Kiedy ludzie mówią o zaawansowanych opakowaniach półprzewodnikowych, uwaga skupia się zazwyczaj na najnowocześniejszych układach: mniejszych tranzystorach, szybszej logice lub urządzeniach o większej mocy.Jednakże pomiędzy tymi układami znajduje się mniej widoczny, ale coraz bardziej istotny składnik:wstawiciel.
Tradycyjnie interpozor był postrzegany jako struktura pasywna, której głównym zadaniem jest przesyłanie sygnałów między układami.Architektura chiplet, większe gęstości mocy i bardziej wymagające środowiska termiczne, ta pasywna rola nie wystarcza już.i zarządzać ciepłem jednocześnie.
Ta zmiana jest dokładnie tam, gdzie12-calowy węglik krzemowy(SiC) wstawienniczeWejdźcie na scenę.
Większość obecnych interpozorów jest wykonana z krzemu, głównie dlatego, że przemysł półprzewodników ma już dojrzałą 12-calową infrastrukturę produkcji krzemu.Silikonowe wtyki dobrze sprawdzają się w wysokiej gęstości okablowania, ale zaczynają wykazywać ograniczenia, gdy systemy działają przy dużej mocy lub podwyższonych temperaturach.
Karbid krzemowy oferuje zasadniczo inny zestaw właściwości materiału:
Znacznie wyższa przewodność cieplna, umożliwiające szybsze usuwanie ciepła
Wyższa sztywność mechaniczna, poprawa stabilności wymiarowej
Doskonała stabilność termiczna i chemiczna, nawet przy wysokich temperaturach
Ze względu na te właściwości interpozatory SiC nie są tylko lepszymi wersjami interpozatorów krzemowych, ale umożliwiają inną filozofię projektowania.Zamiast traktować zarządzanie cieplne jako zewnętrzny problem rozwiązywany przez pochłaniacze ciepła lub płyty chłodzące, SiC pozwala na zarządzanie ciepłem bezpośrednio na poziomie interpozatora.
Na pierwszy rzut oka, przechodząc od mniejszych płytek do12-calowe wstawki SiCW rzeczywistości stanowi to ważny krok w kierunku industrializacji.
12-calowy format ma znaczenie z kilku powodów:
Kompatybilność produkcjiz zaawansowanymi narzędziami litografii, kontroli i pakowania
Większa przepustowość i niższe koszty na jednostkę powierzchniw skali
Wsparcie dla dużych wtyczek, które są niezbędne do wieloczpującej i heterogenicznej integracji
Jednak skalowanie SiC do 12 cali jest znacznie trudniejsze niż skalowanie krzemu.i zarządzanie stresem stają się znacznie trudniejsze wraz ze wzrostem średnicy płytkiTo sprawia, że 12-calowe wtyki SiC są zarówno wyzwaniem technicznym, jak i technologicznym kamieniem milowym.
Wytwarzanie 12-calowego interpozatora SiC obejmuje wiele takich samych kroków jak silikonowe interpozatory, ale każdy krok jest bardziej wymagający ze względu na charakter materiału.
Przygotowanie i rozrzedzanie płytek
Płytki SiC są niezwykle twarde, a ich rozcieńczenie do wymaganej grubości bez wprowadzania pęknięć lub nadmiernego wypaczania wymaga ściśle kontrolowanych procesów szlifowania i polerowania.
Wzornictwo i formacja
Interpozatory opierają się na pionowych połączeniach elektrycznych.tworzenie tych przewodów wymaga zaawansowanej techniki suchego grawerowania lub techniki wspomaganej laserem, zdolnej do penetracji bardzo twardego i chemicznie obojętnego materiału.
Metalizacja i połączenia
Depozytowanie metali, które wiarygodnie przylegają do SiC, przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego oporu elektrycznego i długotrwałej stabilności, nie jest łatwym zadaniem.Zazwyczaj wymagane są specjalistyczne warstwy barierowe i przyczepieniowe.
Inspekcja i kontrola plonów
Nawet niewielka gęstość usterek na 12 cali może mieć duży wpływ na wydajność, co sprawia, że monitorowanie procesu i inspekcja w linii są szczególnie ważne.
