অটোমোটিভ চিপ শিল্পে পরিবর্তন আসছে
সম্প্রতি, সেমিকন্ডাক্টর ইঞ্জিনিয়ারিং টিম Amkor-এর ছোট চিপ এবং FCBGA ইন্টিগ্রেশনের ভাইস প্রেসিডেন্ট মাইকেল কেলির সাথে ছোট চিপ, হাইব্রিড বন্ধন এবং নতুন উপকরণ নিয়ে আলোচনা করেছে। আলোচনায় আরও অংশগ্রহণ করেছিলেন ASE গবেষক উইলিয়াম চেন, প্রোমেক্স ইন্ডাস্ট্রিজের সিইও ডিক ওট এবং সিনোপসিস ফোটোনিক্স সলিউশনের গবেষণা ও উন্নয়ন পরিচালক স্যান্ডার রুসেন্ডাল। নীচে এই আলোচনার কিছু অংশ দেওয়া হল।
বহু বছর ধরে, অটোমোটিভ চিপসের উন্নয়ন শিল্পে অগ্রণী অবস্থান গ্রহণ করতে পারেনি। তবে, বৈদ্যুতিক যানবাহনের উত্থান এবং উন্নত ইনফোটেইনমেন্ট সিস্টেমের বিকাশের সাথে সাথে, এই পরিস্থিতি নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়েছে। আপনি কোন সমস্যাগুলি লক্ষ্য করেছেন?
কেলি: বাজারে প্রতিযোগিতামূলক হতে হলে হাই-এন্ড ADAS (অ্যাডভান্সড ড্রাইভার অ্যাসিস্ট্যান্স সিস্টেমস)-এর জন্য ৫-ন্যানোমিটার বা তার চেয়ে ছোট প্রক্রিয়ার প্রসেসর প্রয়োজন। ৫-ন্যানোমিটার প্রক্রিয়ায় প্রবেশ করার পর, আপনাকে ওয়েফার খরচ বিবেচনা করতে হবে, যার ফলে ছোট চিপ সমাধানগুলি সাবধানে বিবেচনা করতে হবে, কারণ ৫-ন্যানোমিটার প্রক্রিয়ায় বড় চিপ তৈরি করা কঠিন। উপরন্তু, ফলন কম হয়, যার ফলে অত্যন্ত উচ্চ খরচ হয়। ৫-ন্যানোমিটার বা তার বেশি উন্নত প্রক্রিয়াগুলি নিয়ে কাজ করার সময়, গ্রাহকরা সাধারণত পুরো চিপ ব্যবহার না করে ৫-ন্যানোমিটার চিপের একটি অংশ নির্বাচন করার কথা বিবেচনা করেন, একই সাথে প্যাকেজিং পর্যায়ে বিনিয়োগ বাড়ান। তারা ভাবতে পারেন, "বড় চিপে সমস্ত ফাংশন সম্পন্ন করার চেষ্টা করার চেয়ে এইভাবে প্রয়োজনীয় কর্মক্ষমতা অর্জন করা কি আরও সাশ্রয়ী বিকল্প হবে?" তাই, হ্যাঁ, হাই-এন্ড অটোমোটিভ কোম্পানিগুলি অবশ্যই ছোট চিপ প্রযুক্তির দিকে মনোযোগ দিচ্ছে। শিল্পের শীর্ষস্থানীয় কোম্পানিগুলি এটি নিবিড়ভাবে পর্যবেক্ষণ করছে। কম্পিউটিং ক্ষেত্রের তুলনায়, মোটরগাড়ি শিল্প সম্ভবত ছোট চিপ প্রযুক্তির প্রয়োগে ২ থেকে ৪ বছর পিছিয়ে, তবে মোটরগাড়ি খাতে এর প্রয়োগের প্রবণতা স্পষ্ট। মোটরগাড়ি শিল্পের নির্ভরযোগ্যতার প্রয়োজনীয়তা অত্যন্ত উচ্চ, তাই ছোট চিপ প্রযুক্তির নির্ভরযোগ্যতা প্রমাণ করতে হবে। তবে, মোটরগাড়ি ক্ষেত্রে ছোট চিপ প্রযুক্তির বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগ অবশ্যই এগিয়ে চলেছে।
