2025-09-19
छोटे, तेज़ और अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने की दौड़ में, अल्ट्रा-पतले स्मार्टफोन से लेकर कॉम्पैक्ट चिकित्सा पहनने योग्य उपकरणों तक, पारंपरिक साइड-बाय-साइड चिप प्लेसमेंट एक दीवार से टकरा गया है।पैकेज पर पैकेज (पीओपी) तकनीक दर्ज करें: एक गेम-चेंजिंग समाधान जो चिप पैकेज (जैसे, नीचे एक प्रोसेसर, ऊपर मेमोरी) को ऊर्ध्वाधर में ढेर करता है, प्रदर्शन को बढ़ाते हुए पीसीबी स्थान को 50% तक कम करता है।पोप सिर्फ जगह बचाने के बारे में नहीं है; यह सिग्नल पथों को छोटा करता है, बिजली की खपत को कम करता है, और उन्नयन को आसान बनाता है। यह उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है जहां हर मिलीमीटर और मिलीवाट मायने रखता है। यह गाइड PoP क्या है, यह कैसे काम करता है,इसके मुख्य लाभ, वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों और इसके भविष्य को आकार देने वाले नवीनतम प्रगति।
महत्वपूर्ण बातें
1अंतरिक्ष दक्षताः पीओपी चिप्स को ऊर्ध्वाधर (साइड-बाय-साइड बनाम) में स्टैक करता है, जिससे पीसीबी पदचिह्न में 30-50% की कटौती होती है, जो स्मार्टवॉच और फोल्डेबल फोन जैसे पतले उपकरणों को सक्षम बनाता है।
2तेज प्रदर्शनः स्टैक चिप्स (जैसे, सीपीयू + रैम) के बीच सिग्नल पथों को छोटा करने से देरी 20 से 40% कम होती है और बिजली की खपत 15 से 25% कम होती है।
3मॉड्यूलरताः प्रत्येक चिप का परीक्षण किया जाता है और इसे व्यक्तिगत रूप से बदला जा सकता है।
4बहुमुखी प्रतिभा: विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं के चिप्स के साथ काम करता है (उदाहरण के लिए, एक क्वालकॉम सीपीयू + सैमसंग रैम) और अपग्रेड का समर्थन करता है (उदाहरण के लिए, 4GB रैम को 8GB के लिए स्वैप करना) ।
5व्यापक अनुप्रयोगः उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (स्मार्टफोन, टैबलेट), ऑटोमोटिव (एडीएएस सिस्टम), स्वास्थ्य सेवा (पहनने योग्य मॉनिटर) और 5 जी दूरसंचार (बेस स्टेशन) पर हावी है।
पैकेज ऑन पैकेज (पीओपी) तकनीक क्या है?
पीओपी एक उन्नत पैकेजिंग तकनीक है जो दो या दो से अधिक अर्धचालक पैकेज को लंबवत रूप से ढेर करती है, जिससे एक एकल, कॉम्पैक्ट मॉड्यूल बनता है।पारंपरिक "साइड-बाय-साइड" प्लेसमेंट (जहां सीपीयू और रैम अलग-अलग पीसीबी स्थान पर कब्जा करते हैं) के विपरीत, PoP महत्वपूर्ण घटकों को ओवरलैप करता है, आमतौर पर नीचे एक लॉजिक चिप (CPU, SoC) और ऊपर एक मेमोरी चिप (DRAM, फ्लैश) होती है, जो छोटी-छोटी सोल्डर गेंदों या माइक्रोबंप्स द्वारा जुड़ी होती है।यह डिजाइन इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण के तरीके को बदल देता है, प्रदर्शन का त्याग किए बिना लघुकरण को प्राथमिकता देना।
मूल परिभाषा और उद्देश्य
अपने मूल में, पीओपी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में दो सबसे बड़ी चुनौतियों को हल करता हैः
1स्थान की सीमाएंः जैसे-जैसे डिवाइस पतले होते हैं (उदाहरण के लिए, 7 मिमी स्मार्टफोन), साइड-बाय-साइड चिप्स के लिए कोई जगह नहीं है। पीओपी क्षैतिज के बजाय ऊर्ध्वाधर स्थान का उपयोग करने के लिए घटकों को ढेर करता है।
2.प्रदर्शन की बाधाएं: दूर के चिप्स के बीच लंबे सिग्नल पथ (जैसे, पीसीबी के एक छोर पर सीपीयू, दूसरे पर रैम) देरी और सिग्नल हानि का कारण बनते हैं। पीओपी चिप्स को मिलीमीटर दूर रखता है,सुपरचार्जिंग डेटा ट्रांसफर.
