إن التحول التكنولوجي من التثبيت التقليدي عبر الثقوب إلى التوصيلات عالية الكثافة، إلى جانب النمو الهائل في مجال الذكاء الاصطناعي، يعيد تشكيل المسار التكنولوجي لصناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وهيكل المنتجات، وتوزيع القيمة بشكل جذري.
المتطلبات التكنولوجية ترقية أجهزة الحوسبة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي للوحات الد
الطلب على التوصيلات عالية الكثافة وذات عدد الطبقات العالي
عادةً ما تستخدم اللوحات الأم التقليدية للخوادم الأم 12-16 طبقة، في حين أن خوادم التدريب على الذكاء الاصطناعي السائدة الحالية (مثل سلسلة NVIDIA DGX H100) تتطلب عدد طبقات من 20-30 طبقة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. وبالنسبة لركائز وحدة معالجة الرسومات على وجه الخصوص، فإن كثافة الوصلات البينية التي تتجاوز 5000 نقطة لحام BGA ضرورية، مع ضغط عرض/مسافات التتبع من 4/4 مللي التقليدية إلى 2/2 مللي أو حتى 1.5/1.5 مللي. يدفع هذا الطلب على التصميم بشكل مباشر إلى اعتماد عملية mSAP (عملية شبه مضافة معدلة)، حيث لم تعد عمليات الطرح التقليدية غير قادرة على تلبية متطلبات الدقة.
تحديات سلامة الإشارة وحلولها
عند معدلات إرسال PAM4 بسرعة 112 جيجابت في الثانية، يجب التحكم في فقدان الإدراج في حدود -0.6 ديسيبل/بوصة. ومن خلال تحليل المحاكاة، وجدنا أنه يجب تقليل عامل التبديد (Df) من 0.02 بالنسبة إلى FR-4 التقليدي إلى أقل من 0.005. يتضمن الحل الرائد الحالي في الصناعة استخدام نظام مركب من راتنج الهيدروكربون/حشو السيراميك (مثل روجرز RO4835™)، والذي يحافظ على قيمة Dk ثابتة تبلغ 3.5 ± 0.05 ويظهر خصائص عازلة جيدة حتى عند 77 جيجاهرتز.
ابتكارات في تكنولوجيا إدارة الحرارة
إذا أخذنا NVIDIA H100 كمثال، فإن ذروة استهلاك الطاقة لشريحة واحدة تصل إلى 700 واط، مما يجعل حلول التصميم الحراري التقليدية غير كافية تمامًا. يمكن لتقنية الكتلة النحاسية المدمجة + المصفوفة الحرارية عبر تقنية المصفوفة الحرارية المطورة لدينا أن تقلل المقاومة الحرارية إلى 0.8 درجة مئوية/ثانية. فيما يتعلق باختيار مواد الركيزة، أصبح ارتفاع Tg (≥ 170 درجة مئوية) والتوصيل الحراري العالي (≥ 0.8 واط/م-ك) من المتطلبات الأساسية، حيث تعتمد بعض التطبيقات المتطورة بالفعل هياكل هجينة من الركائز المعدنية والمواد العضوية.
الإنجازات التكنولوجية والتقدم المحرز في توطين المواد الأساسية
حصلت سلسلة S7439 من Shengyi Technology على شهادة من كبرى شركات تصنيع المعدات الأصلية، حيث حققت قيمة Df تبلغ 0.0058 عند 10 جيجاهرتز، مما يجعلها تقترب من المعايير الدولية الرائدة. أدى تطوير Sinoma Science & Technology لنسيج زجاجي إلكتروني منخفض Dk (Dk=4.2) إلى كسر احتكار Nittobo التكنولوجي، ومن المتوقع أن يبدأ الإنتاج الضخم بحلول عام 2025.
مواد كيميائية متخصصة
في أحبار مقاومة اللحام، تدعم سلسلة SR-7200G من Taiyo Ink من Taiyo Ink التصوير المباشر بالليزر بدقة تصل إلى 20 ميكرومتر. وبالنسبة لمواد الطلاء المضافة، تتيح سلسلة Circuposit 8800 من MacDermid Enthone إمكانية الطلاء الموحد بنسب عرضية 1:1، مما يعالج مشكلة الطلاء النحاسي الموحد في الثقوب العابرة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات العدد الكبير من الطبقات.
العقبات التقنية والإنجازات في عمليات التصنيع
تقنية الحفر بالليزر
بالنسبة للمعالجة الميكروفونية التي تقل عن 0.1 مم، يقترب ليزر ثاني أكسيد الكربون من الحدود المادية. لقد أدخلنا أنظمة المعالجة بالليزر بالأشعة فوق البنفسجية مع تقنية تشكيل الحزمة لتعزيز دقة المعالجة إلى 35 ميكرومتر. تحقق ماكينات الحفر بالليزر بالأشعة فوق البنفسجية من هانز ليزر، باستخدام الطول الموجي 355 نانومتر، قطر ثقب لا يقل عن 50 ميكرومتر مع دقة موضعية تبلغ ± 15 ميكرومتر.
ابتكارات في عمليات التصفيح
بالنسبة للألواح ذات الطبقات العالية جدًا التي تتجاوز 30 طبقة، قمنا بتطوير عملية تصفيح تتضمن تسخين مجزأ وتطبيق الضغط. ومن خلال التحكم الدقيق في تدفق الراتنج، يتم زيادة معدل ملء الطبقات البينية إلى أكثر من 95%، بينما يتم الحفاظ على دقة محاذاة الطبقات البينية في حدود ± 25 ميكرومتر.