চেন: আমি কোনও উল্লেখযোগ্য বাধা লক্ষ্য করিনি। আমার মনে হয় এটি প্রাসঙ্গিক সার্টিফিকেশন প্রয়োজনীয়তাগুলি গভীরভাবে শেখা এবং বোঝার প্রয়োজন সম্পর্কে। এটি মেট্রোলজি স্তরে ফিরে যায়। আমরা কীভাবে অত্যন্ত কঠোর স্বয়ংচালিত মান পূরণ করে এমন প্যাকেজ তৈরি করি? তবে এটি নিশ্চিত যে প্রাসঙ্গিক প্রযুক্তি ক্রমাগত বিকশিত হচ্ছে।
মাল্টি-ডাই কম্পোনেন্টের সাথে সম্পর্কিত অনেক তাপীয় সমস্যা এবং জটিলতার পরিপ্রেক্ষিতে, কি নতুন স্ট্রেস টেস্ট প্রোফাইল বা বিভিন্ন ধরণের পরীক্ষা আসবে? বর্তমান JEDEC মান কি এই ধরনের সমন্বিত সিস্টেমগুলিকে কভার করতে পারে?
চেন: আমি বিশ্বাস করি ব্যর্থতার উৎস স্পষ্টভাবে সনাক্ত করার জন্য আমাদের আরও ব্যাপক ডায়াগনস্টিক পদ্ধতি বিকাশ করা দরকার। আমরা ডায়াগনস্টিকসের সাথে মেট্রোলজি একত্রিত করার বিষয়ে আলোচনা করেছি, এবং কীভাবে আরও শক্তিশালী প্যাকেজ তৈরি করা যায়, উচ্চমানের উপকরণ এবং প্রক্রিয়া ব্যবহার করা যায় এবং সেগুলি যাচাই করা যায় তা নির্ধারণ করার দায়িত্ব আমাদের রয়েছে।
কেলি: আজকাল, আমরা গ্রাহকদের সাথে কেস স্টাডি পরিচালনা করছি, যারা সিস্টেম-স্তরের পরীক্ষা থেকে কিছু শিখেছেন, বিশেষ করে কার্যকরী বোর্ড পরীক্ষায় তাপমাত্রার প্রভাব পরীক্ষা, যা JEDEC পরীক্ষায় অন্তর্ভুক্ত নয়। JEDEC পরীক্ষা হল কেবল আইসোথার্মাল পরীক্ষা, যার মধ্যে "তাপমাত্রা বৃদ্ধি, পতন এবং তাপমাত্রার পরিবর্তন" জড়িত। তবে, প্রকৃত প্যাকেজগুলিতে তাপমাত্রা বন্টন বাস্তব জগতে যা ঘটে তার থেকে অনেক দূরে। ক্রমবর্ধমান সংখ্যক গ্রাহক সিস্টেম-স্তরের পরীক্ষা তাড়াতাড়ি পরিচালনা করতে চান কারণ তারা এই পরিস্থিতিটি বোঝেন, যদিও সবাই এটি সম্পর্কে সচেতন নয়। সিমুলেশন প্রযুক্তিও এখানে ভূমিকা পালন করে। যদি কেউ তাপ-যান্ত্রিক সংমিশ্রণ সিমুলেশনে দক্ষ হন, তাহলে সমস্যা বিশ্লেষণ করা সহজ হয়ে যায় কারণ তারা জানেন যে পরীক্ষার সময় কোন দিকগুলিতে মনোযোগ দিতে হবে। সিস্টেম-স্তরের পরীক্ষা এবং সিমুলেশন প্রযুক্তি একে অপরের পরিপূরক। তবে, এই প্রবণতা এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে।
অতীতের তুলনায় পরিণত প্রযুক্তি নোডগুলিতে কি আরও বেশি তাপীয় সমস্যা সমাধানের প্রয়োজন আছে?