PoP भी मॉड्यूलर है: प्रत्येक चिप को स्टैकिंग से पहले परीक्षण किया जाता है. यदि एक मेमोरी चिप विफल हो जाती है, तो आप केवल उस भाग को बदल देते हैं, पूरे मॉड्यूल को नहीं।यह लचीलापन एकीकृत पैकेजों (जहां चिप्स स्थायी रूप से बंधे होते हैं) की तुलना में एक बड़ा लाभ है, जिससे मरम्मत की लागत में 60% की कटौती हुई।
पीओपी स्टैक के प्रमुख घटक
एक बुनियादी पीओपी सेटअप में चार महत्वपूर्ण भाग होते हैं; उन्नत डिजाइन बेहतर प्रदर्शन के लिए इंटरपोजर जैसे अतिरिक्त जोड़ते हैंः
| घटक | भूमिका | उदाहरण |
|---|---|---|
| निचला पैकेज | तार्किक कोरः निर्देश चलाता है, डिवाइस को नियंत्रित करता है, और पीसीबी से जुड़ता है। | क्वालकॉम स्नैपड्रैगन SoC, इंटेल CPU |
| शीर्ष पैकेज | मेमोरी: लॉजिक चिप के लिए डेटा को जल्दी से एक्सेस करने के लिए संग्रहीत करता है। | सैमसंग LPDDR5 रैम, SK Hynix फ्लैश |
| सोल्डर बॉल (बीजीए) | छोटे-छोटे प्रवाहकीय गोले जो ऊपर और नीचे के पैकेज को जोड़ते हैं। | सीसा रहित SAC305 मिश्र धातु की गेंदों (0.06 ∼0.9 मिमी) |
| मध्यस्थ (उन्नत) | पतली "ब्रिज" परत (सिलिकॉन, कांच) जो सिग्नल/पावर वितरण और गर्मी प्रबंधन में सुधार करती है। | टीएसवी (थ्रू-सिलिकॉन वायस) के साथ सिलिकॉन इंटरपोजर |
उदाहरण: एक स्मार्टफोन के पीओपी मॉड्यूल में 5 एनएम स्नैपड्रैगन 8 जेन 4 (नीचे का पैकेज) 8 जीबी एलपीडीडीआर 5 एक्स रैम (शीर्ष पैकेज) के साथ ढेर हो सकता है, जो 0.4 मिमी पिच सॉल्डर गेंदों द्वारा जुड़ा हुआ है।यह मॉड्यूल केवल 15mm × 15mm पीसीबी अंतरिक्ष ढ़ाई साइड-बाय-साइड प्लेसमेंट के आकार पर कब्जा.
पीओपी तकनीक कैसे काम करती हैः चरण-दर-चरण प्रक्रिया
पीओपी असेंबली एक परिशुद्धता संचालित प्रक्रिया है जिसमें संरेखण और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए विशेष उपकरण (जैसे, लेजर सोल्डर बॉल जेटर, एक्स-रे इंस्पेक्टर) की आवश्यकता होती है। नीचे मानक कार्यप्रवाह हैः
1. पूर्व-विधानसभा की तैयारी
स्टैकिंग से पहले, प्रत्येक घटक को साफ किया जाना चाहिए, परीक्षण किया जाना चाहिए और दोषों से बचने के लिए तैयार किया जाना चाहिएः
पीसीबी सफाईः आधार पीसीबी को अल्ट्रासोनिक तरंगों या संपीड़ित हवा के साथ साफ किया जाता है ताकि धूल, तेल, या अवशेषों को हटाया जा सके।
पीसीबी पैड के स्थानों पर (जहां निचला पैकेज बैठता है) पट्टा पेस्ट की एक सटीक मात्रा लागू करने के लिए एक स्टेंसिल (छोटे छेद के साथ पतली धातु शीट) का उपयोग किया जाता है।
c.चिप परीक्षणः नीचे (तर्क) और ऊपर (स्मृति) चिप दोनों को व्यक्तिगत रूप से परीक्षण किया जाता है (स्वचालित परीक्षण उपकरण का उपयोग करके,एटीई) यह सुनिश्चित करने के लिए कि उनके कार्यात्मक दोषपूर्ण चिप्स को स्टैकिंग पर समय बर्बाद करने से बचने के लिए फेंक दिया जाता है.
