ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ได้ปรากฏขึ้นเป็นวัสดุยุทธศาสตร์สําหรับอิเล็กทรอนิกส์พลังงานรุ่นต่อไปและการบรรจุครึ่งประสาทที่ก้าวหน้าโวฟเฟอร์ SiC และเครื่องวาง SiCซึ่งมักจะใช้กันแลกกันในการหารือที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ พวกเขาเป็นแนวคิดที่แตกต่างกันอย่างพื้นฐานในโซ่การผลิตครึ่งตัวนําบทความนี้อธิบายความสัมพันธ์ของพวกเขาจากวิทยาศาสตร์วัสดุ, การผลิต, และมุมมองการบูรณาการระบบ, และอธิบายว่าทําไมเพียงกลุ่มย่อยเล็ก ๆ ของแผ่น SiC สามารถตอบสนองความต้องการระดับ interposer.
โวฟเวอร์ SiC เป็นสับสราตแบบกระจกที่ทําจากซิลิคอนคาร์ไบด์ โดยทั่วไปผลิตผ่านการขนส่งควาบทางกายภาพ (PVT) การเจริญเติบโตของกระจกและการตัดต่อมา การบดและการเคลือบ
ลักษณะสําคัญของแผ่น SiC ได้แก่
โพลิไทป์คริสตัล: 4H-SiC, 6H-SiC หรือ SiC ครึ่งกันหนาว
กว้างทั่วไป: ขนาด 4 นิ้ว, 6 นิ้ว และ 8 นิ้ว
เน้นการทํางานหลัก:
คุณสมบัติทางไฟฟ้า (ปริมาณสารบรรทุก, ความต้านทาน)
ความหนาแน่นของอาการบกพร่อง (ไมโครท่อ, ความผิดปกติของระดับพื้นฐาน)
เหมาะสําหรับการเติบโต Epitaxial
วอฟเฟอร์ SiC ถูกปรับปรุงเป็นประเพณีสําหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ทํางาน โดยเฉพาะใน MOSFETs พลังงาน ไดโอเดส Schottky และอุปกรณ์ RF
ในกรณีนี้ โวฟเฟอร์ใช้เป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ ที่ความเป็นแบบเดียวกันทางไฟฟ้าและการควบคุมความบกพร่อง เป็นจุดสําคัญในการออกแบบ
SiC interposer ไม่ใช่วัสดุแท้ แต่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่ออกแบบสูงจากวอฟเฟอร์ SiC
บทบาทของมันแตกต่างกันโดยพื้นฐาน
มันทําหน้าที่เป็นการสนับสนุนทางกล ชั้นการกระจายไฟฟ้าใหม่ และเส้นทางการนําไฟฟ้า
มันทําให้อาร์คิเทคเนอร์การบรรจุที่ก้าวหน้า เช่น 2.5D และการบูรณาการแบบไม่เหมือนกัน
มันต้องรองรับ:
ช่องทางผ่านพื้นฐาน (TSVs)
ชั้นการกระจายใหม่ความละเอียด (RDLs)
การบูรณาการหลายชิปและ HBM
จากมุมมองของระบบ, interposer เป็นกระดูกสันหลังทางอุณหภูมิ, ไม่ใช่อุปกรณ์ครึ่งประสาทที่ทํางาน
แม้ว่า SiC interposers ถูกผลิตจาก SiC โวฟเฟอร์มาตรฐานการทํางานแตกต่างกันอย่างมาก.
