बातम्या - एआय युगाच्या क्रिटिकल थर्मल मॅनेजमेंट मटेरियलमध्ये नवीन फ्रंटियर, स्ट्रॅटेजिक डिप्लॉयमेंटसाठी टीएसएमसीने १२-इंच सिलिकॉन कार्बाइड लॉक केले.

अनुक्रमणिका

१. तांत्रिक बदल: सिलिकॉन कार्बाइडचा उदय आणि त्याची आव्हाने

२. टीएसएमसीचा धोरणात्मक बदल: गॅनमधून बाहेर पडणे आणि एसआयसीवर सट्टेबाजी करणे

३. साहित्य स्पर्धा: SiC ची अपूरणीयता

४. अनुप्रयोग परिस्थिती: एआय चिप्स आणि नेक्स्ट-जेन इलेक्ट्रॉनिक्समधील थर्मल मॅनेजमेंट क्रांती

५. भविष्यातील आव्हाने: तांत्रिक अडथळे आणि उद्योग स्पर्धा

टेकन्यूजच्या मते, जागतिक सेमीकंडक्टर उद्योगाने कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआय) आणि उच्च-कार्यक्षमता संगणन (एचपीसी) द्वारे चालविलेल्या युगात प्रवेश केला आहे, जिथे थर्मल व्यवस्थापन चिप डिझाइन आणि प्रक्रियेतील प्रगतीवर परिणाम करणारा एक मुख्य अडथळा म्हणून उदयास आला आहे. 3D स्टॅकिंग आणि 2.5D इंटिग्रेशन सारख्या प्रगत पॅकेजिंग आर्किटेक्चरमुळे चिप घनता आणि वीज वापर वाढत असल्याने, पारंपारिक सिरेमिक सब्सट्रेट्स आता थर्मल फ्लक्सच्या मागण्या पूर्ण करू शकत नाहीत. जगातील आघाडीची वेफर फाउंड्री, TSMC, या आव्हानाला एका धाडसी मटेरियल शिफ्टसह प्रतिसाद देत आहे: गॅलियम नायट्राइड (GaN) व्यवसायातून हळूहळू बाहेर पडताना 12-इंच सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट्स पूर्णपणे स्वीकारत आहे. हे पाऊल केवळ TSMC च्या मटेरियल स्ट्रॅटेजीचे रिकॅलिब्रेशन दर्शवत नाही तर थर्मल व्यवस्थापन "सपोर्टिंग टेक्नॉलॉजी" वरून "कोर स्पर्धात्मक फायद्या" मध्ये कसे बदलले आहे हे देखील अधोरेखित करते.

सिलिकॉन कार्बाइड: पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या पलीकडे

सिलिकॉन कार्बाइड, जे त्याच्या विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर गुणधर्मांसाठी प्रसिद्ध आहे, ते पारंपारिकपणे इलेक्ट्रिक वाहन इन्व्हर्टर, औद्योगिक मोटर नियंत्रणे आणि अक्षय ऊर्जा पायाभूत सुविधांसारख्या उच्च-कार्यक्षमतेच्या पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले जाते. तथापि, SiC ची क्षमता यापेक्षा खूप पुढे आहे. अंदाजे 500 W/mK च्या अपवादात्मक थर्मल चालकतेसह—अॅल्युमिनियम ऑक्साईड (Al₂O₃) किंवा नीलम सारख्या पारंपारिक सिरेमिक सब्सट्रेट्सपेक्षा खूप जास्त—SiC आता उच्च-घनतेच्या अनुप्रयोगांच्या वाढत्या थर्मल आव्हानांना तोंड देण्यासाठी सज्ज आहे.