ওট: হ্যাঁ, কিন্তু গত কয়েক বছরে, কোপ্ল্যানারিটির সমস্যাগুলি ক্রমশ প্রকট হয়ে উঠেছে। আমরা ৫০ মাইক্রন থেকে ১২৭ মাইক্রনের মধ্যে ব্যবধানে একটি চিপে ৫,০০০ থেকে ১০,০০০ তামার স্তম্ভ দেখতে পাই। আপনি যদি প্রাসঙ্গিক তথ্যগুলি ঘনিষ্ঠভাবে পরীক্ষা করেন, তাহলে আপনি দেখতে পাবেন যে এই তামার স্তম্ভগুলিকে সাবস্ট্রেটের উপর স্থাপন করে এবং গরম, শীতলকরণ এবং রিফ্লো সোল্ডারিং অপারেশনগুলি সম্পাদন করতে এক লক্ষ কোপ্ল্যানারিটির নির্ভুলতার মধ্যে প্রায় এক অংশ অর্জন করতে হয়। এক লক্ষ নির্ভুলতার মধ্যে এক অংশ ফুটবল মাঠের দৈর্ঘ্যের মধ্যে ঘাসের ফলক খুঁজে পাওয়ার মতো। আমরা চিপ এবং সাবস্ট্রেটের সমতলতা পরিমাপ করার জন্য কিছু উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন কীয়েন্স সরঞ্জাম কিনেছি। অবশ্যই, পরবর্তী প্রশ্ন হল রিফ্লো সোল্ডারিং চক্রের সময় এই ওয়ার্পিং ঘটনাটি কীভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়? এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা যার সমাধান করা প্রয়োজন।
চেন: পন্টে ভেকিও সম্পর্কে আলোচনার কথা আমার মনে আছে, যেখানে তারা কর্মক্ষমতার কারণে নয় বরং অ্যাসেম্বলি বিবেচনার জন্য কম-তাপমাত্রার সোল্ডার ব্যবহার করেছিল।
যেহেতু কাছাকাছি সমস্ত সার্কিটে এখনও তাপীয় সমস্যা রয়েছে, তাই ফোটোনিক্সকে কীভাবে এতে একীভূত করা উচিত?
রুজেন্ডাল: সকল দিকের জন্য তাপীয় সিমুলেশন পরিচালনা করা প্রয়োজন, এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি নিষ্কাশনও প্রয়োজন কারণ প্রবেশকারী সংকেতগুলি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত। অতএব, ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং সঠিক গ্রাউন্ডিংয়ের মতো সমস্যাগুলি সমাধান করা প্রয়োজন। উল্লেখযোগ্য তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট থাকতে পারে, যা ডাইয়ের মধ্যেই অথবা আমরা যাকে "E" ডাই (বৈদ্যুতিক ডাই) এবং "P" ডাই (ফোটন ডাই) বলি তার মধ্যে থাকতে পারে। আমি জানতে আগ্রহী যে আমাদের আঠালো পদার্থের তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলি আরও গভীরভাবে অনুসন্ধান করার প্রয়োজন কিনা।
এটি সময়ের সাথে সাথে বন্ধন উপকরণ, তাদের নির্বাচন এবং স্থিতিশীলতা সম্পর্কে আলোচনার জন্ম দেয়। এটা স্পষ্ট যে হাইব্রিড বন্ধন প্রযুক্তি বাস্তব জগতে প্রয়োগ করা হয়েছে, কিন্তু এটি এখনও ব্যাপক উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা হয়নি। এই প্রযুক্তির বর্তমান অবস্থা কী?
