Por que os intervenientes são mais importantes do que você pensa

Quando as pessoas falam de embalagens avançadas de semicondutores, a atenção é geralmente focada em chips de ponta: transistores menores, lógica mais rápida ou dispositivos de maior potência.No entanto, entre estes chips se encontra um componente menos visível, mas cada vez mais crítico:interponente.

Tradicionalmente, um interposador tem sido visto como uma estrutura passiva, cuja principal tarefa é encaminhar sinais entre chips.Arquiteturas chipletNo que respeita aos sistemas de transmissão de energia elétrica, a utilização de um dispositivo de transmissão de energia elétrica, com densidades de potência mais elevadas e em ambientes térmicos mais exigentes, já não é suficiente.e gerir o calor ao mesmo tempo.

Esta mudança é precisamente ondeCarbide de silício de 12 polegadasInterposadores (SiC)Entrem na cena.

Do silício ao carburo de silício: uma mudança de filosofia

Hoje, a maioria dos interpostos é feita de silício, em grande parte porque a indústria de semicondutores já tem uma infraestrutura de fabricação de silício de 12 polegadas.Os interposadores de silício funcionam bem para cablagem de alta densidade, mas começam a mostrar limitações quando os sistemas operam a alta potência ou temperaturas elevadas.

O carburo de silício oferece um conjunto fundamentalmente diferente de propriedades materiais:

• Muito maior condutividade térmica, permitindo uma remoção mais rápida do calor

• Superior rigidez mecânica, melhorando a estabilidade dimensional

• Excelente estabilidade térmica e química, mesmo a altas temperaturas

Devido a estas propriedades, os interpostos de SiC não são apenas melhores versões de interpostos de silício, eles permitem uma filosofia de design diferente.Em vez de tratar a gestão térmica como um problema externo resolvido por dissipadores de calor ou placas de frio, SiC permite que o calor seja gerido diretamente no nível do interposto.

Por que o formato de 12 polegadas é importante

À primeira vista, a mudança de wafers menores paraInterposadores de SiC de 12 polegadasO que parece ser um simples exercício de ampliação, na realidade representa um grande passo rumo à industrialização.

O formato de 12 polegadas é importante por várias razões:

• Compatibilidade de fabricocom ferramentas avançadas de litografia, inspeção e embalagem

• Maior rendimento e menor custo por unidade de áreaem escala

• Apoio a grandes interpostos, que são essenciais para a integração multi-chip e heterogênea

No entanto, dimensionar o SiC para 12 polegadas é muito mais desafiador do que dimensionar o silício.e gerenciamento de estresse tornam-se significativamente mais difíceis à medida que o diâmetro da wafer aumentaIsto torna os interpostores de SiC de 12 polegadas um desafio técnico e um marco tecnológico.

Processos-chave de fabricação explicados de forma simples

A fabricação de um interposador de SiC de 12 polegadas envolve muitas das mesmas etapas que os interposadores de silício, mas cada etapa é mais exigente devido à natureza do material.

Preparação e diluição de wafers
Os Wafers de SiC são extremamente duros e, para obtê-los até à espessura necessária sem introdução de rachaduras ou deformação excessiva, é necessário um processo de moagem e polimento altamente controlado.

Modelagem e via formação
Os interpostos dependem de ligações elétricas verticais.A formação destes vias requer técnicas avançadas de gravação a seco ou assistidas por laser capazes de penetrar num material muito duro e quimicamente inerte.

Metalização e interconexões
Depositar metais que aderem de forma confiável ao SiC, mantendo baixa resistência elétrica e estabilidade a longo prazo, não é uma tarefa trivial.São normalmente necessárias camadas de barreira e adesão especializadas.

Inspecção e controlo dos rendimentos
Em 12 polegadas, mesmo pequenas densidades de defeitos podem ter um grande impacto no rendimento.

Juntas, estas etapas formam um fluxo de fabricação que é mais complexo do que a fabricação tradicional de interpostos de silício, mas também muito mais capaz em aplicações exigentes.

Implicações a nível do sistema: mais do que apenas embalagens

O valor real dos interpostos de SiC de 12 polegadas torna-se claro quando se olha para onível do sistemaem vez de componentes individuais.

Ao integrar a resistência mecânica e a condutividade térmica diretamente no interposto, os projetistas de sistemas ganham:

• Temperatura de junção mais baixa para dispositivos de alta potência

• Melhoria da fiabilidade no ciclo térmico

• Maior liberdade na arquitetura do sistema e na colocação dos componentes

Em termos práticos, isto significa módulos de potência mais densos, sistemas de computação mais compactos e de alto desempenho, e uma maior durabilidade em ambientes adversos, como veículos elétricos, centros de dados,e electrónica aeroespacial.

Uma plataforma para a integração heterogénea

À medida que os sistemas de semicondutores evoluem, eles combinam cada vez mais chips lógicos, dispositivos de energia, componentes de RF e até fotônicos dentro de um único pacote.Cada um destes elementos tem diferentes requisitos térmicos e mecânicos.

Interposers de 12 polegadas de SiC oferecem uma plataforma unificadoraAs suas propriedades materiais alinham-se naturalmente com dispositivos de banda larga e aplicações de alta potência,tornando-os especialmente atraentes para a integração heterogénea da próxima geração.

Olhando para o futuro

Os interpostores de SiC de 12 polegadas ainda estão em um estágio inicial de adoção, mas a sua trajetória é clara.especialmente em sistemas de alta potência e alta densidade térmica.

Em vez de os vermos como uma solução de nicho, é mais preciso ver os interpostores de SiC de 12 polegadas como uma tecnologia habilitante, uma que une a ciência dos materiais, a inovação na fabricação,e projeto a nível do sistema.

À medida que as embalagens avançadas continuam a definir os limites de desempenho da electrónica moderna, o interposto não é mais apenas o que liga os chips.Está a tornar-se parte do próprio sistema..