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デジタル化の急増の時代において、半導体産業は、技術開発の核となる駆動力として、驚くべき活力と変革力を実証し続けています。半導体産業チェーンの重要なバックエンドリンクとしてのチップパッケージとテストは、現在、最先端のテクノロジーのブレークスルーと新しいアプリケーションシナリオの出現によって引き起こされる一連の新たな要求に直面し、業界の開発の機会に満ちた青写真を概説しています。

 

1。高性能コンピューティングの要求高度なパッケージングテクノロジーを駆動する

人工知能、ビッグデータ分析、クラウドコンピューティングなどの高性能コンピューティングフィールドの急速な発展により、チップパフォーマンスの要件は長い間従来の境界を上回ってきました。コンピューティングパワーの需要の高まりを満たすために、チップパッケージングテクノロジーは、より高度で複雑な方向に向かって進んでいます。

一方では、2.5D/3Dパッケージングテクノロジーが業界の焦点となっています。他のコンポーネントと複数のチップまたはチップを垂直に積み重ねることにより、信号伝送パスを大幅に短縮し、レイテンシを減らし、データ送信速度を大幅に増加させます。人工知能チップを例として取ります。 Nvidiaのような業界の巨人は、ハイエンド製品で3Dパッケージングテクノロジーを広く採用し、メモリチップをコンピューティングチップと密接に統合して、メモリとプロセッサ間の超高速データ相互作用を実現し、深い学習アルゴリズムの実行効率の指数関数的な増加をもたらします。このテクノロジーは、AIトレーニング中の大規模なデータの迅速な読み取りと執筆の需要を満たすだけでなく、将来、より複雑なインテリジェントなアプリケーションシナリオの強固な基盤を置いています。

一方、System-in-Package（SIP）も常に進化しています。 SIPは、マイクロプロセッサ、RFチップ、センサーなど、さまざまな機能を持つ複数のチップを単一のパッケージに統合して、完全なミニチュアシステムを形成できます。 5Gスマートフォンの分野では、SIPをアプリケーションすることで、スマートフォンがコンパクトなスペースで多機能統合を実現できます。たとえば、Apple携帯電話のAシリーズチップは、SIPパッケージングを使用して、CPU、GPU、ベースバンドチップなどの多数の主要コンポーネントを統合します。これにより、マザーボードエリアが削減されるだけでなく、全体的なパフォーマンスを向上させ、電力管理を最適化し、ユーザーに優れたエクスペリエンスを提供します。この傾向により、チップパッケージとテスト企業が研究開発投資を増やし、小さなスペースでの高精度と高解放性の統合を達成する能力を向上させます。

2。IoTアプリケーションの台頭により、多様なパッケージングフォームが生まれます

モノのインターネット（IoT）の激しい開発により、数十億のデバイスがネットワークに接続されるようになりました。これらのデバイスには、さまざまな形状とサイズがあり、マイクロセンサーから大規模な産業用ゲートウェイまで、ウェアラブルデバイスからスマートホームハブまで、多様な機能があります。これにより、多様なチップパッケージに対する前例のない要求が生じています。

スマートブレスレットやワイヤレスタグなどの小型の低電力IoT端末デバイスの場合、ウェーハレベルのパッケージ（WLP）テクノロジーは明るく輝いています。 WLPは、ウェーハを切り取って個別にパッケージ化する必要なく、チップをウェーハに直接パッケージ化し、パッケージサイズを大幅に削減し、コストを削減します。同時に、パッケージングプロセスの寄生容量とインダクタンスの減少により、チップの消費電力がさらに減少し、バッテリー寿命が大幅に向上します。たとえば、NXP半導体は、WLPテクノロジーを採用するIoT市場向けの一連の超低パワーチップを発売し、多数のマイクロIoTデバイスが長期にわたって安定して動作することを可能にし、環境監視や小規模でエネルギー効率の高いチップの健康追跡などのアプリケーションの緊急需要を満たしています。

