Perché gli interlocutori sono più importanti di quanto pensiate

Quando la gente parla di packaging avanzato per semiconduttori, l'attenzione è di solito focalizzata su chip all'avanguardia: transistor più piccoli, logica più veloce o dispositivi di potenza superiore.Tuttavia, tra questi chip si trova una componente meno visibile ma sempre più critica:interponente.

Tradizionalmente, un interposatore è stato visto come una struttura passiva, il cui compito principale è quello di indirizzare i segnali tra i chip.architetture chipletIn questo caso, la funzione passiva non è più sufficiente, poiché l'interposatore deve ora trasportare segnali elettrici, resistere a sollecitazioni meccaniche,e gestire il calore contemporaneamente.

Questo cambiamento è esattamente doveCarburo di silicio di 12 polliciInterpositori (SiC)Entrate nella scena.

Dal silicio al carburo di silicio: un cambiamento di filosofia

La maggior parte degli interpositori oggi sono fatti di silicio, in gran parte perché l'industria dei semiconduttori ha già una matura infrastruttura di produzione di silicio da 12 pollici.Gli interposatori di silicio funzionano bene per i cablaggi ad alta densità, ma iniziano a mostrare limitazioni quando i sistemi funzionano ad alta potenza o a temperature elevate.

Il carburo di silicio offre un insieme di proprietà materiali fondamentalmente diversi:

• Conduttività termica molto superiore, che consente una rimozione più rapida del calore

• rigidità meccanica superiore, migliorando la stabilità dimensionale

• Ottima stabilità termica e chimica, anche a temperature elevate

A causa di queste proprietà, gli interposatori di SiC non sono solo versioni migliori degli interposatori di silicio; consentono una filosofia di progettazione diversa.Invece di trattare la gestione termica come un problema esterno risolto da dissipatori di calore o piastre di freddo, SiC consente di gestire il calore direttamente a livello dell'interposatore.

Perché il formato da 12 pollici è importante

A prima vista, passando da wafer più piccoli aInterpositori SiC da 12 polliciIn realtà, rappresenta un passo importante verso l'industrializzazione.

Il formato da 12 pollici è importante per diverse ragioni:

• Compatibilità di produzionecon strumenti di litografia, ispezione e imballaggio avanzati

• Più elevata produttività e minore costo per unità di superficiea scala

• Supporto per grandi interpositori, che sono essenziali per l'integrazione multi-chip ed eterogenea

Tuttavia, ridimensionare il SiC a 12 pollici è molto più difficile che ridimensionare il silicio.e la gestione dello stress diventano significativamente più difficili man mano che il diametro del wafer aumentaQuesto rende gli interposatori SiC da 12 pollici sia una sfida tecnica che una pietra miliare tecnologica.

Processi di fabbricazione chiave spiegati in modo semplice

La fabbricazione di un interposatore SiC da 12 pollici comporta molti degli stessi passaggi degli interposatori in silicio, ma ogni passo è più impegnativo a causa della natura del materiale.

Preparazione e sottilizzazione di wafer
I Wafer SiC sono estremamente duri, e per ridurli allo spessore richiesto senza introdurre crepe o deformazioni eccessive è necessario un processo di macinazione e lucidatura altamente controllato.

Modellazione e via formazione
Gli interponitori si basano su connessioni elettriche verticali.per formare questi vias è necessaria un'avanzata tecnica di incisione a secco o di laser in grado di penetrare un materiale molto duro e chimicamente inerte.

Metalizzazione e interconnessioni
La deposizione di metalli che aderiscono in modo affidabile al SiC, mantenendo al contempo una bassa resistenza elettrica e una stabilità a lungo termine, non è un compito banale.In genere sono necessari strati di barriera e di adesione specializzati.

Ispezione e controllo delle rese
A 12 pollici, anche piccole densità di difetti possono avere un grande impatto sulla resa, il che rende il monitoraggio del processo e l'ispezione in linea particolarmente critici.

Insieme, questi passaggi formano un flusso di produzione che è più complesso della tradizionale fabbricazione di interposatori di silicio, ma anche molto più capace in applicazioni esigenti.

Implicazioni a livello di sistema: più di un semplice imballaggio

Il valore reale degli interpositori SiC da 12 pollici diventa chiaro quando si guarda allivello di sistemapiuttosto che singoli componenti.

Integrando la resistenza meccanica e la conduttività termica direttamente nell'interposatore, i progettisti di sistemi ottengono:

• Temperature di giunzione più basse per dispositivi ad alta potenza

• Miglioramento dell'affidabilità nel ciclo termico

• Maggiore libertà nell'architettura del sistema e nel posizionamento dei componenti

In termini pratici, ciò significa moduli di potenza più densi, sistemi di calcolo più compatti ad alte prestazioni e una maggiore durata in ambienti difficili come veicoli elettrici, data center,e elettronica aerospaziale.

Una piattaforma per l'integrazione eterogenea

Man mano che i sistemi a semiconduttori si evolvono, combinano sempre più chip logici, dispositivi di alimentazione, componenti RF e persino fotonica all'interno di un unico pacchetto.Ciascuno di questi elementi ha requisiti termici e meccanici diversi.

Gli interpositori SiC da 12 pollici offrono una piattaforma unificanteLe loro proprietà materiali si allineano naturalmente con dispositivi a banda larga e applicazioni ad alta potenza,rendendoli particolarmente attraenti per l'integrazione eterogenea di prossima generazione.

Guardando al futuro

Gli interpositori di SiC da 12 pollici sono ancora in una fase iniziale di adozione, ma la loro traiettoria è chiara.in particolare nei sistemi ad alta potenza e ad alta densità termica.

Invece di vederli come una soluzione di nicchia, è più accurato vedere gli interpositori SiC da 12 pollici come una tecnologia abilitante, una tecnologia che collega la scienza dei materiali, l'innovazione produttiva, la tecnologia di produzione e l'innovazione industriale.e progettazione a livello di sistema.

Con l'avanzare dell'imballaggio che continua a definire i limiti di performance dell'elettronica moderna, l'interposatore non è più solo quello che collega i chip.sta diventando parte del sistema stesso.