2. नीचे पैकेज की जगह
लॉजिक चिप (जैसे, SoC) को सबसे पहले पीसीबी पर रखा जाता है, क्योंकि यह स्टैक का "आधार" है:
a.सटीक प्लेसमेंटः एक पिक-एंड-प्लेस मशीन (१५μm की सटीकता के साथ) निचले पैकेज को सोल्डर पेस्ट से ढके पीसीबी पैड पर रखती है।
b. अस्थायी निर्धारणः पैकेज को कम तापमान वाले चिपकने वाले या वैक्यूम दबाव के साथ जगह पर रखा जाता है ताकि रिफ्लो के दौरान शिफ्ट होने से रोका जा सके।
3. शीर्ष पैकेज प्लेसमेंट
मेमोरी चिप को सीधे नीचे के पैकेज के ऊपर स्टैक किया जाता है, जो इसके सोल्डर पैड के साथ संरेखित होता है:
a.सोल्डर बॉल संलग्नक: शीर्ष पैकेज (स्मृति) में अपनी निचली सतह पर पूर्व-लागू सोल्डर बॉल (0.06 ′′ 0.9 मिमी) हैं। ये बॉल निचले पैकेज पर पैड लेआउट से मेल खाते हैं।
b.Alignment Check: एक विजन सिस्टम (कैमरा + सॉफ्टवेयर) यह सुनिश्चित करता है कि ऊपरी पैकेज नीचे के एक के साथ पूरी तरह से संरेखित हो
4. रिफ्लो सोल्डरिंग
पूरे ढेर को गर्म किया जाता है ताकि वे पिघल सकें, जिससे स्थायी बंधन बनते हैं:
a.ओवन प्रसंस्करणः पीसीबी + स्टैक किए गए पैकेज एक नियंत्रित तापमान प्रोफ़ाइल के साथ एक रिफ्लो ओवन से गुजरते हैं (उदाहरण के लिए, सीसा मुक्त मिलाप के लिए 250 डिग्री सेल्सियस पीक) ।यह पीसीबी पर मिलाप पेस्ट और शीर्ष पैकेज के मिलाप गेंदों को पिघलाता है, मजबूत विद्युत और यांत्रिक कनेक्शन बनाते हैं।
b.Cooling: थर्मल तनाव से बचने के लिए स्टैक धीरे-धीरे ठंडा होता है (जिससे सोल्डर दरारें होती हैं) जो दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है।
5निरीक्षण एवं परीक्षण
कोई भी पीओपी मॉड्यूल कठोर जांच के बिना कारखाने से बाहर नहीं निकलता:
एक्स-रे निरीक्षणः एक्स-रे मशीनें छिपे हुए दोषों (जैसे, सोल्डर खोखले, लापता गेंदों) की तलाश करती हैं जो नग्न आंखों से अदृश्य हैं।
b. विद्युत परीक्षणः एक "उड़ान जांच" परीक्षक जांचता है कि क्या संकेत ऊपर/नीचे के पैकेज और पीसीबी के बीच सही ढंग से बहते हैं।
c. मैकेनिकल टेस्टिंग: मॉड्यूल को थर्मल साइकिलिंग (जैसे, -40°C से 125°C) और कंपन परीक्षणों के अधीन किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह वास्तविक दुनिया के उपयोग में जीवित रहे।
प्रो टिपः उन्नत पीओपी डिजाइनों में केवल सोल्डर गेंदों के बजाय परतों को जोड़ने के लिए चिप्स के माध्यम से ड्रिल किए गए छोटे छेदों का उपयोग किया जाता है।टीएसवी सिग्नल विलंब को 30% तक कम करते हैं और थ्रीडी स्टैकिंग (दो से अधिक परतों) को सक्षम करते हैं.