কেলি: সরবরাহ শৃঙ্খলের সকল পক্ষ হাইব্রিড বন্ধন প্রযুক্তির দিকে মনোযোগ দিচ্ছে। বর্তমানে, এই প্রযুক্তিটি মূলত ফাউন্ড্রি দ্বারা পরিচালিত হয়, তবে OSAT (আউটসোর্সড সেমিকন্ডাক্টর অ্যাসেম্বলি এবং টেস্ট) কোম্পানিগুলিও এর বাণিজ্যিক প্রয়োগগুলি গুরুত্ব সহকারে অধ্যয়ন করছে। ক্লাসিক কপার হাইব্রিড ডাইইলেক্ট্রিক বন্ধন উপাদানগুলি দীর্ঘমেয়াদী বৈধতার মধ্য দিয়ে গেছে। যদি পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতা নিয়ন্ত্রণ করা যায়, তবে এই প্রক্রিয়াটি খুব শক্তিশালী উপাদান তৈরি করতে পারে। তবে, এর অত্যন্ত উচ্চ পরিচ্ছন্নতার প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং মূলধন সরঞ্জামের খরচ খুব বেশি। আমরা AMD এর Ryzen পণ্য লাইনে প্রাথমিক প্রয়োগের প্রচেষ্টা দেখেছি, যেখানে বেশিরভাগ SRAM তামা হাইব্রিড বন্ধন প্রযুক্তি ব্যবহার করেছিল। তবে, আমি অন্য অনেক গ্রাহককে এই প্রযুক্তি প্রয়োগ করতে দেখিনি। যদিও এটি অনেক কোম্পানির প্রযুক্তি রোডম্যাপে রয়েছে, মনে হচ্ছে সম্পর্কিত সরঞ্জাম স্যুটগুলির স্বাধীন পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে আরও কয়েক বছর সময় লাগবে। যদি এটি একটি সাধারণ ওয়েফার ফ্যাবের তুলনায় সামান্য কম পরিচ্ছন্নতার সাথে কারখানার পরিবেশে প্রয়োগ করা যায় এবং যদি কম খরচ অর্জন করা যায়, তবে সম্ভবত এই প্রযুক্তিটি আরও মনোযোগ পাবে।
চেন: আমার পরিসংখ্যান অনুসারে, ২০২৪ সালের ECTC সম্মেলনে হাইব্রিড বন্ধনের উপর কমপক্ষে ৩৭টি গবেষণাপত্র উপস্থাপন করা হবে। এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যার জন্য প্রচুর দক্ষতার প্রয়োজন এবং সমাবেশের সময় উল্লেখযোগ্য পরিমাণে সূক্ষ্ম ক্রিয়াকলাপ জড়িত। তাই এই প্রযুক্তি অবশ্যই ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হবে। ইতিমধ্যেই কিছু প্রয়োগের ঘটনা রয়েছে, তবে ভবিষ্যতে, এটি বিভিন্ন ক্ষেত্রে আরও প্রচলিত হয়ে উঠবে।
যখন আপনি "সূক্ষ্ম কার্যক্রম" উল্লেখ করেন, তখন কি আপনি উল্লেখযোগ্য আর্থিক বিনিয়োগের প্রয়োজনীয়তার কথা বলছেন?
