Blog Ayrıntıları

Silikon karbid (SiC), yeni nesil güç elektroniği ve gelişmiş yarı iletken ambalajları için stratejik bir malzeme olarak ortaya çıktı.SiC plakaları veSiC aralayıcıGenellikle uzman olmayan tartışmalarda birbirleriyle değiştirilirken, yarı iletken üretim zincirinde temelde farklı kavramları temsil ederler.Bu makale onların ilişkisini malzeme biliminden açıklıyor., üretim ve sistem entegrasyonu bakış açısı ve neden sadece küçük bir SiC levha alt kümesinin aralayıcı düzeyde gereksinimleri karşılayabileceğini açıklar.

1SiC Wafer: Materyal Temel

Bir SiC levhası, tipik olarak fiziksel buhar taşımacılığı (PVT) kristal büyümesi ve daha sonra dilimleme, öğütme ve cilalama yoluyla üretilen silikon karbürden yapılmış kristalin bir substrattır.

SiC levhalarının temel özellikleri şunlardır:

• Kristal politip: 4H-SiC, 6H-SiC veya yarı yalıtımlı SiC

• Tipik çaplar: 4 inç, 6 inç ve yeni 8 inç formatlar

• Birincil performans odaklı:

  • Elektriksel özellikler (taşıyıcı konsantrasyonu, direnç)

  • Kusur yoğunluğu (mikropipler, bazal düzlem çıkışları)

  • Epitaksyal büyüme için uygunluk

SiC levhaları, özellikle güç MOSFET'lerinde, Schottky diyotlarında ve RF cihazlarında aktif cihaz üretimi için geleneksel olarak optimize edilmiştir.

Bu bağlamda, wafer, elektrikli tekdüzelik ve kusur kontrolünün tasarım önceliklerine hakim olduğu bir elektronik malzeme olarak hizmet eder.

2SiC Interposer: Paket düzeyinde fonksiyonel bir yapı

Bir SiC interposer hammaddesi değil, üretilen yüksek mühendislik yapısı bir bileşen....denBir SiC wafer.

Onun rolü temelde farklı:

• Mekanik destek, elektrik yeniden dağıtım katmanı ve termal iletkenlik yolu olarak çalışır

• 2.5D ve heterojen entegrasyon gibi gelişmiş paketleme mimarilerini sağlar.

• Aşağıdakilere uyum sağlamalı:

  • Substrat içi viaslar (TSV'ler)

  • Parlak sesli yeniden dağıtım katmanları (RDL)

  • Çoklu çip ve HBM entegrasyonu

Bir sistem bakış açısından, aralayıcı aktif bir yarı iletken cihaz değil, termal-mekanik bir omurga.

3. Neden “SiC Wafer” otomatik olarak “SiC Interposer” anlamına gelmez?

SiC interposerleri SiC levhalarından yapılmış olsa da,Performans kriterleri kökten farklı.

Elektriksel olarak iyi performans gösteren birçok SiC levhası, aralayıcı üretimi için gerekli mekanik düzlüğü, stres toleransını ve süreç uyumluluğunu karşılamıyor.

4Üretim Değişimi: Wafer'den Interposer'a

Bir SiC levhasını bir SiC aralayıcıya dönüştürmek, birden fazla gelişmiş işlemi içerir:

• Wafer inceltme 100 ‰ 300 μm veya daha az

• Formasyon yoluyla yüksek boyut oranı (lazer delme veya plazma kazım)

• Ultra düşük yüzey kabalığı için çift taraflı cilalama (DSP)

• Metalleşme ve dolgu yoluyla

• Yeniden dağıtım katmanı (RDL) imalatı

Her adım, önceden var olan wafer kusurlarını güçlendirir. Cihaz waferlerinde kabul edilebilir kusurlar, aralayıcı yapılarda arıza başlangıç noktaları olabilir.

Bu, ticari olarak mevcut olan SiC levhalarının çoğunun neden doğrudan bir araya getiriciler olarak yeniden kullanılamayacağını açıklar.

5SiC neden zorluklara rağmen müdahaleciler için çekici?

Daha yüksek maliyet ve işleme zorluğuna rağmen, SiC, silikon aralayıcılara göre zorlayıcı avantajlar sunar:

• Isı iletkenliği: ~370~490 W/m·K (silikon için ~150 W/m·K'ye karşı)

• Yüksek esneklik modülü, termal döngü altında mekanik istikrar sağlar

• Mükemmel yüksek sıcaklık güvenilirliği, güç yoğunluklu paketler için kritik

GPU sistemleri, yapay zeka hızlandırıcıları ve güç modülleri için, bu özellikler, müdahalecinin sadece bir elektrik köprüsü değil, aktif bir termal yönetim katmanı olarak çalışmasına izin verir.

6Mühendislerin hatırlaması gereken kavramsal bir ayrım.

Kullanılabilir bir zihinsel model:

SiC wafer = elektronik malzeme
SiC ekleyici = sistem düzeyinde yapısal bileşen

Üretim ile bağlantılıdırlar, ancak işlev, spesifikasyon ve tasarım felsefesi ile ayrılırlar.

7Sonuç.

SiC levhaları ve SiC aralayıcıları arasındaki ilişki eşdeğer değil hiyerarşiktir.
Her SiC aralayıcı bir SiC levhasından kaynaklanırken, sadece sıkı kontrol edilen mekanik, termal ve yüzey özelliklerine sahip levhalar aralayıcı düzeyinde üretimi destekleyebilir.

Gelişmiş ambalajlar, elektrikli entegrasyonla birlikte ısı performansına daha fazla öncelik verdiği için,SiC aralayıcıları doğal bir evrimi temsil ediyor, ancak yeni bir sınıf wafer mühendisliği gerektiriyor., geleneksel güç cihazı substratlarından farklıdır.