महत्वपूर्ण विवरणः इंटरकनेक्शन और सामग्री
पोप को काम करने वाला "गोंद" इसकी इंटरकनेक्शन सिस्टम है - सोल्डर बॉल या माइक्रोबंप्स - और स्टैक बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री। ये विकल्प प्रदर्शन, विश्वसनीयता और लागत को सीधे प्रभावित करते हैं।
सोल्डर बॉल: पीओपी कनेक्शन की रीढ़
सोल्डर बॉल मुख्य रूप से ऊपर और नीचे के पैकेज को जोड़ने का तरीका है। उनका आकार, मिश्र धातु और प्लेसमेंट निर्धारित करता है कि ढेर कितना अच्छा काम करता हैः
| पहलू | विनिर्देश और विवरण |
|---|---|
| आकार | 0.060 मिमी (छोटे, एचडीआई पीओपी के लिए) से 0.9 मिमी (बड़े, उच्च-शक्ति वाले चिप्स के लिए) तक। अधिकांश उपभोक्ता उपकरणों में 0.4×0.76 मिमी की गेंदों का उपयोग किया जाता है। |
| मिश्र धातु के प्रकार | - सीसा रहितः SAC305 (3% चांदी, 0.5% तांबा, 96.5% टिन) ′′ RoHS अनुपालन के लिए मानक। - सीसा आधारितः टिन-सीसा (63/37) ️ औद्योगिक/ऑटोमोटिव उपकरणों में प्रयोग किया जाता है (बेहतर थर्मल विश्वसनीयता) । - विशेषताः संवेदनशील चिप्स के लिए बिस्मथ टिन (कम पिघलने का बिंदु) । |
| प्लेसमेंट के तरीके | - लेजर जेटिंगः सटीक, समान गेंदों का निर्माण करता है (छोटे पिचों के लिए सबसे अच्छा) । - स्टैंसिल प्रिंटिंगः स्टैंसिल का उपयोग पट्टा पेस्ट लगाने के लिए किया जाता है, फिर ऊपर गेंदों को रखा जाता है। - वितरणः तरल मिलाप का उपयोग करता है जो गेंदों में कठोर हो जाता है (कम लागत, कम सटीकता) । |
| प्रमुख आवश्यकताएं | - पिच सटीकताः शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए गेंदों को समान रूप से (जैसे, 0.4 मिमी पिच) रखा जाना चाहिए। - सतह की समाप्तिः नीचे के पैकेज के पैड में जंग को रोकने के लिए ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) या OSP (Organic Soldability Preservative) होता है। - थर्मल विश्वसनीयताः पट्टा को बिना दरार के 1,000 से अधिक थर्मल चक्रों का सामना करना पड़ता है। |
इंटरपोसर्स: उच्च प्रदर्शन वाले पीओपी के लिए उन्नत कनेक्शन
उच्च अंत उपकरणों (जैसे, 5 जी बेस स्टेशन, गेमिंग जीपीयू) के लिए, पीओपी सिग्नल और गर्मी चुनौतियों को हल करने के लिए शीर्ष और निचले पैकेजों के बीच इंटरपोजरों की पतली परतों का उपयोग करता हैः
1एक इंटरपोज़र क्या है? एक पतली शीट (सिलिकॉन, कांच, या कार्बनिक सामग्री) जिसमें छोटे तार या टीएसवी होते हैं जो चिप्स के बीच एक "पुल" के रूप में कार्य करते हैं। यह बिजली वितरित करता है, क्रॉसस्टॉक को कम करता है, और गर्मी फैलता है।
2सिलिकॉन इंटरपोजर: उच्च प्रदर्शन के लिए स्वर्ण मानक। उनके पास अल्ट्रा-फाइन वायरिंग (1 ′′ 5 μm चौड़ाई) और टीएसवी है, जो प्रति मॉड्यूल 100,000+ कनेक्शन को सक्षम करता है। एनवीडिया जीपीयू जैसे चिप्स में उपयोग किया जाता है।
3ग्लास इंटरपोजर: सिलिकॉन से सस्ता, बेहतर गर्मी प्रतिरोध और बड़े पैनलों के साथ संगत उभरता हुआ विकल्प। 5जी और डेटा सेंटर चिप्स के लिए आदर्श।
4.ऑर्गेनिक इंटरपोजर: कम लागत, लचीला, और हल्का। उपभोक्ता उपकरणों (जैसे, मध्य-श्रेणी के स्मार्टफोन) में उपयोग किया जाता है जहां लागत चरम प्रदर्शन से अधिक मायने रखती है।
उदाहरण: टीएसएमसी का CoWoS (चिप ऑन वेफर ऑन सब्सट्रेट) एक उन्नत पीओपी संस्करण है जो एचबीएम (हाई-बैंडविड्थ मेमोरी) के साथ एक जीपीयू को ढेर करने के लिए सिलिकॉन इंटरपोजर का उपयोग करता है।यह डिजाइन पारंपरिक साइड-बाय-साइड प्लेसमेंट से 5 गुना अधिक बैंडविड्थ प्रदान करता है.