চেন: অবশ্যই, এর মধ্যে সময় এবং দক্ষতা অন্তর্ভুক্ত। এই অপারেশনটি সম্পাদনের জন্য একটি অত্যন্ত পরিষ্কার পরিবেশ প্রয়োজন, যার জন্য আর্থিক বিনিয়োগ প্রয়োজন। এর জন্য সম্পর্কিত সরঞ্জামেরও প্রয়োজন, যার জন্য একইভাবে তহবিল প্রয়োজন। সুতরাং এর জন্য কেবল অপারেশনাল খরচই নয়, সুযোগ-সুবিধাগুলিতে বিনিয়োগও জড়িত।
কেলি: ১৫ মাইক্রন বা তার বেশি ব্যবধানের ক্ষেত্রে, তামার স্তম্ভের ওয়েফার-টু-ওয়েফার প্রযুক্তি ব্যবহারের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য আগ্রহ রয়েছে। আদর্শভাবে, ওয়েফারগুলি সমতল হয় এবং চিপের আকার খুব বড় হয় না, যা এই ব্যবধানগুলির কিছুর জন্য উচ্চ-মানের রিফ্লো করার অনুমতি দেয়। যদিও এটি কিছু চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে, তামার হাইব্রিড বন্ধন প্রযুক্তিতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হওয়ার চেয়ে এটি অনেক কম ব্যয়বহুল। যাইহোক, যদি নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা ১০ মাইক্রন বা তার কম হয়, তবে পরিস্থিতি পরিবর্তিত হয়। চিপ স্ট্যাকিং প্রযুক্তি ব্যবহারকারী কোম্পানিগুলি ৪ বা ৫ মাইক্রনের মতো একক-অঙ্কের মাইক্রন ব্যবধান অর্জন করবে এবং এর কোনও বিকল্প নেই। অতএব, প্রাসঙ্গিক প্রযুক্তি অনিবার্যভাবে বিকশিত হবে। তবে, বিদ্যমান প্রযুক্তিগুলিও ক্রমাগত উন্নতি করছে। তাই এখন আমরা তামার স্তম্ভগুলি কতটা প্রসারিত করতে পারে তার সীমা এবং এই প্রযুক্তি গ্রাহকদের জন্য সত্যিকারের তামার হাইব্রিড বন্ধন প্রযুক্তিতে সমস্ত নকশা এবং "যোগ্যতা" উন্নয়ন বিনিয়োগ বিলম্বিত করার জন্য যথেষ্ট দীর্ঘস্থায়ী হবে কিনা তার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করছি।
চেন: চাহিদা থাকলেই আমরা কেবল প্রাসঙ্গিক প্রযুক্তি গ্রহণ করব।
বর্তমানে ইপোক্সি ছাঁচনির্মাণ যৌগ ক্ষেত্রে কি অনেক নতুন উন্নয়ন হয়েছে?
কেলি: ছাঁচনির্মাণ যৌগগুলিতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন এসেছে। তাদের CTE (তাপীয় প্রসারণের সহগ) ব্যাপকভাবে হ্রাস পেয়েছে, যা চাপের দৃষ্টিকোণ থেকে প্রাসঙ্গিক প্রয়োগের জন্য এগুলিকে আরও অনুকূল করে তুলেছে।
ওট: আমাদের পূর্ববর্তী আলোচনায় ফিরে আসা যাক, বর্তমানে ১ বা ২ মাইক্রন ব্যবধানে কতগুলি সেমিকন্ডাক্টর চিপ তৈরি করা হয়?
কেলি: উল্লেখযোগ্য অনুপাত।
চেন: সম্ভবত ১% এরও কম।
ওট: তাহলে আমরা যে প্রযুক্তি নিয়ে আলোচনা করছি তা মূলধারার নয়। এটি গবেষণার পর্যায়ে নেই, কারণ নেতৃস্থানীয় কোম্পানিগুলি প্রকৃতপক্ষে এই প্রযুক্তি প্রয়োগ করছে, তবে এটি ব্যয়বহুল এবং এর ফলন কম।
কেলি: এটি মূলত উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন কম্পিউটিংয়ে প্রয়োগ করা হয়। আজকাল, এটি কেবল ডেটা সেন্টারেই নয়, উচ্চ-মানের পিসি এবং এমনকি কিছু হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইসেও ব্যবহৃত হয়। যদিও এই ডিভাইসগুলি তুলনামূলকভাবে ছোট, তবুও তাদের উচ্চ কার্যক্ষমতা রয়েছে। তবে, প্রসেসর এবং CMOS অ্যাপ্লিকেশনের বিস্তৃত প্রেক্ষাপটে, এর অনুপাত তুলনামূলকভাবে কম। সাধারণ চিপ নির্মাতাদের জন্য, এই প্রযুক্তি গ্রহণ করার কোনও প্রয়োজন নেই।
ওট: এই কারণেই এই প্রযুক্তিটি মোটরগাড়ি শিল্পে প্রবেশ করা অবাক করার মতো। গাড়িগুলিকে অত্যন্ত ছোট হওয়ার জন্য চিপের প্রয়োজন হয় না। এগুলি 20 বা 40 ন্যানোমিটার প্রক্রিয়ায় থাকতে পারে, কারণ এই প্রক্রিয়ায় সেমিকন্ডাক্টরে প্রতি ট্রানজিস্টরের খরচ সবচেয়ে কম।
কেলি: তবে, ADAS বা স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিংয়ের জন্য গণনার প্রয়োজনীয়তা AI পিসি বা অনুরূপ ডিভাইসের মতোই। অতএব, মোটরগাড়ি শিল্পকে এই অত্যাধুনিক প্রযুক্তিতে বিনিয়োগ করতে হবে।
যদি পণ্য চক্র পাঁচ বছরের হয়, তাহলে নতুন প্রযুক্তি গ্রহণের ফলে কি আরও পাঁচ বছরের জন্য সুবিধা বাড়ানো যাবে?
