Kubva kuSilicon kuenda kuSilicon Carbide: Kuchinja-chinja kweZvinhu zveHigh-Thermal-Conductivity Zviri Kutsanangurazve Chip Packaging

Silicon yagara iri musimboti wetekinoroji yesemiconductor. Zvisinei, sezvo huwandu hwe transistor huchiwedzera uye ma processor emazuva ano uye ma power modules achigadzira huwandu hwesimba hwakanyanya, zvinhu zvakagadzirwa ne silicon zvinosangana nemiganhu mikuru mukutarisira kupisa uye kugadzikana kwemakanika.

Silicon carbide(SiC), semiconductor ine bandwidth yakakura, inopa kufambiswa kwekupisa kwakanyanya uye kuomarara kwemakanika, ukuwo ichichengetedza kugadzikana pasi pekushanda kwekupisa kwakanyanya. Chinyorwa chino chinoongorora kuti shanduko kubva kusilicon kuenda kuSiC iri kuchinja sei kurongedza machip, ichitungamira mafilosofi matsva ekugadzira uye kuvandudzwa kwekushanda kwesystem.

1. Kufambisa Kupisa: Kugadzirisa Dambudziko reKupisa

Chimwe chezvinhu zvinonyanya kukonzera matambudziko pakurongedza machipisi kubvisa kupisa nekukurumidza. Mapurosesa anoshanda zvakanaka uye zvishandiso zvemagetsi zvinogona kugadzira mazana kusvika kuzviuru zvemawati munzvimbo diki. Pasina kupisa kwakanyatsogadzirwa, matambudziko akati wandei anomuka:

• Kupisa kwakanyanya kwejoinhi kunoderedza hupenyu hwemuchina

• Kufamba kwehunhu hwemagetsi, zvichikanganisa kugadzikana kwekushanda

• Kuunganidzwa kwesimba remakanika, zvichikonzera kutsemuka kana kutadza kushanda zvakanaka kwepakeji

Silicon ine simba rekupisa rinosvika 150 W/m·K, nepo SiC inogona kusvika 370–490 W/m·K, zvichienderana nekutarisa kwekristaro uye mhando yezvinhu. Musiyano uyu wakakosha unogonesa SiC-based packaging kuti:

• Ita kuti kupisa kupfuure nekukurumidza uye zvakaenzana

• Kupisa kwenzvimbo dzakaderera dzepamusoro

• Deredza kuvimba nemhinduro dzakakura dzekutonhodza dzekunze

2. Kugadzikana Kwemakanika: Kiyi Yakavanzika Yekuvimbika Kwepakeji

Kunze kwekufunga nezvekupisa, machipisi anofanira kutsungirira kupisa, kushushikana kwemuchina, uye mutoro wekuvaka. SiC ine mabhenefiti akati wandei pamusoro pesilicon:

• Higher Young's modulus: SiC yakasimba ka2-3 kupfuura silicon, ichidzivirira kukotama uye kupwanyika

• Kuwanda kwekuwedzera kwekupisa (CTE): Kuenzanisa zviri nani nezvinhu zvekurongedza kunoderedza kushushikana kwekupisa

• Kugadzikana kwepamusoro-soro kwemakemikari nekupisa: Kuchengetedza hunhu hwakanaka munzvimbo dzine hunyoro, tembiricha yepamusoro, kana ngura

Zvinhu izvi zvinobatsira zvakananga pakuvimbika uye kubereka goho kwenguva refu, kunyanya mukushandiswa kwemapakeji ane simba guru kana kuti ane vanhu vakawanda.

3. Kuchinja muUzivi hweKugadzira Mapakeji

Kurongedza kwechinyakare kwakagadzirwa nesilicon kunonyanya kushandiswa pakugadzirisa kupisa kwekunze, senge ma heatsinks, ma cold plates, kana kuti active cooling, zvichigadzira modhi ye "passive thermal management". Kushandiswa kweSiC kunochinja zvakanyanya maitiro aya:

• Kutarisira kupisa kwakabatanidzwa: Pakeji yacho pachayo inova nzira yekupisa inoshanda zvakanyanya

• Rutsigiro rwesimba rakawanda: Machipisi anogona kuiswa pedyo kana kuunganidzwa pasina kudarika miganhu yekupisa

• Kuchinjika kukuru kwekubatanidzwa kwesystem: Kubatanidzwa kwemachipu akawanda uye akasiyana-siyana kunogoneka pasina kukanganisa mashandiro ekupisa

Muchidimbu, SiC haisi "chinhu chiri nani" chete - inogonesa mainjiniya kufunga patsva nezvemagadzirirwo echip, maconnections, uye magadzirirwo emapakeji.

4. Zvinokonzera Kubatanidzwa Kwakasiyana-siyana

Masisitimu emazuva ano e semiconductor ari kuwedzera kubatanidza logic, simba, RF, uye kunyange michina ye photonic mukati mepakeji imwe chete. Chikamu chimwe nechimwe chine zvinodiwa zvakasiyana zvekupisa uye zvemakanika. Zvishandiso zveSiC-based uye interposers zvinopa puratifomu inobatanidza inotsigira kusiyana uku:

• Kupisa kwakanyanya kunogonesa kugoverwa kwekupisa kwakafanana pamidziyo yakawanda

• Kuomarara kwemuchina kunovimbisa kuvimbika kwepakeji pasi pekurongeka kwakaoma uye marongero ehuwandu hwakawanda

• Kuenderana nemidziyo ine bandwidth yakakura kunoita kuti SiC ive yakakodzera zvakanyanya kune mashandisirwo emagetsi echizvarwa chinotevera uye emakombiyuta anoshanda zvakanyanya.

5. Zvaunofanira Kufunga Nezvekugadzira

Kunyange zvazvo SiC ichipa zvinhu zvakanakisisa, kuoma kwayo uye kugadzikana kwemakemikari zvinounza matambudziko akasiyana ekugadzira:

• Kucheneswa kwewafer uye kugadzirira pamusoro: Zvinoda kukuya nekupukuta nemazvo kudzivirira kutsemuka nekukanganisika

• Kuburikidza nekuumbwa uye mapatani: Zvishandiso zve high-aspect-ratio zvinowanzoda matekiniki e dry etching anoshandiswa ne laser kana epamusoro.

• Kubatanidzwa kwesimbi uye kubatana: Kubatana kwakavimbika uye nzira dzemagetsi dzisingadziviriri zvakanyanya zvinoda matanho ekudzivirira akasarudzika

• Kuongorora nekudzora goho: Kuomarara kwezvinhu zvakanyanya uye saizi hombe dzewafer zvinowedzera kukanganisa kunyangwe zvikanganiso zvidiki

Kubudirira kugadzirisa matambudziko aya kwakakosha kuti uwane mabhenefiti akazara eSiC mukurongedza kwakanaka.

Mhedziso

Kuchinja kubva kusilicon kuenda kusilicon carbide kunomiririra zvinopfuura kuvandudzwa kwezvinhu—kunochinja patsva nzira yese yekurongedza chip. Nekubatanidza hunhu hwepamusoro hwekupisa uye hwemakanika zvakananga mu substrate kana interposer, SiC inogonesa kuwanda kwesimba, kuvimbika kwakawedzerwa, uye kuchinjika kukuru mukugadzirwa kwesystem-level.

Sezvo michina ye semiconductor ichiramba ichikwidza miganhu yekushanda, zvinhu zvakagadzirwa neSiC hazvisi zvekuwedzera chete—zvinopa simba guru pakugadzira matekinoroji ekugadzira echizvarwa chinotevera.