पीओपी तकनीक के फायदे
पीओपी केवल स्थान की बचत करने वाली चाल नहीं है, यह डिवाइस डिजाइनरों, निर्माताओं और अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए मूर्त लाभ प्रदान करता है।
1अंतरिक्ष दक्षता: पहला लाभ
पीओपी की सबसे बड़ी बिक्री बिंदु पीसीबी पदचिह्न को कम करने की क्षमता है। चिप्स को लंबवत रूप से ढेर करकेः
a.कम आकारः एक पीओपी मॉड्यूल (सीपीयू + रैम) एक-दूसरे के साइड-बाय-साइड प्लेसमेंट की तुलना में 30~50% कम स्थान लेता है। उदाहरण के लिए, एक 15 मिमी × 15 मिमी पीओपी मॉड्यूल दो 12 मिमी × 12 मिमी चिप्स (जो 288 मिमी 2 बनाम 225 मिमी 2 पर कब्जा करते हैं) की जगह लेता है।
b. पतले उपकरण: ऊर्ध्वाधर स्टैकिंग चिप्स के बीच व्यापक पीसीबी निशानों की आवश्यकता को समाप्त करती है, जिससे पतले डिजाइन (उदाहरण के लिए, पारंपरिक पैकेजिंग के साथ 7 मिमी स्मार्टफोन बनाम 10 मिमी मॉडल) संभव होते हैं।
c.अधिक विशेषताएंः बचत की गई जगह का उपयोग बड़ी बैटरी, बेहतर कैमरे या प्रतिस्पर्धी उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अतिरिक्त सेंसर के लिए किया जा सकता है।
2प्रदर्शन में वृद्धिः तेज, अधिक कुशल
ढेर चिप्स के बीच कम सिग्नल पथ रूपांतरण प्रदर्शनः
a. तेज़ डेटा ट्रांसफरः सिग्नल केवल 1 ¢ 2 मिमी (साइड-बाय-साइड डिज़ाइन में 10 ¢ 20 मिमी के मुकाबले) की यात्रा करते हैं, जिससे विलंबता (विलंबता) 20 ¢ 40% कम हो जाती है। इससे ऐप्स तेजी से लोड होते हैं और गेम सुचारू रूप से चलते हैं।
b. कम बिजली की खपतः कम मार्गों का अर्थ है कम विद्युत प्रतिरोध, बिजली की खपत में 15~25% की कटौती। PoP के साथ एक स्मार्टफोन एक बार चार्ज करने पर 1~2 घंटे अधिक समय तक चल सकता है।
c. बेहतर सिग्नल गुणवत्ताः कम दूरी क्रॉसस्टॉक (सिग्नल हस्तक्षेप) और हानि को कम करती है, जिससे डेटा विश्वसनीयता में सुधार होता है जो 5G और हाई-स्पीड मेमोरी (LPDDR5X) के लिए महत्वपूर्ण है।
नीचे दी गई तालिका में इन प्रदर्शन लाभों की मात्रा दी गई हैः
| प्रदर्शन मीट्रिक | पारंपरिक साइड-बाय-साइड | पीओपी प्रौद्योगिकी | सुधार |
|---|---|---|---|
| सिग्नल विलंब (CPU→RAM) | 5ns | 2ns | 60% तेज़ |
| बिजली की खपत | 100mW | 75mW | 25% कम |
| डेटा बैंडविड्थ | 40GB/s | 60GB/s | 50% अधिक |
| थर्मल प्रतिरोध | 25°C/W | 18°C/W | 28% बेहतर |
3मॉड्यूलरता और लचीलापन
पोप के मॉड्यूलर डिजाइन से विभिन्न जरूरतों के अनुकूल होना आसान हो जाता हैः
मिश्रण और मिलान चिप्सः आप एक आपूर्तिकर्ता (जैसे, मीडियाटेक) से एक सीपीयू को दूसरे (जैसे, माइक्रोन) से रैम के साथ जोड़ सकते हैं। पूरे पैकेज को फिर से डिजाइन करने की आवश्यकता नहीं है।
b.आसान उन्नयन: यदि आप स्मार्टफोन का "12 जीबी रैम" संस्करण पेश करना चाहते हैं, तो आप पीसीबी को बदलने के बजाय शीर्ष पैकेज (4 जीबी → 12 जीबी) का आदान-प्रदान करते हैं।
c.सरल मरम्मतः यदि कोई मेमोरी चिप विफल हो जाती है, तो आप पूरे सीपीयू मॉड्यूल को नहीं बल्कि केवल उस हिस्से को बदल देते हैं। इससे निर्माताओं के लिए मरम्मत की लागत में 60% की कमी आती है।
4. लागत बचत (दीर्घकालिक)
जबकि पीओपी में अधिक अग्रिम लागत (विशेष उपकरण, परीक्षण) होती है, यह समय के साथ धन बचाता हैः