কেলি: এটা খুবই যুক্তিসঙ্গত বিষয়। মোটরগাড়ি শিল্পের আরেকটি দিক আছে। সাধারণ সার্ভো কন্ট্রোলার বা তুলনামূলকভাবে সহজ অ্যানালগ ডিভাইসের কথা বিবেচনা করুন যা ২০ বছর ধরে বিদ্যমান এবং খুবই কম দামের। তারা ছোট চিপ ব্যবহার করে। মোটরগাড়ি শিল্পের লোকেরা এই পণ্যগুলি ব্যবহার চালিয়ে যেতে চায়। তারা কেবল ডিজিটাল ছোট চিপ সহ খুব উচ্চমানের কম্পিউটিং ডিভাইসগুলিতে বিনিয়োগ করতে চায় এবং সম্ভবত সেগুলিকে কম দামের অ্যানালগ চিপ, ফ্ল্যাশ মেমোরি এবং আরএফ চিপের সাথে যুক্ত করতে চায়। তাদের জন্য, ছোট চিপ মডেলটি অনেক অর্থবহ কারণ তারা অনেক কম দামের, স্থিতিশীল, পুরানো প্রজন্মের যন্ত্রাংশ ধরে রাখতে পারে। তারা এই যন্ত্রাংশগুলি পরিবর্তন করতে চায় না এবং প্রয়োজনও করে না। তারপর, ADAS অংশের কার্যকারিতা পূরণ করার জন্য তাদের কেবল একটি উচ্চমানের 5-ন্যানোমিটার বা 3-ন্যানোমিটার ছোট চিপ যুক্ত করতে হবে। আসলে, তারা একটি পণ্যে বিভিন্ন ধরণের ছোট চিপ প্রয়োগ করছে। পিসি এবং কম্পিউটিং ক্ষেত্রের বিপরীতে, মোটরগাড়ি শিল্পের অ্যাপ্লিকেশনের আরও বৈচিত্র্যময় পরিসর রয়েছে।
চেন: তাছাড়া, এই চিপগুলি ইঞ্জিনের পাশে ইনস্টল করার প্রয়োজন হয় না, তাই পরিবেশগত অবস্থা তুলনামূলকভাবে ভালো।
কেলি: গাড়ির পরিবেশগত তাপমাত্রা বেশ বেশি। অতএব, চিপের শক্তি বিশেষভাবে বেশি না হলেও, মোটরগাড়ি শিল্পকে ভালো তাপ ব্যবস্থাপনা সমাধানে কিছু তহবিল বিনিয়োগ করতে হবে এবং এমনকি ইন্ডিয়াম টিআইএম (তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ) ব্যবহার করার কথাও বিবেচনা করতে পারে কারণ পরিবেশগত পরিস্থিতি খুবই কঠোর।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-২৮-২০২৫