産業センサーや自動車用電子部品などの過酷な環境で動作する必要があるいくつかのIoTデバイスの場合、高い信頼性と強力な保護を備えたパッケージングフォームが重要になりました。セラミックパッケージは、優れた高温抵抗、耐食性、および断熱性の高い性能のために際立っています。自動車エンジン制御システムでは、セラミックでパッケージ化されたチップは、高温および高振動の過酷な環境で安定に動作し、エンジンの動作パラメーターを正確に監視および制御し、車両の安全性と効率的な動作を確保します。さらに、耐水性、粉塵抵抗、屋外のIoTデバイスが直面するUV抵抗の課題に応じて、新しいカプセル化材料とプロセスが常に出現し、チップを包括的に保護し、さまざまな複雑な環境でのIoTデバイスの信頼できる動作を確保しています。

3。自動車用電子機器の変換は、パッケージングとテスト基準を再構築します

自動車産業は、電化、インテリジェンス、および接続性に大きな変化を遂げているため、自動車の電子システムをチップパッケージングとテスト分野の新しい成長ポールにし、業界の基準を再構築しています。

電気自動車（EV）セクターでは、バッテリー管理システム（BMS）やモータードライブ制御システムなどのコアコンポーネントは、チップの信頼性と安全性に関する非常に高い要件を持っています。チップパッケージは、高出力操作中に発生した大量の熱を処理するために優れた熱散逸性能を持つ必要があるだけでなく、AEC-Q100などの厳格な自動車産業標準認証を通過する必要があります。たとえば、EV BMのInfineonの専用チップは、高温環境での安定した動作を確保し、複数の信頼性テストを受けて、EVバッテリーの安全性と効率的な管理の確固たる保証を提供する特別な熱散逸包装パッケージ設計を採用しています。

自律運転技術の徐々にアップグレードされ、高度な自律運転から完全な自律運転、さらには自律運転まで、コンピューティングパワー、リアルタイム応答機能、およびオンボードチップのフォールトトレランスにより、より高い要求が課されます。これにより、チップパッケージはより高い統合とレイテンシの低下に向かって駆動され、パッケージングとテストプロセスは、より機能的な安全性テスト手順を組み込む必要があります。たとえば、Teslaは、自律運転チップのパッケージングとテストに複雑な断層注入試験を組み込んでおり、さまざまなハードウェア障害シナリオをシミュレートして、チップが極端な条件で車両の安全な動作を保証し、自律運転車の大規模な商業的適用を開始することができるかどうかを確認します。

4。グリーンと環境保護の概念は、包装材料の革新をリードしています

持続可能な開発の提唱の世界的な背景の下で、チップ包装およびテスト業界はまた、グリーンと環境保護の概念に積極的に対応し、包装材料から始まるイノベーションの旅を開始しました。

一部の鉛ベースのはんだなどの従来のチップ包装材料には、有害な物質が含まれており、生産、使用、廃棄中に環境汚染を引き起こす可能性があります。現在、鉛のないはんだが業界の主流になっており、チップパッケージで広く使用されているスズシルバーコッパー（SAC）シリーズのリードフリーのはんだがあります。鉛汚染のリスクを大幅に減らしながら、溶接品質を確保します。

 

さらに、バイオベースの分解性材料も包装分野に出現しています。一部の研究チームは、チップパッケージシェルまたはバッファー材料を準備するために、セルロースや澱粉などの天然の生体材料の使用を調査しています。これらの材料は、チップが耐用年数に達した後、自然環境で徐々に分解し、電子廃棄物の長期汚染を土壌および水源に減らすことができます。バイオベースの材料は現在、コストとパフォーマンスの安定性の点で依然として課題に直面していますが、継続的な技術の進歩を遂げていますが、将来のチップパッケージでより大きな役割を果たすことが期待されており、半導体業界のグリーンで持続可能な開発に貢献しています。

結論として、チップパッケージとテスト業界は変化の最前線にあります。高性能コンピューティング、モノのインターネット、自動車エレクトロニクス、グリーン環境保護からの新たな需要に直面すると、絶えず革新し、技術的なボトルネックを突破し、プロセスと手順を最適化し、クロスフィールドの協力を強化することによってのみ、激しい世界的な競争で機会をつかみ、セミコンダクター産業の継続的なインベントに至るまでの栄光の章を書くことができます。