اعلی درجے کی پیکیجنگ کے لیے بنیادی اصطلاحات

اعلی درجے کی پیکیجنگ 'مور سے زیادہ' دور کی تکنیکی جھلکیوں میں سے ایک ہے۔چونکہ ہر پروسیس نوڈ پر چپس کو چھوٹا کرنا مشکل اور مہنگا ہوتا جا رہا ہے، انجینئرز ایک سے زیادہ چپس کو ایڈوانس پیکجز میں ڈال رہے ہیں تاکہ انہیں سکڑنے کے لیے مزید جدوجہد نہ کرنی پڑے۔یہ مضمون جدید ترین پیکیجنگ ٹیکنالوجی میں استعمال ہونے والی 10 سب سے عام اصطلاحات کا مختصر تعارف فراہم کرتا ہے۔

2.5D پیکجز

2.5D پیکج روایتی 2D IC پیکیجنگ ٹیکنالوجی کی ترقی ہے، جو بہتر لائن اور جگہ کے استعمال کی اجازت دیتا ہے۔2.5D پیکج میں، ننگی ڈائز کو اسٹیک کیا جاتا ہے یا سلیکون کے ذریعے ویاس (TSVs) کے ساتھ انٹرپوزر پرت کے اوپر ایک طرف رکھا جاتا ہے۔بیس، یا انٹرپوزر پرت، چپس کے درمیان رابطہ فراہم کرتی ہے۔

2.5D پیکیج عام طور پر ہائی اینڈ ASICs، FPGAs، GPUs اور میموری کیوبز کے لیے استعمال ہوتا ہے۔2008 میں Xilinx نے اپنے بڑے FPGAs کو زیادہ پیداوار کے ساتھ چار چھوٹے چپس میں تقسیم کیا اور انہیں سلیکون انٹرپوزر لیئر سے جوڑ دیا۔اس طرح 2.5D پیکجز پیدا ہوئے اور بالآخر ہائی بینڈوڈتھ میموری (HBM) پروسیسر کے انضمام کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہونے لگے۔

2.5D پیکیج کا خاکہ

3D پیکیجنگ

3D IC پیکیج میں، منطقی ڈائی کو ایک ساتھ یا سٹوریج ڈائی کے ساتھ اسٹیک کیا جاتا ہے، جس سے بڑے سسٹم آن چپس (SoCs) کی تعمیر کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے۔ڈائی ایک دوسرے سے ایک فعال انٹرپوزر پرت کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں، جب کہ 2.5D IC پیکجز انٹرپوزر پرت پر اجزاء کو اسٹیک کرنے کے لیے conductive bumps یا TSVs کا استعمال کرتے ہیں، 3D IC پیکجز TSVs کا استعمال کرتے ہوئے سلیکون ویفرز کی متعدد تہوں کو اجزاء سے جوڑتے ہیں۔

TSV ٹیکنالوجی 2.5D اور 3D IC دونوں پیکجوں میں کلیدی قابل بنانے والی ٹیکنالوجی ہے، اور سیمی کنڈکٹر انڈسٹری 3D IC پیکجوں میں DRAM چپس تیار کرنے کے لیے HBM ٹیکنالوجی کا استعمال کر رہی ہے۔

3D پیکیج کا ایک کراس سیکشنل منظر یہ ظاہر کرتا ہے کہ سلکان چپس کے درمیان عمودی باہمی ربط دھاتی تانبے کے TSVs کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔

چپلیٹ

چپلیٹ 3D IC پیکیجنگ کی ایک اور شکل ہے جو CMOS اور غیر CMOS اجزاء کے متفاوت انضمام کو قابل بناتی ہے۔دوسرے لفظوں میں، وہ چھوٹے SoCs ہیں، جنہیں chiplets بھی کہا جاتا ہے، بجائے ایک پیکیج میں بڑے SoCs کے۔

ایک بڑی SoC کو چھوٹے، چھوٹے چپس میں توڑنا سنگل بیئر ڈائی سے زیادہ پیداوار اور کم لاگت پیش کرتا ہے۔چپلیٹ ڈیزائنرز کو IP کی وسیع رینج سے فائدہ اٹھانے کی اجازت دیتے ہیں اس بات پر غور کیے بغیر کہ کون سا پروسیس نوڈ استعمال کرنا ہے اور اسے بنانے کے لیے کون سی ٹیکنالوجی استعمال کرنی ہے۔وہ چپ بنانے کے لیے سلکان، گلاس اور لیمینیٹ سمیت وسیع پیمانے پر مواد استعمال کر سکتے ہیں۔