एआय अ‍ॅक्सिलरेटर्स आणि थर्मल संकट

एआय अ‍ॅक्सिलरेटर्स, डेटा सेंटर प्रोसेसर आणि एआर स्मार्ट ग्लासेसच्या प्रसारामुळे स्थानिक अडचणी आणि थर्मल व्यवस्थापनातील अडचणी वाढल्या आहेत. उदाहरणार्थ, वेअरेबल उपकरणांमध्ये, डोळ्याजवळ ठेवलेल्या मायक्रोचिप घटकांना सुरक्षितता आणि स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी अचूक थर्मल नियंत्रणाची आवश्यकता असते. १२-इंच वेफर फॅब्रिकेशनमधील त्यांच्या दशकांच्या कौशल्याचा फायदा घेत, टीएसएमसी पारंपारिक सिरेमिकची जागा घेण्यासाठी मोठ्या-क्षेत्रीय सिंगल-क्रिस्टल एसआयसी सब्सट्रेट्सना पुढे नेत आहे. ही रणनीती विद्यमान उत्पादन रेषांमध्ये अखंड एकात्मता प्रदान करते, संपूर्ण उत्पादन दुरुस्तीची आवश्यकता न पडता उत्पन्न आणि खर्चाचे फायदे संतुलित करते.

तांत्रिक आव्हाने आणि नवोपक्रमच्या

थर्मल मॅनेजमेंटसाठी SiC सब्सट्रेट्सना पॉवर डिव्हाइसेसद्वारे मागितल्या जाणाऱ्या कठोर विद्युत दोष मानकांची आवश्यकता नसली तरी, क्रिस्टल अखंडता महत्त्वाची राहते. अशुद्धता किंवा ताण यासारखे बाह्य घटक फोनॉन ट्रान्समिशनमध्ये व्यत्यय आणू शकतात, थर्मल चालकता कमी करू शकतात आणि स्थानिकीकृत ओव्हरहाटिंगला कारणीभूत ठरू शकतात, ज्यामुळे शेवटी यांत्रिक शक्ती आणि पृष्ठभाग सपाटपणा प्रभावित होतो. १२-इंच वेफर्ससाठी, वॉरपेज आणि विकृतीकरण हे सर्वात महत्त्वाचे चिंतेचे विषय आहेत, कारण ते थेट चिप बाँडिंग आणि प्रगत पॅकेजिंग उत्पन्नावर परिणाम करतात. अशा प्रकारे उद्योगाचे लक्ष विद्युत दोष दूर करण्यापासून एकसमान बल्क घनता, कमी सच्छिद्रता आणि उच्च पृष्ठभाग प्लॅनरिटी सुनिश्चित करण्याकडे वळले आहे - उच्च-उत्पन्न SiC थर्मल सब्सट्रेट मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी पूर्व-आवश्यकता.

च्याप्रगत पॅकेजिंगमध्ये SiC ची भूमिका

SiC ची उच्च थर्मल चालकता, यांत्रिक मजबूती आणि थर्मल शॉक रेझिस्टन्सचे संयोजन 2.5D आणि 3D पॅकेजिंगमध्ये गेम-चेंजर म्हणून स्थान देते:

२.५डी एकत्रीकरण:चिप्स सिलिकॉन किंवा ऑरगॅनिक इंटरपोजर्सवर लहान, कार्यक्षम सिग्नल मार्गांसह बसवल्या जातात. येथे उष्णता नष्ट होण्याचे आव्हान प्रामुख्याने क्षैतिज आहे.
३डी एकत्रीकरण:थ्रू-सिलिकॉन व्हियाज (TSVs) किंवा हायब्रिड बाँडिंगद्वारे उभ्या स्टॅक केलेल्या चिप्स अल्ट्रा-हाय इंटरकनेक्ट घनता प्राप्त करतात परंतु घातांकीय थर्मल प्रेशरचा सामना करतात. SiC केवळ एक निष्क्रिय थर्मल मटेरियल म्हणून काम करत नाही तर "हायब्रिड कूलिंग" सिस्टम तयार करण्यासाठी डायमंड किंवा लिक्विड मेटल सारख्या प्रगत सोल्यूशन्सशी देखील समन्वय साधते.

