I. โหนดวิกฤตภายในโครงสร้างการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง
Bump หมายถึงโครงสร้างเล็กๆ ที่ยื่นออกมาบนพื้นผิวชิป ตำแหน่งอยู่ระหว่างแผ่น I/O ของชิปและโครงสร้างการเชื่อมต่อภายนอก ทำหน้าที่สร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชิปกับซับสเตรต อินเทอร์โพเซอร์ หรือชิปอื่นๆ ในการใช้งาน เช่น การบรรจุแบบฟลิปชิป การบรรจุระดับเวเฟอร์ รวมถึงการบรรจุแบบ 2.5D และ 3D บัมพ์ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่นำไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรองรับเชิงกล การกระจายความร้อน และความน่าเชื่อถือในการทำงานระยะยาวของอุปกรณ์ที่บรรจุ
Micro-bump คือรูปแบบที่ปรับขนาดเล็กลงและมีความหนาแน่นสูงขึ้นของบัมพ์แบบดั้งเดิม มีการนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับการซ้อนชิป การเชื่อมต่อแบบ die-to-die และการเชื่อมต่อระหว่างชิปกับอินเทอร์โพเซอร์ เมื่อเทียบกับบัมพ์มาตรฐาน ไมโครบัมพ์ต้องการความแม่นยำในการผลิต ความแม่นยำในการจัดตำแหน่ง และประสิทธิภาพการตรวจสอบแบบไม่ทำลายที่เข้มงวดกว่า
แผนภาพโครงสร้าง: บัมพ์เทียบกับไมโครบัมพ์สำหรับการบรรจุสารกึ่งตัวนำ
จากมุมมองของการตรวจสอบ งานหลักมีความสำคัญมากกว่าเพียงแค่การยืนยันการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของบัมพ์ สิ่งสำคัญยิ่งกว่าคือการตรวจสอบว่าจุดเชื่อมแต่ละจุดอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องด้วยรูปร่างทางเรขาคณิตที่เสถียรหรือไม่ รวมถึงการระบุข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ซึ่งอาจส่งผลต่อกระบวนการเชื่อมต่อในภายหลังและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ในระยะยาว
ในการตรวจสอบงานประจำ ข้อบกพร่องที่พบได้ทั่วไปแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก ความผิดปกติของตำแหน่ง ได้แก่ การเลื่อนของบัมพ์ การจัดตำแหน่งไม่ถูกต้อง และบัมพ์ที่ขาดหายไป ข้อบกพร่องทางรูปร่างครอบคลุมถึงการยุบตัว การเสียรูป และความสูงของบัมพ์ที่ไม่สม่ำเสมอ ความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อประกอบด้วยการเชื่อมต่อข้าม (bridging) การเชื่อมต่อไม่เพียงพอ และความเสี่ยงในการสัมผัสที่ไม่ดี ข้อบกพร่องภายในส่วนใหญ่หมายถึงช่องว่าง รอยแตก และสิ่งเจือปน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ช่องว่าง สิ่งเจือปน และข้อบกพร่องที่อยู่ในบริเวณที่ถูกบดบัง สามารถระบุได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านความสามารถในการถ่ายภาพแบบทะลุทะลวงแบบไม่ทำลายของเทคโนโลยี X-ray เท่านั้น
ในแง่ของประเภทข้อบกพร่อง การตรวจสอบบัมพ์มีความคล้ายคลึงบางส่วนกับการตรวจสอบ BGA แบบดั้งเดิม แต่ความยากในการตรวจจับจริงนั้นสูงกว่าอย่างมาก ในแง่ของขนาดทั่วไป ลูกบอลบัดกรี BGA แบบดั้งเดิมมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายร้อยไมโครเมตร ในขณะที่บัมพ์ทั่วไปลดลงเหลือ 80–150 ไมโครเมตร และไมโครบัมพ์ถูกย่อขนาดลงเหลือเพียง 10–40 ไมโครเมตร การลดขนาดของขนาดคุณลักษณะและระยะห่างอย่างต่อเนื่องทำให้ช่องว่างเล็กๆ ความผิดปกติของขอบ และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเฉพาะที่ไวต่อการถูกบดบังด้วยสัญญาณรบกวนของภาพ ความผันผวนของระดับสีเทา และผลกระทบจากการซ้อนทับของโครงสร้างอย่างมาก