چپلیٹ پر مبنی نظام ایک درمیانی پرت پر ایک سے زیادہ چپلیٹ پر مشتمل ہوتے ہیں۔

فین آؤٹ پیکجز

فین آؤٹ پیکج میں، زیادہ بیرونی I/O فراہم کرنے کے لیے "کنکشن" کو چپ کی سطح سے بند کر دیا جاتا ہے۔یہ ایپوکسی مولڈنگ میٹریل (EMC) کا استعمال کرتا ہے جو مکمل طور پر ڈائی میں سرایت کرتا ہے، جس سے ویفر بمپنگ، فلکسنگ، فلپ چپ ماونٹنگ، صفائی، نیچے چھڑکاؤ اور کیورنگ جیسے عمل کی ضرورت ختم ہوتی ہے۔لہٰذا، کسی درمیانی پرت کی بھی ضرورت نہیں ہے، جس سے متفاوت انضمام بہت آسان ہو جاتا ہے۔

فین آؤٹ ٹیکنالوجی ایک چھوٹا پیکج پیش کرتی ہے جس میں دیگر پیکیج کی اقسام کے مقابلے میں زیادہ I/O ہے، اور 2016 میں یہ ٹیکنالوجی اسٹار تھا جب ایپل اپنے 16nm ایپلیکیشن پروسیسر اور موبائل DRAM کو آئی فون کے لیے ایک پیکیج میں ضم کرنے کے لیے TSMC کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرنے میں کامیاب ہوا تھا۔ 7۔

فین آؤٹ پیکیجنگ

فین آؤٹ ویفر لیول پیکیجنگ (FOWLP)

FOWLP ٹیکنالوجی ویفر لیول پیکیجنگ (WLP) پر ایک بہتری ہے جو سلیکون چپس کے لیے زیادہ بیرونی کنکشن فراہم کرتی ہے۔اس میں چپ کو ایپوکسی مولڈنگ مواد میں سرایت کرنا اور پھر ویفر کی سطح پر ایک اعلی کثافت کی دوبارہ تقسیم کی تہہ (RDL) بنانا اور دوبارہ تشکیل شدہ ویفر بنانے کے لیے سولڈر بالز لگانا شامل ہے۔

FOWLP پیکیج اور ایپلیکیشن بورڈ کے درمیان بڑی تعداد میں کنکشن فراہم کرتا ہے، اور چونکہ سبسٹریٹ ڈائی سے بڑا ہوتا ہے، اس لیے ڈائی پچ اصل میں زیادہ آرام دہ ہوتی ہے۔

FOWLP پیکیج کی مثال

متضاد انضمام

اعلی سطحی اسمبلیوں میں الگ الگ تیار کردہ مختلف اجزاء کا انضمام فعالیت کو بڑھا سکتا ہے اور آپریٹنگ خصوصیات کو بہتر بنا سکتا ہے، لہذا سیمی کنڈکٹر اجزاء کے مینوفیکچررز ایک ہی اسمبلی میں مختلف عمل کے بہاؤ کے ساتھ فعال اجزاء کو یکجا کرنے کے قابل ہیں۔

متفاوت انضمام سسٹم-ان-پیکیج (SiP) کی طرح ہے، لیکن ایک ہی سبسٹریٹ پر ایک سے زیادہ بیئر ڈیز کو یکجا کرنے کے بجائے، یہ ایک ہی سبسٹریٹ پر چپلیٹس کی شکل میں متعدد IPs کو جوڑتا ہے۔متضاد انضمام کا بنیادی خیال ایک ہی پیکیج میں مختلف افعال کے ساتھ متعدد اجزاء کو جوڑنا ہے۔

متضاد انضمام میں کچھ تکنیکی عمارت کے بلاکس

ایچ بی ایم

HBM ایک معیاری اسٹیک اسٹوریج ٹیکنالوجی ہے جو اسٹیک کے اندر اور میموری اور منطقی اجزاء کے درمیان ڈیٹا کے لیے اعلی بینڈوتھ چینلز فراہم کرتی ہے۔HBM پیکجز اسٹیک میموری ڈائی کرتے ہیں اور مزید I/O اور بینڈوڈتھ بنانے کے لیے TSV کے ذریعے ان کو آپس میں جوڑتے ہیں۔