Wspólnie te etapy tworzą przepływ produkcyjny, który jest bardziej złożony niż tradycyjna produkcja silikonowych wstawienniczek, ale również znacznie bardziej zdolny do wymagających zastosowań.
Rzeczywista wartość 12-calowych interpozorów SiC staje się jasna, gdy patrzymy napoziom systemuzamiast poszczególnych komponentów.
Dzięki zintegrowaniu wytrzymałości mechanicznej i przewodności cieplnej bezpośrednio z wstawiaczem konstruktorzy systemów zyskują:
Obniżone temperatury połączeń dla urządzeń o dużej mocy
Poprawa niezawodności w cyklu termicznym
Większa swoboda w architekturze systemu i umieszczaniu komponentów
W praktyce oznacza to gęstsze moduły zasilania, bardziej kompaktowe, wydajne systemy obliczeniowe oraz lepszą trwałość w trudnych warunkach, takich jak pojazdy elektryczne, centra danych,i elektroniki lotniczej.
Wraz z rozwojem systemów półprzewodnikowych coraz częściej łączą one układy logiczne, urządzenia zasilania, komponenty RF, a nawet fotonikę w jednym pakiecie.Każdy z tych elementów ma różne wymagania termiczne i mechaniczne.
12-calowe wtyki SiC oferują jednoczącą platformęIch właściwości materiałowe naturalnie dopasowują się do urządzeń o szerokim zakresie pasmowym i zastosowań o dużej mocy,czyniąc je szczególnie atrakcyjnymi dla następnej generacji heterogenicznej integracji.
12-calowe urządzenia SiC znajdują się jeszcze na wczesnym etapie wdrażania, ale ich trajektoria jest jasna.szczególnie w systemach o dużej mocy i wysokiej gęstości cieplnej.
Zamiast postrzegać je jako rozwiązanie niszowe, dokładniej jest postrzegać 12-calowe wtyki SiC jako technologię umożliwiającą łączenie nauki o materiałach, innowacji produkcyjnych,i projektowania na poziomie systemu.
Ponieważ zaawansowane opakowania nadal określają granice wydajności nowoczesnej elektroniki, interpozor nie jest już tylko tym, co łączy chipy.staje się częścią samego systemu.
Kiedy ludzie mówią o zaawansowanych opakowaniach półprzewodnikowych, uwaga skupia się zazwyczaj na najnowocześniejszych układach: mniejszych tranzystorach, szybszej logice lub urządzeniach o większej mocy.Jednakże pomiędzy tymi układami znajduje się mniej widoczny, ale coraz bardziej istotny składnik:wstawiciel.
Tradycyjnie interpozor był postrzegany jako struktura pasywna, której głównym zadaniem jest przesyłanie sygnałów między układami.Architektura chiplet, większe gęstości mocy i bardziej wymagające środowiska termiczne, ta pasywna rola nie wystarcza już.i zarządzać ciepłem jednocześnie.
Ta zmiana jest dokładnie tam, gdzie12-calowy węglik krzemowy(SiC) wstawienniczeWejdźcie na scenę.
Większość obecnych interpozorów jest wykonana z krzemu, głównie dlatego, że przemysł półprzewodników ma już dojrzałą 12-calową infrastrukturę produkcji krzemu.Silikonowe wtyki dobrze sprawdzają się w wysokiej gęstości okablowania, ale zaczynają wykazywać ograniczenia, gdy systemy działają przy dużej mocy lub podwyższonych temperaturach.
Karbid krzemowy oferuje zasadniczo inny zestaw właściwości materiału:
Znacznie wyższa przewodność cieplna, umożliwiające szybsze usuwanie ciepła
Wyższa sztywność mechaniczna, poprawa stabilności wymiarowej
Doskonała stabilność termiczna i chemiczna, nawet przy wysokich temperaturach
Ze względu na te właściwości interpozatory SiC nie są tylko lepszymi wersjami interpozatorów krzemowych, ale umożliwiają inną filozofię projektowania.Zamiast traktować zarządzanie cieplne jako zewnętrzny problem rozwiązywany przez pochłaniacze ciepła lub płyty chłodzące, SiC pozwala na zarządzanie ciepłem bezpośrednio na poziomie interpozatora.
Na pierwszy rzut oka, przechodząc od mniejszych płytek do12-calowe wstawki SiCW rzeczywistości stanowi to ważny krok w kierunku industrializacji.