การเปรียบเทียบมิติระหว่างโหมดการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวสามแบบ
II. การตรวจสอบที่ประสานงานกันระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์: การมองเข้าไปในโลกจุลภาค
ในระดับที่เล็กมาก ระบบการตรวจสอบจำเป็นต้องทำมากกว่าเพียงแค่ยืนยันการมีอยู่ของข้อบกพร่อง พวกเขาต้องแสดงความผิดปกติในระดับไมโครเมตรได้อย่างน่าเชื่อถือเพื่อการระบุที่มีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ข้อบกพร่องขนาด 10 ไมโครเมตร: เพื่อให้ครอบคลุมประมาณ 5 พิกเซลในภาพที่ถ่ายเพื่อการจดจำที่เสถียร ระบบต้องการความแม่นยำของพิกเซลเดียวที่ 2 ไมโครเมตรต่อพิกเซล สิ่งนี้กำหนดให้มีอุปกรณ์ตรวจสอบที่มีการขยายภาพที่เพิ่มขึ้นและความละเอียดเชิงพื้นที่ที่เหนือกว่า
ข้อกำหนดที่เข้มงวดเช่นนี้ทำให้ภาระหนักขึ้นต่อประสิทธิภาพการสร้างภาพของฮาร์ดแวร์ การขยายภาพทางเรขาคณิตกำหนดระดับความละเอียดของรายละเอียด อย่างไรก็ตาม การขยายภาพที่สูงขึ้นจะจำกัดขอบเขตการมองเห็นเดี่ยว ซึ่งมีแนวโน้มที่จะลดปริมาณงานการตรวจสอบโดยรวม ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความต้องการความแม่นยำในการวางตำแหน่งและคุณภาพของการต่อภาพ นอกจากนี้ ภายใต้การขยายภาพที่สูงมาก ขนาดจุดโฟกัสของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์มีส่วนโดยตรงต่อการเบลอทางเรขาคณิต จุดโฟกัสที่ใหญ่เกินไปจะบดบังช่องว่างเล็กๆ และความผิดปกติของขอบในระหว่างกระบวนการสร้างภาพ นอกเหนือจากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ ขนาดพิกเซลของตัวตรวจจับ ความละเอียดของระบบโดยธรรมชาติ ความเสถียรของแท่นวาง และความแม่นยำในการวางตำแหน่งซ้ำๆ จะกำหนดความคมชัดและความสม่ำเสมอของภาพสุดท้ายที่ถ่ายได้อย่างรวมกัน ดังนั้น กลุ่มอัลกอริทึมจึงสามารถส่งมอบประสิทธิภาพเต็มรูปแบบได้ก็ต่อเมื่อระบบฮาร์ดแวร์ส่วนหน้าจัดหาข้อมูลภาพดิบคุณภาพสูง
แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบเปิด 160kV ที่พัฒนาขึ้นเองโดย Unicomp
เพื่อตอบสนองความต้องการทางเทคนิคเหล่านี้ Unicomp ได้พัฒนาการวิจัยและพัฒนาฮาร์ดแวร์หลักและอัลกอริทึมอัจฉริยะอย่างต่อเนื่อง แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบเปิด 160 kV ที่พัฒนาขึ้นเองของบริษัทมีขนาดจุดโฟกัสต่ำสุดที่ 0.8 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นรากฐานฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่งสำหรับการสร้างภาพโครงสร้างขนาดเล็กในระหว่างการตรวจสอบ X-ray ระดับเวเฟอร์ ด้วยแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์นี้และส่วนประกอบหลักอื่นๆ Unicomp ได้สร้างกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการที่ซับซ้อนของการตรวจสอบ X-ray ระดับเวเฟอร์ที่มีความแม่นยำสูง