HBM ایک JEDEC معیار ہے جو ایپلیکیشن پروسیسرز، GPUs اور SoCs کے ساتھ ایک پیکج کے اندر DRAM اجزاء کی متعدد پرتوں کو عمودی طور پر مربوط کرتا ہے۔HBM بنیادی طور پر ہائی اینڈ سرورز اور نیٹ ورکنگ چپس کے لیے 2.5D پیکج کے طور پر لاگو کیا گیا ہے۔HBM2 ریلیز اب ابتدائی HBM ریلیز کی صلاحیت اور گھڑی کی شرح کی حدود کو دور کرتی ہے۔

HBM پیکجز

انٹرمیڈیٹ پرت

انٹرپوزر پرت وہ نالی ہے جس کے ذریعے پیکیج میں ملٹی چپ بیئر ڈائی یا بورڈ سے برقی سگنل گزرے ہیں۔یہ ساکٹ یا کنیکٹر کے درمیان برقی انٹرفیس ہے، جس سے سگنلز کو مزید دور تک پھیلایا جا سکتا ہے اور بورڈ پر موجود دیگر ساکٹوں سے بھی منسلک کیا جا سکتا ہے۔

انٹرپوزر پرت سلکان اور نامیاتی مواد سے بنی ہو سکتی ہے اور ملٹی ڈائی ڈائی اور بورڈ کے درمیان ایک پل کا کام کرتی ہے۔سلیکون انٹرپوزر لیئرز ہائی فائن پچ I/O کثافت اور TSV بنانے کی صلاحیتوں کے ساتھ ایک ثابت شدہ ٹیکنالوجی ہیں اور 2.5D اور 3D IC چپ پیکیجنگ میں کلیدی کردار ادا کرتی ہیں۔

ایک نظام تقسیم شدہ انٹرمیڈیٹ پرت کا عام نفاذ

دوبارہ تقسیم کی پرت

دوبارہ تقسیم کرنے والی پرت میں تانبے کے کنکشن یا الائنمنٹ ہوتے ہیں جو پیکیج کے مختلف حصوں کے درمیان برقی روابط کو فعال کرتے ہیں۔یہ دھاتی یا پولیمیرک ڈائی الیکٹرک مواد کی ایک تہہ ہے جسے پیکج میں ننگے ڈائی کے ساتھ اسٹیک کیا جا سکتا ہے، اس طرح بڑے چپ سیٹوں کے I/O وقفہ کاری کو کم کیا جا سکتا ہے۔دوبارہ تقسیم کرنے والی پرتیں 2.5D اور 3D پیکیج کے حل کا ایک لازمی حصہ بن گئی ہیں، جس سے ان پر موجود چپس درمیانی تہوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک دوسرے کے ساتھ بات چیت کر سکتی ہیں۔

ری ڈسٹری بیوشن لیئرز کا استعمال کرتے ہوئے انٹیگریٹڈ پیکجز

ٹی ایس وی

TSV 2.5D اور 3D پیکیجنگ سلوشنز کے لیے ایک کلیدی نفاذ ٹیکنالوجی ہے اور یہ ایک تانبے سے بھرا ہوا ویفر ہے جو سلیکون ویفر ڈائی کے ذریعے عمودی آپس میں ربط فراہم کرتا ہے۔یہ برقی کنکشن فراہم کرنے کے لیے پوری ڈائی سے گزرتا ہے، جو ڈائی کے ایک طرف سے دوسرے تک مختصر ترین راستہ بناتا ہے۔

ویفر کے سامنے والے حصے سے ایک خاص گہرائی تک سوراخ یا ویاس کے ذریعے کھدائی کی جاتی ہے، جسے بعد میں موصلیت اور کنڈکٹیو مواد (عام طور پر تانبا) جمع کرکے بھرا جاتا ہے۔ایک بار جب چپ من گھڑت ہو جاتی ہے، تو اسے ویفر کی پچھلی جانب سے پتلا کیا جاتا ہے تاکہ ویفر کے پچھلے حصے پر جمع ہونے والی دھات اور TSV آپس میں جڑنے کو مکمل کیا جا سکے۔