| มิติความต้องการ | อุปกรณ์พลังงาน SiC Wafer | ซีซี อินเตอร์โพเซอร์ วอฟเฟอร์ |
|---|---|---|
| หน้าที่หลัก | การนําไฟฟ้า | การสนับสนุนทางอุณหภูมิและทางกล |
| การใช้ยาดอป | การควบคุมอย่างแม่นยํา | ปกติเป็นซามิออลอเตอรี่ หรือไม่ใช้อุปกรณ์ด็อปปิ้ง |
| ความเรียบของพื้นผิว (TTV/Bow) | กลาง | สูงสุด |
| ความเท่าเทียมของความหนา | อุปกรณ์ขึ้นอยู่กับ | สําคัญต่อความน่าเชื่อถือของ TSV |
| ความสามารถในการนําความร้อน | ความกังวลที่สอง | ปริมาตรการออกแบบหลัก |
โวฟเฟอร์ SiC มากมายที่ทํางานได้ดีในทางไฟฟ้าไม่สามารถตอบสนองความราบแบนทางกล, ความอดทนต่อความเครียด, และความสอดคล้องผ่านกระบวนการที่จําเป็นสําหรับการผลิต interposer.
การแปลงแผ่น SiC เป็น SiC interposer มีหลายกระบวนการที่ก้าวหน้า:
การลดความละเอียดของโวฟเฟอร์ให้ได้ 100 ‰ 300 μm หรือน้อยกว่า
อัตราส่วนสูงผ่านการสร้าง (การเจาะเลเซอร์หรือการเจาะพลาสมา)
การเคลือบสองด้าน (DSP) สําหรับความหยาบผิวที่ต่ํามาก
โลหะและผ่านการเติม
การผลิตชั้นการกระจายใหม่ (RDL)
ขั้นตอนแต่ละขั้นตอนจะขยายความไม่สมบูรณ์แบบของแผ่นแผ่นที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ ความบกพร่องที่ยอมรับในแผ่นแผ่นอุปกรณ์อาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นความล้มเหลวในโครงสร้างตัวแสลง
นี่อธิบายว่าทําไมแผ่น SiC ที่มีในตลาดส่วนใหญ่จึงไม่สามารถนําไปใช้ใหม่โดยตรงในฐานะตัววาง
แม้ราคาสูงขึ้นและความยากลําบากในการแปรรูป SiC ให้ข้อดีที่น่าสนใจเหนือจากซิลิคอน interposers:
ความสามารถในการนําความร้อน: ~370~490 W/m·K (เทียบกับ ~150 W/m·K สําหรับซิลิคอน)
โมดูลความยืดหยุ่นสูง ทําให้มีความมั่นคงทางกล ภายใต้การหมุนเวียนความร้อน
ความน่าเชื่อถือในอุณหภูมิสูง ที่ดีเยี่ยม สําคัญสําหรับพัสดุที่ใช้พลังงานมาก
สําหรับระบบ GPU, เครื่องเร่ง AI และโมดูลพลังงาน คุณสมบัติเหล่านี้ทําให้ interposer สามารถทํางานเป็นชั้นการจัดการความร้อนที่ทํางานได้ ไม่ใช่แค่สะพานไฟฟ้าเท่านั้น
รูปแบบทางจิตที่ใช้ได้คือ
SiC wafer = วัสดุอิเล็กทรอนิกส์
SiC interposer = องค์ประกอบโครงสร้างระดับระบบ
พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยการผลิต แต่แยกกันด้วยฟังก์ชัน, รายละเอียด และปรัชญาการออกแบบ
ความสัมพันธ์ระหว่างแผ่น SiC และ SiC interposers เป็นระดับเรียงลําดับมากกว่าที่เท่ากับ
ขณะที่ทุกเครื่องวาง SiC เกิดจากแผ่น SiC แต่เพียงแผ่นที่มีคุณสมบัติทางกล, ความร้อน และพื้นผิวที่ควบคุมได้อย่างเข้มงวดเท่านั้นที่สามารถรองรับการผลิตในระดับเครื่องวาง SiC
ในขณะที่การบรรจุสินค้าที่ทันสมัย ให้ความสําคัญต่อการทํางานของความร้อนSiC interposers เป็นการวิวัฒนาการที่ธรรมชาติ, ต่างจากพื้นฐานของอุปกรณ์พลังงานแบบดั้งเดิม
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ได้ปรากฏขึ้นเป็นวัสดุยุทธศาสตร์สําหรับอิเล็กทรอนิกส์พลังงานรุ่นต่อไปและการบรรจุครึ่งประสาทที่ก้าวหน้าโวฟเฟอร์ SiC และเครื่องวาง SiCซึ่งมักจะใช้กันแลกกันในการหารือที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ พวกเขาเป็นแนวคิดที่แตกต่างกันอย่างพื้นฐานในโซ่การผลิตครึ่งตัวนําบทความนี้อธิบายความสัมพันธ์ของพวกเขาจากวิทยาศาสตร์วัสดุ, การผลิต, และมุมมองการบูรณาการระบบ, และอธิบายว่าทําไมเพียงกลุ่มย่อยเล็ก ๆ ของแผ่น SiC สามารถตอบสนองความต้องการระดับ interposer.