a.पीसीबी की कम लागतः छोटे पीसीबी कम सामग्री का उपयोग करते हैं और कम निशान की आवश्यकता होती है, जिससे उत्पादन लागत में 10~15% की कमी आती है।
b. कम असेंबली चरणः एक मॉड्यूल में दो चिप्स को ढेर करने से उन्हें अलग से रखने और वेल्ड करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे श्रम समय कम हो जाता है।
c.स्केल प्रोडक्शनः जैसे-जैसे पीओपी को अपनाना बढ़ता है (उदाहरण के लिए, 80% फ्लैगशिप स्मार्टफोन पीओपी का उपयोग करते हैं), पैमाने की अर्थव्यवस्था कम घटक और उपकरण लागत।
पीओपी अनुप्रयोगः आज इसका उपयोग कहाँ किया जाता है
पीओपी तकनीक हर जगह है, हमारे रोजमर्रा के उपकरणों में और उद्योगों में जो नवाचार को बढ़ावा देते हैं।
1उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्सः सबसे बड़ा अपनाता
उपभोक्ता उपकरण लघुकरण और प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए पीओपी पर निर्भर करते हैंः
a.स्मार्टफ़ोन: प्रमुख मॉडल (iPhone 15 Pro, Samsung Galaxy S24) अपने SoC + RAM मॉड्यूल के लिए PoP का उपयोग करते हैं, जिससे 8GB ₹16GB RAM के साथ पतले डिजाइन संभव होते हैं।
b.Wearables: स्मार्टवॉच (Apple Watch Ultra, Garmin Fenix) में 10 मिमी मोटे केस में CPU, RAM और फ्लैश मेमोरी फिट करने के लिए छोटे-छोटे PoP मॉड्यूल (5mm × 5mm) का उपयोग किया जाता है।
c. टैबलेट और लैपटॉपः 2-इन-1 डिवाइस (माइक्रोसॉफ्ट सरफेस प्रो) बड़ी बैटरी के लिए जगह बचाने के लिए पीओपी का उपयोग करते हैं, जिससे बैटरी का जीवनकाल 2 से 3 घंटे तक बढ़ जाता है।
d.गेमिंग कंसोलः हैंडहेल्ड (निंटेंडो स्विच OLED) एक कस्टम NVIDIA Tegra CPU को रैम के साथ स्टैक करने के लिए PoP का उपयोग करते हैं, जो कॉम्पैक्ट रूप में चिकनी गेमप्ले प्रदान करते हैं।
2. ऑटोमोटिव: कनेक्टेड कारों को पावर देना
आधुनिक कारें महत्वपूर्ण प्रणालियों में पीओपी का उपयोग करती हैं जहां स्थान और विश्वसनीयता मायने रखती हैः
ए.एडीएएस (एडवांस्ड ड्राइवर असिस्टेंस सिस्टम्स): पीओपी मॉड्यूल पावर रडार, कैमरा और लीडर सिस्टम्स को एक प्रोसेसर को मेमोरी के साथ स्टैक करने से विलंबता कम हो जाती है, जिससे कारों को खतरों पर तेजी से प्रतिक्रिया करने में मदद मिलती है।
b.इन्फोटेनमेंटः कार टचस्क्रीन नेविगेशन, संगीत और कनेक्टिविटी सुविधाओं को बहुत अधिक डैशबोर्ड स्थान पर कब्जा किए बिना चलाने के लिए पीओपी का उपयोग करते हैं।
सी.ईवी घटक: इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) पीओपी का उपयोग एक माइक्रोकंट्रोलर को मेमोरी के साथ स्टैक करने के लिए करती है, वास्तविक समय में बैटरी की स्थिति की निगरानी करती है।
3स्वास्थ्य सेवाः छोटे, विश्वसनीय चिकित्सा उपकरण
चिकित्सा पहनने योग्य उपकरण और पोर्टेबल उपकरण पीओपी के लघुकरण पर निर्भर करते हैंः
a. पहनने योग्य मॉनिटरः Apple Watch Series 9 (ईसीजी के साथ) जैसे उपकरण PoP का उपयोग 10 मिमी मोटी बैंड में हृदय गति सेंसर, CPU और मेमोरी फिट करने के लिए करते हैं।
पोर्टेबल डायग्नोस्टिक्सः हैंडहेल्ड ब्लड ग्लूकोज मीटर पीओपी का उपयोग डेटा को तेजी से संसाधित करने और मधुमेह रोगियों के लिए महत्वपूर्ण परिणामों को संग्रहीत करने के लिए करते हैं।
c.इम्प्लांटेबल उपकरण: जबकि अधिकांश इम्प्लांट छोटे पैकेजिंग का उपयोग करते हैं, कुछ बाहरी उपकरण (जैसे, इंसुलिन पंप) आकार और कार्यक्षमता को संतुलित करने के लिए PoP का उपयोग करते हैं।