12-calowy format ma znaczenie z kilku powodów:
Kompatybilność produkcjiz zaawansowanymi narzędziami litografii, kontroli i pakowania
Większa przepustowość i niższe koszty na jednostkę powierzchniw skali
Wsparcie dla dużych wtyczek, które są niezbędne do wieloczpującej i heterogenicznej integracji
Jednak skalowanie SiC do 12 cali jest znacznie trudniejsze niż skalowanie krzemu.i zarządzanie stresem stają się znacznie trudniejsze wraz ze wzrostem średnicy płytkiTo sprawia, że 12-calowe wtyki SiC są zarówno wyzwaniem technicznym, jak i technologicznym kamieniem milowym.
Wytwarzanie 12-calowego interpozatora SiC obejmuje wiele takich samych kroków jak silikonowe interpozatory, ale każdy krok jest bardziej wymagający ze względu na charakter materiału.
Przygotowanie i rozrzedzanie płytek
Płytki SiC są niezwykle twarde, a ich rozcieńczenie do wymaganej grubości bez wprowadzania pęknięć lub nadmiernego wypaczania wymaga ściśle kontrolowanych procesów szlifowania i polerowania.
Wzornictwo i formacja
Interpozatory opierają się na pionowych połączeniach elektrycznych.tworzenie tych przewodów wymaga zaawansowanej techniki suchego grawerowania lub techniki wspomaganej laserem, zdolnej do penetracji bardzo twardego i chemicznie obojętnego materiału.
Metalizacja i połączenia
Depozytowanie metali, które wiarygodnie przylegają do SiC, przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego oporu elektrycznego i długotrwałej stabilności, nie jest łatwym zadaniem.Zazwyczaj wymagane są specjalistyczne warstwy barierowe i przyczepieniowe.
Inspekcja i kontrola plonów
Nawet niewielka gęstość usterek na 12 cali może mieć duży wpływ na wydajność, co sprawia, że monitorowanie procesu i inspekcja w linii są szczególnie ważne.
Wspólnie te etapy tworzą przepływ produkcyjny, który jest bardziej złożony niż tradycyjna produkcja silikonowych wstawienniczek, ale również znacznie bardziej zdolny do wymagających zastosowań.
Rzeczywista wartość 12-calowych interpozorów SiC staje się jasna, gdy patrzymy napoziom systemuzamiast poszczególnych komponentów.
Dzięki zintegrowaniu wytrzymałości mechanicznej i przewodności cieplnej bezpośrednio z wstawiaczem konstruktorzy systemów zyskują:
Obniżone temperatury połączeń dla urządzeń o dużej mocy
Poprawa niezawodności w cyklu termicznym
Większa swoboda w architekturze systemu i umieszczaniu komponentów
W praktyce oznacza to gęstsze moduły zasilania, bardziej kompaktowe, wydajne systemy obliczeniowe oraz lepszą trwałość w trudnych warunkach, takich jak pojazdy elektryczne, centra danych,i elektroniki lotniczej.
Wraz z rozwojem systemów półprzewodnikowych coraz częściej łączą one układy logiczne, urządzenia zasilania, komponenty RF, a nawet fotonikę w jednym pakiecie.Każdy z tych elementów ma różne wymagania termiczne i mechaniczne.
12-calowe wtyki SiC oferują jednoczącą platformęIch właściwości materiałowe naturalnie dopasowują się do urządzeń o szerokim zakresie pasmowym i zastosowań o dużej mocy,czyniąc je szczególnie atrakcyjnymi dla następnej generacji heterogenicznej integracji.
12-calowe urządzenia SiC znajdują się jeszcze na wczesnym etapie wdrażania, ale ich trajektoria jest jasna.szczególnie w systemach o dużej mocy i wysokiej gęstości cieplnej.
Zamiast postrzegać je jako rozwiązanie niszowe, dokładniej jest postrzegać 12-calowe wtyki SiC jako technologię umożliwiającą łączenie nauki o materiałach, innowacji produkcyjnych,i projektowania na poziomie systemu.
Ponieważ zaawansowane opakowania nadal określają granice wydajności nowoczesnej elektroniki, interpozor nie jest już tylko tym, co łączy chipy.staje się częścią samego systemu.