च्याGaN मधून धोरणात्मक बाहेर पडा

टीएसएमसीने २०२७ पर्यंत गॅन ऑपरेशन्स टप्प्याटप्प्याने बंद करण्याची योजना जाहीर केली, संसाधने एसआयसीला पुन्हा वाटप केली. हा निर्णय धोरणात्मक पुनर्संरचना दर्शवितो: गॅन उच्च-फ्रिक्वेन्सी अनुप्रयोगांमध्ये उत्कृष्ट आहे, तर एसआयसीची व्यापक थर्मल व्यवस्थापन क्षमता आणि स्केलेबिलिटी टीएसएमसीच्या दीर्घकालीन दृष्टिकोनाशी अधिक चांगल्या प्रकारे जुळते. स्लाइसिंग, पॉलिशिंग आणि प्लॅनरायझेशनमधील आव्हाने असूनही, १२-इंच वेफर्सकडे संक्रमण खर्चात कपात आणि सुधारित प्रक्रिया एकरूपतेचे आश्वासन देते.

ऑटोमोटिव्हच्या पलीकडे: SiC च्या नवीन सीमा

ऐतिहासिकदृष्ट्या, SiC हे ऑटोमोटिव्ह पॉवर उपकरणांचे समानार्थी आहे. आता, TSMC त्याच्या अनुप्रयोगांची पुनर्कल्पना करत आहे:

वाहक N-प्रकार SiC:एआय अ‍ॅक्सिलरेटर्स आणि उच्च-कार्यक्षमता प्रोसेसरमध्ये थर्मल स्प्रेडर म्हणून काम करते.
इन्सुलेट SiC:चिपलेट डिझाइनमध्ये इंटरपोजर म्हणून काम करते, थर्मल कंडक्शनसह इलेक्ट्रिकल आयसोलेशन संतुलित करते.

या नवकल्पनांमुळे एआय आणि डेटा सेंटर चिप्समध्ये थर्मल मॅनेजमेंटसाठी SiC ला पायाभूत साहित्य म्हणून स्थान मिळते.

मटेरियल लँडस्केप

डायमंड (१,०००–२,२०० वॅट/एमके) आणि ग्राफीन (३,०००–५,००० वॅट/एमके) उत्कृष्ट थर्मल चालकता देतात, परंतु त्यांच्या अत्यधिक खर्च आणि स्केलेबिलिटी मर्यादा मुख्य प्रवाहात स्वीकारण्यास अडथळा आणतात. द्रव धातू किंवा मायक्रोफ्लुइडिक कूलिंगसारखे पर्याय एकत्रीकरण आणि खर्चातील अडथळे दर्शवितात. SiC चे "गोड ठिकाण" - कामगिरी, यांत्रिक शक्ती आणि उत्पादनक्षमता यांचे संयोजन - ते सर्वात व्यावहारिक उपाय बनवते.

च्या

टीएसएमसीची स्पर्धात्मक धार

TSMC ची १२-इंच वेफर तज्ज्ञता त्याला स्पर्धकांपेक्षा वेगळे करते, ज्यामुळे SiC प्लॅटफॉर्मचा जलद वापर शक्य होतो. विद्यमान पायाभूत सुविधा आणि CoWoS सारख्या प्रगत पॅकेजिंग तंत्रज्ञानाचा वापर करून, TSMC भौतिक फायद्यांचे सिस्टम-लेव्हल थर्मल सोल्यूशन्समध्ये रूपांतर करण्याचे उद्दिष्ट ठेवते. त्याच वेळी, इंटेल सारख्या उद्योगातील दिग्गज बॅकसाइड पॉवर डिलिव्हरी आणि थर्मल-पॉवर को-डिझाइनला प्राधान्य देत आहेत, ज्यामुळे थर्मल-केंद्रित नवोपक्रमाकडे जागतिक बदल अधोरेखित होत आहे.

पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-२८-२०२५