4दूरसंचार: 5जी और उससे आगे
5जी नेटवर्क को तेज, कॉम्पैक्ट चिप्स की आवश्यकता होती है
a.बेस स्टेशन: 5जी बेस स्टेशन एक छोटी आउटडोर यूनिट में हजारों कनेक्शन को संभालने के लिए मेमोरी के साथ सिग्नल प्रोसेसर को स्टैक करने के लिए पीओपी का उपयोग करते हैं।
b.Routers & Modems: होम 5G राउटर एक किताब के आकार के डिवाइस में मॉडम, सीपीयू और रैम को फिट करके स्थान बचाने के लिए PoP का उपयोग करते हैं।
नीचे दी गई तालिका में पीओपी के उद्योग अनुप्रयोगों का सारांश दिया गया हैः
| उद्योग | प्रमुख उपयोग के मामले | पीओपी लाभ |
|---|---|---|
| उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | स्मार्टफ़ोन, पहनने योग्य उपकरण, गेमिंग हैंडहेल्ड | 30~50% स्थान की बचत; बैटरी का लंबा जीवन |
| मोटर वाहन | एडीएएस, सूचना मनोरंजन, ईवी बीएमएस | कम विलंबता; उच्च विश्वसनीयता (-40°C से 125°C तक जीवित रहता है) |
| स्वास्थ्य सेवा | पोर्टेबल मॉनिटर, पोर्टेबल डायग्नोस्टिक | छोटा पदचिह्न; कम शक्ति (डिवाइस रनटाइम बढ़ाता है) |
| दूरसंचार | 5जी बेस स्टेशन, राउटर | उच्च बैंडविड्थ; छोटे परिसरों में उच्च डेटा भार को संभालता है |
पीओपी प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति
पीओपी तेजी से विकसित हो रहा है, जो छोटे और तेज उपकरणों की मांग के कारण है। नीचे हाल के सबसे प्रभावशाली विकास हैंः
1. 3D PoP: दो से अधिक परतों को ढेर करना
पारंपरिक पीओपी दो परतों (सीपीयू + रैम) को ढेर करता है, लेकिन 3 डी पीओपी और भी जोड़ता है जो और भी उच्च एकीकरण की अनुमति देता हैः
a.TSV-Powered Stacking: थ्रू-सिलिकॉन वायस (TSVs) तीन या अधिक परतों (जैसे, CPU + RAM + फ्लैश मेमोरी) को जोड़ने के लिए चिप्स के माध्यम से ड्रिल करते हैं।15 मिमी × 15 मिमी पैकेज में 12 जीबी रैम + 256 जीबी फ्लैश प्रदान करना.
b.वेफर-लेवल पीओपी (डब्ल्यूएलपीओपी): व्यक्तिगत चिप्स को ढेर करने के बजाय, पूरे वेफर्स को एक साथ बंधा जाता है। इससे लागत कम होती है और मध्यम श्रेणी के स्मार्टफोन जैसे उच्च-वॉल्यूम उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले संरेखण में सुधार होता है।
2हाइब्रिड बॉन्डिंग: तांबे से तांबे के कनेक्शन
अल्ट्रा हाई परफॉर्मेंस के लिए सोल्डर बॉल को हाइब्रिड बॉन्डिंग (कॉपर-टू-कॉपर लिंक) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा हैः
a.यह कैसे काम करता हैः ऊपर और नीचे के पैकेज पर छोटे तांबे के पैड को एक साथ दबाया जाता है, जिससे एक सीधा, कम प्रतिरोध कनेक्शन बनता है। कोई मिलाप की आवश्यकता नहीं है।
b.Benefits: solder balls की तुलना में 5x अधिक कनेक्शन प्रति mm2; कम विलंबता (1ns बनाम 2ns); बेहतर गर्मी हस्तांतरण। उन्नत चिप्स में उपयोग किया जाता है जैसे कि AMD के MI300X GPU (AI डेटा केंद्रों के लिए) ।
3उन्नत मध्यस्थः कांच और कार्बनिक सामग्री
सिलिकॉन इंटरपोजर प्रदर्शन के लिए महान हैं लेकिन महंगे हैं। नई सामग्री इंटरपोजर को अधिक सुलभ बना रही हैंः
ग्लास इंटरपोजरः सिलिकॉन से सस्ता, बेहतर गर्मी प्रतिरोध और बड़े पैनलों के साथ संगत। कॉर्निंग के ग्लास इंटरपोजर का उपयोग 5G बेस स्टेशनों में किया जाता है, जो प्रति मॉड्यूल 100,000+ कनेक्शन की अनुमति देता है।.