โวฟเวอร์ SiC เป็นสับสราตแบบกระจกที่ทําจากซิลิคอนคาร์ไบด์ โดยทั่วไปผลิตผ่านการขนส่งควาบทางกายภาพ (PVT) การเจริญเติบโตของกระจกและการตัดต่อมา การบดและการเคลือบ
ลักษณะสําคัญของแผ่น SiC ได้แก่
โพลิไทป์คริสตัล: 4H-SiC, 6H-SiC หรือ SiC ครึ่งกันหนาว
กว้างทั่วไป: ขนาด 4 นิ้ว, 6 นิ้ว และ 8 นิ้ว
เน้นการทํางานหลัก:
คุณสมบัติทางไฟฟ้า (ปริมาณสารบรรทุก, ความต้านทาน)
ความหนาแน่นของอาการบกพร่อง (ไมโครท่อ, ความผิดปกติของระดับพื้นฐาน)
เหมาะสําหรับการเติบโต Epitaxial
วอฟเฟอร์ SiC ถูกปรับปรุงเป็นประเพณีสําหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ทํางาน โดยเฉพาะใน MOSFETs พลังงาน ไดโอเดส Schottky และอุปกรณ์ RF
ในกรณีนี้ โวฟเฟอร์ใช้เป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ ที่ความเป็นแบบเดียวกันทางไฟฟ้าและการควบคุมความบกพร่อง เป็นจุดสําคัญในการออกแบบ
SiC interposer ไม่ใช่วัสดุแท้ แต่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่ออกแบบสูงจากวอฟเฟอร์ SiC
บทบาทของมันแตกต่างกันโดยพื้นฐาน
มันทําหน้าที่เป็นการสนับสนุนทางกล ชั้นการกระจายไฟฟ้าใหม่ และเส้นทางการนําไฟฟ้า
มันทําให้อาร์คิเทคเนอร์การบรรจุที่ก้าวหน้า เช่น 2.5D และการบูรณาการแบบไม่เหมือนกัน
มันต้องรองรับ:
ช่องทางผ่านพื้นฐาน (TSVs)
ชั้นการกระจายใหม่ความละเอียด (RDLs)
การบูรณาการหลายชิปและ HBM
จากมุมมองของระบบ, interposer เป็นกระดูกสันหลังทางอุณหภูมิ, ไม่ใช่อุปกรณ์ครึ่งประสาทที่ทํางาน
แม้ว่า SiC interposers ถูกผลิตจาก SiC โวฟเฟอร์มาตรฐานการทํางานแตกต่างกันอย่างมาก.