تحسينات في تكنولوجيا التفتيش
حل شامل يجمع بين الفحص البصري الآلي (AOI) والاختبار الكهربائي. يدعم برنامج PathWave ADS من Keysight محاكاة المجال الكهرومغناطيسي ثلاثي الأبعاد، مما يتيح التعرف المبكر على مشكلات سلامة الإشارة. بالنسبة للاختبار داخل الدائرة، تدعم بنية TestStation من Teradyne اختبار معدل خطأ البت لواجهات 112 جيجابت في الثانية.
إعادة هيكلة السلسلة الصناعية وتحويل نموذج الأعمال
إعادة تشكيل علاقات سلسلة التوريد
تنقسم سلسلة توريد لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لخوادم الذكاء الاصطناعي إلى ثلاثة مستويات: مجموعات لوحات GPU التي تقودها شركات تصنيع الرقائق (على سبيل المثال، سلسلة التوريد المعينة من NVIDIA)؛ واللوحات الأم CPU التي تتبع سلسلة التوريد التقليدية للخوادم؛ وشركات تصنيع الوحدات النمطية التي تشتري الوحدات النمطية الإضافية بشكل مستقل. يتطلب هذا التمايز أن تمتلك شركات
زيادة التركيز بسبب الحواجز التقنية الأعلى
يبلغ الاستثمار الرأسمالي لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المكونة من 18 طبقة أو أكثر 3-5 أضعاف الاستثمار في المنتجات التقليدية، مع دورات بحث وتطوير تمتد من 12 إلى 18 شهرًا. وقد أدى هذا إلى تركيز الحصة السوقية بين الشركات الرائدة، حيث استحوذت أكبر ثلاث شركات مصنعة على أكثر من 601 تيرابايت 3 تيرابايت من سوق مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للخوادم المحلية للذكاء الاصطناعي في عام 2024.
التغيرات في توزيع القيمة
في تكلفة فاتورة المواد (BOM) لخوادم الذكاء الاصطناعي، زادت نسبة مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من 2-3% في الخوادم التقليدية إلى 6-8%. وبالنسبة لركائز وحدة معالجة الرسومات على وجه الخصوص، نظرًا لتعقيدها التقني العالي، يمكن أن يصل إجمالي الهوامش إلى 35-401 تيرابايت 3 تيرابايت، وهو أعلى بكثير من 15-201 تيرابايت 3 تيرابايت للمنتجات التقليدية.
اتجاهات التطور التكنولوجي المستقبلية
دمج التغليف المتقدم واللوحات الإلكترونية المطبوعة
وتتطلب بنية الشريحة أن تتولى مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بعض الوظائف البينية، مما يدفع تكنولوجيا مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الشبيهة بالركيزة (SLP) نحو عرض/مسافة بينية تبلغ 10/10 ميكرومتر. وقد حققت تقنية eSLP المطورة من شركة Shennan Circuits قدرة معالجة 8/8 ميكرومتر، وهي تخضع للتحقق من صحة العينة مع كبرى الشركات المصنعة للرقائق.
تقنية التعبئة المشتركة للضوئيات السليكونية
بالنسبة للوحدات البصرية التي تزيد عن 1.6 تيرافلوب، أصبحت البصريات المعبأة بشكل مشترك (CPO) خيارًا لا مفر منه. وهذا يتطلب أن تدمج لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الموجات الضوئية، ونحن نعمل على تطوير تقنية ركيزة هجينة تعتمد على موجات ثاني أكسيد السيليكون، ومن المتوقع أن تدخل حيز التطبيقات الهندسية بحلول عام 2026.
متطلبات الاستدامة
تفرض توجيهات CE-RED الصادرة عن الاتحاد الأوروبي متطلبات بيئية جديدة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، بما في ذلك المواد الخالية من الهالوجين والعمليات الخالية من الرصاص. يقلل نظام راتنج الإيبوكسي الحيوي الذي طورناه من انبعاثات الكربون بنسبة 40٪ وحصل على شهادة UL.
توصيات للفرق الفنية
تحويل هيكل المواهب
من الضروري التحول من المهندسين التقليديين إلى المواهب المركبة في مجال "نظام المواد والعمليات". في فريقنا، ارتفعت نسبة المهندسين ذوي الخلفية العلمية في مجال المواد من 10% قبل عقد من الزمن إلى 35% اليوم.
تركيز الاستثمار في البحث والتطوير
يوصى بتخصيص 60٪ من موارد البحث والتطوير للـ HDI عالية الطبقات، و 30٪ للتغليف المتقدم، و 10٪ لتقنيات التنمية المستدامة. يجب التركيز بشكل خاص على التعاون المبكر مع مصنعي الرقائق والمشاركة في التصميم الأمامي.
استراتيجية تخطيط براءات الاختراع
التركيز على تصميمات براءات الاختراع في ثلاثة اتجاهات: المواد عالية السرعة، وهياكل تبديد الحرارة، والوصلات عالية الكثافة. من بين براءات الاختراع الأساسية التي تم التقدم بطلبات للحصول عليها في السنوات الأخيرة، تشكل تلك التي تتعلق بهياكل تبديد الحرارة الخاصة 40٪، والتي ستصبح حاجزًا تقنيًا في المستقبل.
يعمل الذكاء الاصطناعي على الارتقاء باللوحات الإلكترونية المطبوعة من مكونات مساعدة إلى أجزاء أساسية في أنظمة الحوسبة. يتطلب هذا التغيير في الوضع إعادة تعريف عمليات تطوير المنتجات من منظور نظامي، والانتقال من مزودي خدمات التصنيع البحتة إلى مزودي الحلول التقنية. ستكون المنافسة الصناعية في المستقبل عبارة عن منافسة شاملة بين أنظمة المواد وقدرات العمليات وبراعة تصميم الأنظمة.