Warum Stellvertreter wichtiger sind als man denkt

Wenn man von fortgeschrittenen Halbleiterverpackungen spricht, konzentriert sich die Aufmerksamkeit meist auf hochmoderne Chips: kleinere Transistoren, schnellere Logik oder leistungsstärkere Geräte.Zwischen diesen Chips befindet sich jedoch eine weniger sichtbare, aber zunehmend kritische Komponente:Zwischenspieler.

Traditionell wurde ein Interposer als passive Struktur betrachtet, deren Hauptaufgabe es ist, Signale zwischen Chips zu leiten.Chiplet-ArchitekturenIn der Praxis ist es jedoch nicht mehr möglich, eine solche passive Funktion zu übernehmen, da der Zwischenspeicher nunmehr elektrische Signale überträgt, mechanische Belastungen aushält,und gleichzeitig die Wärme verwalten.

Diese Verschiebung ist genau dort, wo12 Zoll Siliziumkarbid(SiC) -ZwischenstellenKommen Sie ins Bild.

Von Silizium zu Siliziumkarbid: Ein Philosophischer Wandel

Die meisten Interposatoren werden heute aus Silizium hergestellt, vor allem, weil die Halbleiterindustrie bereits über eine ausgereifte 12-Zoll-Silizium-Fertigungsinfrastruktur verfügt.Silizium-Interposer funktionieren gut für Hochdichte-Verkabelung, aber sie zeigen Begrenzungen, wenn Systeme bei hoher Leistung oder erhöhten Temperaturen betrieben werden.

Siliziumkarbid bietet eine grundlegend andere Reihe von Materialeigenschaften:

• Weitaus höhere Wärmeleitfähigkeit, die eine schnellere Wärmeentfernung ermöglicht

• Überlegene mechanische Steifigkeit, Verbesserung der Dimensionsstabilität

• Ausgezeichnete thermische und chemische Stabilität, auch bei hohen Temperaturen

Aufgrund dieser Eigenschaften sind SiC-Interposatoren nicht nur bessere Versionen von Silizium-Interposatoren, sie ermöglichen eine andere Designphilosophie.Anstatt das thermische Management als ein externes Problem zu betrachten, das durch Wärmespender oder Kaltplatten gelöst wird, SiC erlaubt, die Wärme direkt auf der Eingangsebene zu steuern.

Warum das 12-Zoll-Format so wichtig ist

Auf den ersten Blick verlagert sich die Entwicklung von kleineren Wafern zu12 Zoll SiC-InterposerDie Kommission hat in diesem Zusammenhang eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um die Entwicklung der Industrie zu fördern.

Das 12-Zoll-Format ist aus mehreren Gründen wichtig:

• Herstellungsverträglichkeitmit fortschrittlichen Lithographie-, Inspektions- und Verpackungswerkzeugen

• Höhere Durchsatzleistung und geringere Kosten pro Flächenstückin der Skala

• Unterstützung großer Zwischenspeicher, die für die Multi-Chip- und heterogene Integration unerlässlich sind

SiC auf 12 Zoll zu skalieren ist jedoch viel schwieriger als Silizium.und Stressmanagement werden alle deutlich schwieriger, wenn der Waferdurchmesser steigtDies macht 12-Zoll-SiC-Interposer sowohl eine technische Herausforderung als auch einen technologischen Meilenstein.

Einfache Erläuterungen zu den wichtigsten Herstellungsprozessen

Die Herstellung eines 12-Zoll-SiC-Interposers umfasst viele der gleichen Schritte wie bei Silizium-Interposern, aber jeder Schritt ist aufgrund der Art des Materials anspruchsvoller.

Waferbereitung und -verdünnung
SiC-Wafer sind äußerst hart, und um sie ohne Risse oder übermäßige Verformung auf die gewünschte Dicke zu verdünnen, sind streng kontrollierte Schleif- und Polierverfahren erforderlich.

Musterbildung und Formation
Interposer setzen auf vertikale elektrische Verbindungen.Die Formierung dieser Durchläufe erfordert eine fortschrittliche Trockenratzung oder lasergestützte Technik, die in ein sehr hartes und chemisch inertes Material eindringen kann..

Metallisierung und Verbindungen
Die Ablagerung von Metallen, die zuverlässig an SiC haften und gleichzeitig einen geringen elektrischen Widerstand und eine langfristige Stabilität aufweisen, ist eine nicht unbedeutende Aufgabe.Spezielle Barriere- und Haftlager sind in der Regel erforderlich.

Inspektion und Ertragskontrolle
Bei 12 Zoll können selbst geringe Defektdichten einen großen Einfluss auf die Ausbeute haben, was die Überwachung des Prozesses und die Lineinspektion besonders wichtig macht.

Zusammen bilden diese Schritte einen Fertigungsfluss, der komplexer ist als die herkömmliche Silizium-Interposer-Fertigung, aber auch bei anspruchsvollen Anwendungen viel leistungsfähiger ist.

Implikationen auf Systemebene: Mehr als nur Verpackung

Der tatsächliche Wert von 12-Zoll-SiC-Interposern wird deutlich, wenn man sich dieSystemebeneAnstatt einzelne Komponenten.

Durch die direkte Integration von mechanischer Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit in den Zwischenspeicher gewinnen Systementwickler:

• Niedrigere Verbindungstemperaturen für Hochleistungsgeräte

• Verbesserte Zuverlässigkeit bei thermischem Radfahren

• Größere Freiheit in der Systemarchitektur und Komponentenplatzierung

In der Praxis bedeutet dies dichtere Leistungsmodule, kompaktere Hochleistungsrechnersysteme und eine verbesserte Haltbarkeit in rauen Umgebungen wie Elektrofahrzeugen, Rechenzentren,und Luft- und Raumfahrttechnik.

Eine Plattform für heterogene Integration

Während sich Halbleitersysteme weiterentwickeln, kombinieren sie zunehmend Logikchips, Stromgeräte, HF-Komponenten und sogar Photonik in einem einzigen Paket.Jedes dieser Elemente hat unterschiedliche thermische und mechanische Anforderungen.

12-Zoll-SiC-Interposer bieten eine einheitliche PlattformIhre Materialeigenschaften passen natürlich zu Geräten mit großem Bandbreitenumfang und Hochleistungs-Anwendungen.Sie machen sie besonders attraktiv für die heterogene Integration der nächsten Generation..

Der Blick in die Zukunft

12-Zoll-SiC-Interposer befinden sich noch in einem frühen Stadium der Einführung, aber ihre Entwicklung ist klar.insbesondere in Hochleistungs- und Hochtemperatursystemen.

Anstatt sie als Nischenlösung zu betrachten, ist es genauer, 12-Zoll-SiC-Interposatoren als eine erleichternde Technologie zu betrachten, die Materialwissenschaft, Fertigungsinnovation,und Systemkonstruktion.

Da fortschrittliche Verpackungen die Leistungsgrenzen moderner Elektronik weiter definieren, ist der Zwischenspeicher nicht mehr nur das, was die Chips verbindet.Es wird Teil des Systems selbst..