ในขณะเดียวกัน Unicomp ได้ลงทุนอย่างต่อเนื่องในการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลภาพ AI เช่น อัลกอริทึมลดสัญญาณรบกวนความละเอียดสูงพิเศษ UEX และอัลกอริทึมเพิ่มคอนทราสต์ iHDR อัลกอริทึม UEX จะลดสัญญาณรบกวนของภาพและปรับปรุงความสามารถในการแยกแยะโครงสร้างขนาดเล็ก อัลกอริทึม iHDR จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับโซนที่มีคอนทราสต์ต่ำและรายละเอียดขอบ ทำให้สามารถระบุและประเมินข้อบกพร่องต่างๆ ได้ง่ายขึ้น รวมถึงช่องว่าง ความผิดปกติของขอบ และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเฉพาะที่
การทำงานร่วมกันของฮาร์ดแวร์ที่เสริมพลังด้วยเมทริกซ์อัลกอริทึม
สำหรับการตรวจสอบ X-ray ระดับเวเฟอร์ที่มุ่งเป้าไปที่โครงสร้างที่ละเอียดและซับซ้อนมาก เช่น บัมพ์ในสถานการณ์การบรรจุขั้นสูง ประสิทธิภาพการตรวจสอบที่เชื่อถือได้เกิดจากการทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบระหว่างโมดูลการสร้างภาพส่วนหน้า ความเสถียรทางกล อัลกอริทึมการประมวลผลภาพ และเอนจิ้นการตัดสินข้อบกพร่องอัจฉริยะ
III. แนวโน้มในอนาคต
การตรวจสอบบัมพ์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นที่สะท้อนถึงการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการตรวจสอบ X-ray ระดับเวเฟอร์ ในการบรรจุขั้นสูง ความต้องการในการตรวจสอบที่คล้ายคลึงกันขยายไปถึงโครงสร้างที่เชื่อมต่อและซ้อนกันจำนวนมาก รวมถึงชั้นการกระจายใหม่ (RDL) อินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อ และอินเทอร์โพเซอร์สำหรับการบรรจุ วิวัฒนาการดังกล่าวขับเคลื่อนโดยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของตลาดการบรรจุขั้นสูง รายงานการวิจัยอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องระบุว่าตลาดการบรรจุขั้นสูงทั่วโลกมีมูลค่าประมาณ 46 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2024 และคาดว่าจะเกิน 79.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030 ตลาดเทคโนโลยี Flip Chip คาดว่าจะเติบโตจาก 38.14 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 เป็น 54.48 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2031 ในขณะที่ตลาดอุปกรณ์ตรวจสอบ X-ray อิเล็กทรอนิกส์และสารกึ่งตัวนำคาดว่าจะสูงถึง 772.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2029
ตั้งแต่การเชื่อมต่อแบบทะลุทะลวงในแนวตั้งไปจนถึงการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการลดขนาดของเป้าหมายการตรวจสอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงจุดสนใจหลักของการควบคุมคุณภาพสำหรับการบรรจุขั้นสูง ในอนาคต การตรวจสอบ X-ray ระดับเวเฟอร์จะต้องเผชิญกับข้อบกพร่องที่เล็กกว่า โครงสร้างที่ซับซ้อนกว่า และข้อกำหนดความสม่ำเสมอที่เข้มงวดกว่า การทำงานร่วมกันระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะพัฒนาไปสู่ความสามารถหลักพื้นฐานที่รองรับการก้าวไปข้างหน้าของกระบวนการตรวจสอบในกระบวนการบรรจุขั้นสูง
