سے موجود ہیں اور بہت کم لاگت والے ہیں۔ وہ چھوٹے چپس استعمال کرتے ہیں۔ آٹوموٹو انڈسٹری کے لوگ ان مصنوعات کا استعمال جاری رکھنا چاہتے ہیں۔ وہ صرف ڈیجیٹل چھوٹے چپس کے ساتھ انتہائی اعلیٰ درجے کے کمپیوٹنگ آلات میں سرمایہ کاری کرنا چاہتے ہیں اور ممکنہ طور پر ان کو کم لاگت کے اینالاگ چپس، فلیش میموری اور RF چپس کے ساتھ جوڑنا چاہتے ہیں۔ ان کے لیے، چھوٹا چپ ماڈل بہت معنی رکھتا ہے کیونکہ وہ بہت سے کم لاگت، مستحکم، پرانی نسل کے حصوں کو برقرار رکھ سکتے ہیں۔ وہ نہ تو ان حصوں کو تبدیل کرنا چاہتے ہیں اور نہ ہی اس کی ضرورت ہے۔ پھر، انہیں ADAS حصے کے افعال کو پورا کرنے کے لیے صرف ایک اعلیٰ درجے کی 5-نینو میٹر یا 3-نینو میٹر چھوٹی چپ شامل کرنے کی ضرورت ہے۔ درحقیقت، وہ ایک پروڈکٹ میں مختلف قسم کے چھوٹے چپس لگا رہے ہیں۔ پی سی اور کمپیوٹنگ کے شعبوں کے برعکس، آٹوموٹو انڈسٹری میں ایپلی کیشنز کی زیادہ متنوع رینج ہے۔
چن: مزید یہ کہ ان چپس کو انجن کے ساتھ لگانے کی ضرورت نہیں ہے، اس لیے ماحولیاتی حالات نسبتاً بہتر ہیں۔
کیلی: کاروں میں ماحول کا درجہ حرارت کافی زیادہ ہے۔ لہذا، یہاں تک کہ اگر چپ کی طاقت خاص طور پر زیادہ نہ ہو، آٹو موٹیو انڈسٹری کو اچھے تھرمل مینجمنٹ سلوشنز میں کچھ فنڈز لگانے چاہئیں اور انڈیم TIM (تھرمل انٹرفیس میٹریل) کے استعمال پر بھی غور کر سکتے ہیں کیونکہ ماحولیاتی حالات بہت سخت ہیں۔
پوسٹ ٹائم: اپریل-28-2025