Pourquoi les interlocuteurs sont plus importants que vous ne le pensez

Quand les gens parlent d'emballages de semi-conducteurs avancés, l'attention est généralement portée sur les puces de pointe: les transistors plus petits, la logique plus rapide ou les appareils de plus grande puissance.Cependant, entre ces puces se trouve un composant moins visible mais de plus en plus critique:interposé.

Traditionnellement, un interposateur a été considéré comme une structure passive, dont la tâche principale est d'acheminer les signaux entre les puces.les architectures de pucesDans les environnements thermiques plus exigeants, ce rôle passif n'est plus suffisant.et gérer la chaleur en même temps.

Ce changement est précisément oùCarbure de silicium de 12 poucesDes interposants (SiC)entrez dans la photo.

Du silicium au carbure de silicium: un changement de philosophie

La plupart des interposants sont aujourd'hui en silicium, en grande partie parce que l'industrie des semi-conducteurs possède déjà une infrastructure de fabrication de silicium mature de 12 pouces.Les interposateurs de silicium fonctionnent bien pour le câblage à haute densité, mais elles commencent à présenter des limites lorsque les systèmes fonctionnent à haute puissance ou à températures élevées.

Le carbure de silicium offre un ensemble de propriétés matérielles fondamentalement différentes:

• Conductivité thermique beaucoup plus élevée, permettant une élimination plus rapide de la chaleur

• Rigidité mécanique supérieure, améliorant la stabilité dimensionnelle

• Excellente stabilité thermique et chimique, même à haute température

En raison de ces propriétés, les interposants en SiC ne sont pas seulement de meilleures versions des interposants en silicium, ils permettent une philosophie de conception différente.Au lieu de traiter la gestion thermique comme un problème externe résolu par des dissipateurs de chaleur ou des plaques de froidLe SiC permet de gérer la chaleur directement au niveau de l'interposant.

Pourquoi le format 12 pouces est important

À première vue, passer de plus petites galettes àInterposants SiC de 12 poucesIl s'agit d'un pas important vers l'industrialisation.

Le format de 12 pouces est important pour plusieurs raisons:

• Compatibilité de fabricationavec des outils de lithographie, d'inspection et d'emballage avancés

• Un débit plus élevé et un coût par unité de surface inférieurà l'échelle

• Soutien aux interposants de grande taille, qui sont essentiels pour l'intégration multi-puce et hétérogène

Cependant, réduire le SiC à 12 pouces est beaucoup plus difficile que de réduire le silicium.et la gestion des contraintes deviennent tous beaucoup plus difficiles que le diamètre de la gaufre augmenteCela fait des interposants SiC de 12 pouces à la fois un défi technique et une étape technologique.

Des procédés de fabrication essentiels expliqués en termes simples

La fabrication d'un interposateur SiC de 12 pouces implique de nombreuses étapes similaires à celles des interposateurs en silicium, mais chaque étape est plus exigeante en raison de la nature du matériau.

Préparation et dilution des gaufres
Les gaufres en SiC sont extrêmement dures, et leur épaisseur requise sans fissures ni déformation excessive nécessite des procédés de broyage et de polissage très contrôlés.

Modélisation et formation
Les interposants reposent sur des connexions électriques verticales.La formation de ces voies nécessite une gravure à sec avancée ou des techniques assistées par laser capables de pénétrer un matériau très dur et chimiquement inerte.

Métallisation et interconnexions
Le dépôt de métaux qui adhèrent de manière fiable au SiC, tout en maintenant une faible résistance électrique et une stabilité à long terme, n'est pas une tâche triviale.Des couches de barrière et d'adhérence spécialisées sont généralement requises.

Inspection et contrôle du rendement
À 12 pouces, même de petites densités de défauts peuvent avoir un impact important sur le rendement.

Ensemble, ces étapes forment un flux de fabrication qui est plus complexe que la fabrication traditionnelle d'interposants en silicium, mais aussi beaucoup plus capable dans des applications exigeantes.

Implications au niveau du système: plus que de simples emballages

La valeur réelle des interposants SiC de 12 pouces devient claire en regardant leniveau du systèmeplutôt que des composants individuels.

En intégrant la résistance mécanique et la conductivité thermique directement dans l'interposant, les concepteurs de systèmes obtiennent:

• Températures de jonction inférieures pour les appareils à haute puissance

• Amélioration de la fiabilité dans le cycle thermique

• Une plus grande liberté dans l'architecture du système et le placement des composants

En pratique, cela signifie des modules de puissance plus denses, des systèmes informatiques plus compacts et hautes performances, et une meilleure durabilité dans des environnements difficiles tels que les véhicules électriques, les centres de données,et électronique aérospatiale.

Une plateforme pour l'intégration hétérogène

Au fur et à mesure que les systèmes de semi-conducteurs évoluent, ils combinent de plus en plus de puces logiques, de dispositifs d'alimentation, de composants RF et même de photonics dans un seul package.Chacun de ces éléments a des exigences thermiques et mécaniques différentes.

Les interposants SiC de 12 pouces offrent une plateforme unifianteLeurs propriétés matérielles s'alignent naturellement avec les appareils à large bande passante et les applications à haute puissance,les rendant particulièrement attrayants pour l'intégration hétérogène de la prochaine génération.

Je regarde vers l'avenir

Les interposants SiC de 12 pouces sont encore à un stade précoce de l'adoption, mais leur trajectoire est claire. Ils répondent à des défis fondamentaux qui ne peuvent être résolus par le silicium seul,en particulier dans les systèmes à haute puissance et à haute densité thermique.

Plutôt que de les considérer comme une solution de niche, il est plus exact de voir les interposateurs SiC de 12 pouces comme une technologie facilitatrice, une technologie qui relie la science des matériaux, l'innovation en fabrication,et conception au niveau du système.

Comme les emballages avancés continuent de définir les limites de performance de l'électronique moderne, l'interposant n'est plus seulement ce qui relie les puces.Il devient une partie du système lui-même..