| มิติความต้องการ | อุปกรณ์พลังงาน SiC Wafer | ซีซี อินเตอร์โพเซอร์ วอฟเฟอร์ |
|---|---|---|
| หน้าที่หลัก | การนําไฟฟ้า | การสนับสนุนทางอุณหภูมิและทางกล |
| การใช้ยาดอป | การควบคุมอย่างแม่นยํา | ปกติเป็นซามิออลอเตอรี่ หรือไม่ใช้อุปกรณ์ด็อปปิ้ง |
| ความเรียบของพื้นผิว (TTV/Bow) | กลาง | สูงสุด |
| ความเท่าเทียมของความหนา | อุปกรณ์ขึ้นอยู่กับ | สําคัญต่อความน่าเชื่อถือของ TSV |
| ความสามารถในการนําความร้อน | ความกังวลที่สอง | ปริมาตรการออกแบบหลัก |
โวฟเฟอร์ SiC มากมายที่ทํางานได้ดีในทางไฟฟ้าไม่สามารถตอบสนองความราบแบนทางกล, ความอดทนต่อความเครียด, และความสอดคล้องผ่านกระบวนการที่จําเป็นสําหรับการผลิต interposer.
การแปลงแผ่น SiC เป็น SiC interposer มีหลายกระบวนการที่ก้าวหน้า:
การลดความละเอียดของโวฟเฟอร์ให้ได้ 100 ‰ 300 μm หรือน้อยกว่า
อัตราส่วนสูงผ่านการสร้าง (การเจาะเลเซอร์หรือการเจาะพลาสมา)
การเคลือบสองด้าน (DSP) สําหรับความหยาบผิวที่ต่ํามาก
โลหะและผ่านการเติม
การผลิตชั้นการกระจายใหม่ (RDL)
ขั้นตอนแต่ละขั้นตอนจะขยายความไม่สมบูรณ์แบบของแผ่นแผ่นที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ ความบกพร่องที่ยอมรับในแผ่นแผ่นอุปกรณ์อาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นความล้มเหลวในโครงสร้างตัวแสลง
นี่อธิบายว่าทําไมแผ่น SiC ที่มีในตลาดส่วนใหญ่จึงไม่สามารถนําไปใช้ใหม่โดยตรงในฐานะตัววาง
แม้ราคาสูงขึ้นและความยากลําบากในการแปรรูป SiC ให้ข้อดีที่น่าสนใจเหนือจากซิลิคอน interposers:
ความสามารถในการนําความร้อน: ~370~490 W/m·K (เทียบกับ ~150 W/m·K สําหรับซิลิคอน)
โมดูลความยืดหยุ่นสูง ทําให้มีความมั่นคงทางกล ภายใต้การหมุนเวียนความร้อน
ความน่าเชื่อถือในอุณหภูมิสูง ที่ดีเยี่ยม สําคัญสําหรับพัสดุที่ใช้พลังงานมาก
สําหรับระบบ GPU, เครื่องเร่ง AI และโมดูลพลังงาน คุณสมบัติเหล่านี้ทําให้ interposer สามารถทํางานเป็นชั้นการจัดการความร้อนที่ทํางานได้ ไม่ใช่แค่สะพานไฟฟ้าเท่านั้น
รูปแบบทางจิตที่ใช้ได้คือ
SiC wafer = วัสดุอิเล็กทรอนิกส์
SiC interposer = องค์ประกอบโครงสร้างระดับระบบ
พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยการผลิต แต่แยกกันด้วยฟังก์ชัน, รายละเอียด และปรัชญาการออกแบบ
ความสัมพันธ์ระหว่างแผ่น SiC และ SiC interposers เป็นระดับเรียงลําดับมากกว่าที่เท่ากับ
ขณะที่ทุกเครื่องวาง SiC เกิดจากแผ่น SiC แต่เพียงแผ่นที่มีคุณสมบัติทางกล, ความร้อน และพื้นผิวที่ควบคุมได้อย่างเข้มงวดเท่านั้นที่สามารถรองรับการผลิตในระดับเครื่องวาง SiC
ในขณะที่การบรรจุสินค้าที่ทันสมัย ให้ความสําคัญต่อการทํางานของความร้อนSiC interposers เป็นการวิวัฒนาการที่ธรรมชาติ, ต่างจากพื้นฐานของอุปกรณ์พลังงานแบบดั้งเดิม