b.Organic Interposers: लचीला, हल्का और कम लागत वाला। स्मार्टवॉच जैसे उपभोक्ता उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जहां प्रदर्शन आवश्यकताएं डेटा केंद्रों की तुलना में कम होती हैं।
4को-पैकेज्ड ऑप्टिक्स (सीपीओ): चिप्स और ऑप्टिक्स का विलय
डाटा सेंटरों के लिए, सीपीओ ऑप्टिकल घटकों (जैसे, लेजर, डिटेक्टर) को पीओपी स्टैक के साथ एकीकृत करता हैः
a.यह कैसे काम करता हैः शीर्ष पैकेज में ऑप्टिकल भाग शामिल हैं जो फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से डेटा भेजते/प्राप्त करते हैं, जबकि निचला पैकेज एक सीपीयू/जीपीयू है।
लाभः अलग-अलग ऑप्टिक्स की तुलना में 50% कम बिजली की खपत; 10 गुना अधिक बैंडविड्थ (100Gbps+ प्रति चैनल) । एआई वर्कलोड को संभालने के लिए क्लाउड डेटा सेंटर (AWS, Google Cloud) में उपयोग किया जाता है।
5पैनल-स्तरीय पीओपी (पीएलपीओपी): बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन
पैनल स्तर की पैकेजिंग एक ही बड़े पैनल पर सैकड़ों पीओपी मॉड्यूल बनाता है (व्यक्तिगत वेफर्स के मुकाबले):
a.लाभः उत्पादन समय में 40% की कटौती; प्रति मॉड्यूल लागत में 20% की कमी। स्मार्टफोन जैसे उच्च मात्रा वाले उपकरणों के लिए आदर्श।
b.Challenge: पैनल प्रसंस्करण के दौरान झुक सकते हैं नई सामग्री (जैसे, प्रबलित कार्बनिक सब्सट्रेट) इस समस्या को हल करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
1पीओपी और थ्रीडी आईसी पैकेजिंग में क्या अंतर है?
पीओपी पूरा पैकेज (जैसे, एक सीपीयू पैकेज + एक रैम पैकेज) स्टैक करता है, जबकि 3 डी आईसी TSVs का उपयोग करके नंगे चिप्स (अनपैक किए गए मरने) स्टैक करता है। पीओपी अधिक मॉड्यूलर (चिप्स को बदलने में आसान) है,जबकि 3 डी आईसी छोटा और तेज़ है (जीपीयू जैसे उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों के लिए बेहतर).
2क्या पीओपी स्टैक उच्च तापमान (उदाहरण के लिए, कारों में) को संभाल सकते हैं?
हां, ऑटोमोटिव-ग्रेड पीओपी में गर्मी प्रतिरोधी मिलाप (जैसे, टिन-लीड मिश्र धातु) और सामग्री (एनआईजी फिनिश) का उपयोग किया जाता है जो -40 डिग्री सेल्सियस से 125 डिग्री सेल्सियस तक जीवित रहते हैं। यह विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए 1,000 से अधिक थर्मल चक्रों के लिए परीक्षण किया जाता है।
3क्या पीओपी केवल छोटे उपकरणों के लिए है?
जबकि पीओपी स्मार्टफोन/वेरेबल उपकरणों में आम है, इसका उपयोग 5जी बेस स्टेशन और डेटा सेंटर सर्वर जैसी बड़ी प्रणालियों में भी किया जाता है।ये उच्च शक्ति को संभालने के लिए इंटरपोजर के साथ बड़े पीओपी मॉड्यूल (20 मिमी × 20 मिमी +) का उपयोग करते हैं.
4पारंपरिक पैकेजिंग की तुलना में पीओपी तकनीक की लागत कितनी है?
पीओपी में 20 से 30% अधिक अग्रिम लागत (सजावट, परीक्षण) है, लेकिन दीर्घकालिक बचत (छोटे पीसीबी, कम मरम्मत) इसकी भरपाई करती है।पीओपी पारंपरिक पैकेजिंग से सस्ता हो जात
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