Die globale Halbleiterindustrie hat in eine neue Ära eingetreten, die von künstlichen Intelligenz (KI) und Hochleistungs-Computing (HPC) angetrieben wird, wobei das thermische Management allmählich zum Kerngnett wird, das sich auswirkt, ob das Design und die Prozesse von Chips durch das Chip durchbrechen können.Als fortschrittliche Verpackungsarchitekturen wie 3D -Stapeln und 2,5D -Integration werden die Chip -Dichte und den Stromverbrauch weiterhin vorangetrieben, traditionellen keramischen Substraten können die Anforderungen an den thermischen Fluss nicht mehr erfüllen.TSMC, der Leiter der Wafer-Foundry, reagiert mit einer mutigen Materialverschiebung auf diese Herausforderung-eine Einzelkristall-Substrate von 12-Zoll-Silizium-Carbid (sic), während sie allmählich das GAN-Geschäft von Gallium Nitrid (GaN) verlässt.Dieser Schritt bedeutet nicht nur die Neukalibrierung seiner materiellen Strategie durch TSMC durch die TSMC, sondern zeigt auch, dass das thermische Management von einer "Auxiliary -Technologie" zu einem Schlüssel "Wettbewerbsvorteil" gewechselt ist.
Siliziumcarbid ist bekannt für seine breiten Bandgap-Halbleiter, die traditionell in hocheffizienten elektronischen Geräten wie Wechselrichter für Elektrofahrzeuge, industrielle Motorkontrollen und neue Energieinfrastruktur eingesetzt werden.Das Potenzial von SIC geht jedoch über diese Anwendungen hinaus, da die hervorragende thermische Leitfähigkeit von etwa 500 W/mK den gemeinsamen Keramiksubstraten wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Saphir weit überlegen ist.
Mit KI -Beschleunigern, Rechenzentrumsprozessoren und AR -Smart -Brillen wird zunehmend eingesetzt, wird das Problem des begrenzten thermischen Raums immer schwerer.Dies ist besonders in tragbaren Geräten problematisch, in denen Mikrochip -Komponenten in der Nähe der Augen platziert werden, und eine unsachgemäße thermische Kontrolle kann sich auf die Sicherheit und Stabilität auswirken.TSMC, der seine langjährige Erfahrung in 12-Zoll-Waferprozessen nutzt, drängt darauf, herkömmliche Keramiksubstrate durch große Einzelkristall-SIC zu ersetzen, sodass neue Materialien in vorhandene Produktionslinien eingeführt werden können, ohne das Herstellungssystem wieder aufzubauen und gleichzeitig Ertrags- und Kostenvorteile aufrechtzuerhalten.
Obwohl SIC -Substrate, die für das thermische Management verwendet werden, nicht die strengen elektrischen Defektsstandards für Leistungskomponenten erfüllen müssen, bleibt die Kristallintegrität von entscheidender Bedeutung.Viele externe Faktoren können die Phononleitung beeinträchtigen, die thermische Leitfähigkeit verringern und möglicherweise lokalisierte Überhitzung verursachen, was die mechanische Festigkeit und Oberflächenflatheit beeinflusst.Für 12-Zoll-Waffeln von 12 Zoll sind Verzerrungen und Verformungen kritische Probleme, da sie die Chip-Bindung und die erweiterte Verpackungsrendite direkt beeinflussen.Daher hat sich der Fokus der Branche von "elektrischen Defekten" zu "sicherstellen, dass eine gleichmäßige Schüttdichte, geringe Porosität und hohe Oberflächenflatheit sichergestellt wird, die als Voraussetzungen für die Produktion von SIC-Management-Substraten von SIC-thermischem Management von SIC-Massen angesehen werden.
Berichten zufolge zeigt SIC mit seiner hohen thermischen Leitfähigkeit, mechanischen Festigkeit und thermischen Stoßwiderstand einzigartige Vorteile in 2,5D- und 3D -Verpackungsarchitekturen.In der 2,5D-Integration sind Chips nebeneinander auf Silizium- oder organischen Zwischenschichten mit kurzen und effizienten Signalverbindungen angeordnet.Die thermische Management -Herausforderung liegt hauptsächlich in horizontaler Richtung.In der 3D -Integration werden Chips vertikal durch Silizium -Vias (TSV) oder Hybridbindung mit extrem hoher Verbindungsdichte gestapelt, der thermische Druck steigt jedoch entsprechend.Daher dient SIC nicht nur als passives thermisches Material, sondern kann auch mit fortschrittlichen Kühllösungen wie Diamant- oder Flüssigmetallen kombiniert werden, um eine "Hybridkühlung" -Lösung zu bilden.
Zuvor gab TSMC bekannt, dass es bis 2027 nach und nach das GAN -Geschäft verlassen und die Ressourcen in das SIC -Feld weiterleiten werde.Dieser Schritt spiegelt die Neubewertung des Unternehmens seiner Markt- und Materialstrategien wider.Im Vergleich zu den Vorteilen von GAN bei hochfrequenten Anwendungen richten sich SICs umfassendes thermisches Management und Skalierbarkeit besser mit den langfristigen Plänen von TSMC überein.Die Verlagerung auf 12-Zoll-Wafer kann nicht nur die Kosten für die Einheit senken, sondern auch die Einheitlichkeit der Prozesse verbessern.Obwohl SIC immer noch vor Herausforderungen beim Schneiden, Polieren und Abflachten steht, bieten die vorhandenen Funktionen für Geräte und Verpackungsprozesse von TSMC das Potenzial, diese Hindernisse zu überwinden und die Massenproduktion zu beschleunigen.
In der Vergangenheit war SIC fast ein Synonym für Stromkomponenten für Elektrofahrzeuge.TSMC drängt SIC jedoch in neue Anwendungen, wie z.Diese neuen Wege bedeuten, dass SIC nicht mehr nur "gleichbedeutend mit der Stromeelektronik" ist, sondern zum Eckpfeiler für das thermische Management in KI- und Rechenzentrums -Chips.
Im Bereich High-End-Materialien weisen Diamant und Graphen eine extrem hohe thermische Leitfähigkeit auf (Diamond kann 1.000–200 W/mk erreichen und Monoschicht-Graphen kann 3.000 bis 5.000 W/mk überschreiten).Ihre Schwierigkeiten mit hohen Kosten und Fertigungsskala verhindern jedoch, dass sie zum Mainstream werden.Alternativen wie flüssige Metalle, leitfähige Gele und mikrofluidische Kühlung haben potenzielle, sind jedoch auch Herausforderungen bei der Integrations- und Massenproduktionskosten.Im Vergleich dazu bietet SIC den praktischsten Kompromiss, die Leistung, mechanische Festigkeit und Herstellung kombiniert.
Daher unterscheidet das tiefe Fachwissen von TSMC in 12-Zoll-Wafer-Herstellungsarbeiten von anderen Wettbewerbern.Es beschleunigt nicht nur den Bau der SIC-Plattform mit ihrer vorhandenen Fundament, sondern nutzt auch ihre hoch kontrollierten Prozesse, um materielle Vorteile schnell in thermische Lösungen auf Systemebene zu übersetzen.In der Zwischenzeit von Intel nach Backside Power Delivery (Backside Power Delivery) und Co-Design von Thermal-Power-Mitarbeitern haben führende globale Unternehmen bereits das Wärmemanagement zu einer Kernwettbewerbsstärke gemacht.