Мэдээ - TSMC нь хиймэл оюун ухааны эриний чухал дулааны менежментийн материалуудад стратегийн байршил, шинэ хил хязгаарт зориулж 12 инчийн цахиурын карбидыг түгжиж байна

Гарчгийн хүснэгт

1. Технологийн шилжилт: Цахиурын карбидын өсөлт ба түүний бэрхшээлүүд

2. TSMC-ийн стратегийн өөрчлөлт: GaN-аас гарах болон SiC дээр бооцоо тавих

3. Материаллаг өрсөлдөөн: SiC-ийн орлуулшгүй чанар

4. Хэрэглээний хувилбарууд: Хиймэл оюун ухааны чип болон дараагийн үеийн электроникийн дулааны удирдлагын хувьсгал

5. Ирээдүйн бэрхшээлүүд: Техникийн саад бэрхшээл ба салбарын өрсөлдөөн

TechNews-ийн мэдээлснээр, дэлхийн хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл хиймэл оюун ухаан (AI) болон өндөр хүчин чадалтай тооцооллын (HPC) эрин үед орж ирсэн бөгөөд дулааны менежмент нь чипийн дизайн болон процессын нээлтүүдэд нөлөөлж буй гол саад тотгор болж гарч ирсэн. 3D стек болон 2.5D интеграци зэрэг дэвшилтэт сав баглаа боодлын архитектурууд нь чипийн нягтрал болон эрчим хүчний хэрэглээг нэмэгдүүлсээр байгаа тул уламжлалт керамик суурь нь дулааны урсгалын эрэлтийг хангаж чадахгүй болсон. Дэлхийн тэргүүлэгч вафли цутгах үйлдвэр болох TSMC нь энэхүү сорилтод зоригтой материалын өөрчлөлтөөр хариу үйлдэл үзүүлж байна: 12 инчийн дан талст цахиурын карбид (SiC) суурьуудыг бүрэн хүлээн авч, галлийн нитрид (GaN) бизнесээс аажмаар гарч байна. Энэхүү алхам нь TSMC-ийн материалын стратегийг дахин тохируулсныг илтгээд зогсохгүй дулааны менежмент нь "дэмжих технологи"-оос "өрсөлдөөний гол давуу тал" руу хэрхэн шилжсэнийг харуулж байна.

Цахиурын карбид: Цахилгаан электроникоос гадна

Өргөн зурвасын завсартай хагас дамжуулагч шинж чанараараа алдартай цахиурын карбидыг уламжлал ёсоор цахилгаан тээврийн хэрэгслийн инвертер, үйлдвэрлэлийн моторын удирдлага, сэргээгдэх эрчим хүчний дэд бүтэц зэрэг өндөр үр ашигтай цахилгаан электроникт ашиглаж ирсэн. Гэсэн хэдий ч SiC-ийн боломж үүнээс хамаагүй илүү юм. Хөнгөн цагааны исэл (Al₂O₃) эсвэл индранил зэрэг уламжлалт керамик суурь материалаас хамаагүй давсан ойролцоогоор 500 Вт/мК дулаан дамжуулах чадвартай SiC нь одоо өндөр нягтралтай хэрэглээний улам бүр нэмэгдэж буй дулааны бэрхшээлийг шийдвэрлэхэд бэлэн болсон.

Хиймэл оюун ухааны хурдасгуур ба дулааны хямрал

Хиймэл оюун ухааны хурдасгуур, өгөгдлийн төвийн процессор, AR ухаалаг нүдний шилний тархалт нь орон зайн хязгаарлалт болон дулааны удирдлагын асуудлыг улам хурцатгасан. Жишээлбэл, зүүж болох төхөөрөмжүүдэд нүдний ойролцоо байрлуулсан микрочипийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь аюулгүй байдал, тогтвортой байдлыг хангахын тулд нарийн дулааны хяналтыг шаарддаг. TSMC нь 12 инчийн вафли үйлдвэрлэх чиглэлээр олон арван жилийн туршлагаа ашиглан уламжлалт керамикийг орлуулахын тулд том талбайтай дан талст SiC субстратыг боловсруулж байна. Энэхүү стратеги нь одоо байгаа үйлдвэрлэлийн шугамуудтай жигд нэгтгэх, үйлдвэрлэлийн бүрэн шинэчлэл хийх шаардлагагүйгээр гарц болон өртгийн давуу талыг тэнцвэржүүлэх боломжийг олгодог.

Техникийн сорилтууд ба инновациуд.

Дулааны менежментийн SiC суурь нь цахилгаан төхөөрөмжүүдийн шаарддаг хатуу цахилгаан согогийн стандартыг шаарддаггүй ч болор бүрэн бүтэн байдал чухал хэвээр байна. Бохирдол эсвэл стресс зэрэг гадны хүчин зүйлс нь фононы дамжуулалтыг тасалдуулж, дулаан дамжуулалтыг бууруулж, орон нутгийн хэт халалтыг үүсгэж, эцэст нь механик бат бөх чанар болон гадаргуугийн тэгш байдалд нөлөөлдөг. 12 инчийн вафлины хувьд гажуудал болон деформаци нь чипийн холболт болон дэвшилтэт савлагааны гарцад шууд нөлөөлдөг тул хамгийн чухал асуудал юм. Тиймээс салбарын анхаарал нь цахилгаан согогийг арилгахаас жигд нягтрал, бага сүвэрхэг чанар, өндөр гадаргуугийн хавтгай байдлыг хангахад шилжсэн бөгөөд энэ нь өндөр ургацтай SiC дулааны суурь массын үйлдвэрлэлийн урьдчилсан нөхцөл юм.

.Дэвшилтэт сав баглаа боодол дахь SiC-ийн үүрэг

SiC-ийн өндөр дулаан дамжуулалт, механик бат бөх чанар, дулааны цохилтод тэсвэртэй байдлын хослол нь үүнийг 2.5D болон 3D сав баглаа боодлын хувьд тоглоомын дүрмийг өөрчилсөн зүйл болгож байна:

2.5D интеграци:Чипийг богино, үр ашигтай дохионы замтай цахиур эсвэл органик интерпозер дээр суурилуулсан. Дулаан тархалтын бэрхшээлүүд нь голчлон хэвтээ чиглэлд байдаг.
3D интеграци:Цахиурын дамжуулагч (TSV) эсвэл эрлийз холболтоор босоо овоолсон чипсүүд нь хэт өндөр нягтралтай холболтыг бий болгодог боловч экспоненциал дулааны даралттай тулгардаг. SiC нь зөвхөн идэвхгүй дулааны материал болж үйлчилээд зогсохгүй алмааз эсвэл шингэн металл зэрэг дэвшилтэт шийдлүүдтэй синерг болж "эрлийз хөргөлтийн" системийг үүсгэдэг.

.Гангаас стратегийн гарц

TSMC нь 2027 он гэхэд GaN-ийн үйл ажиллагааг үе шаттайгаар зогсоож, нөөцийг SiC руу дахин хуваарилах төлөвлөгөөгөө зарлав. Энэхүү шийдвэр нь стратегийн дахин зохицуулалтыг тусгасан болно: GaN нь өндөр давтамжийн хэрэглээнд давуу талтай боловч SiC-ийн цогц дулааны менежментийн чадавхи болон өргөтгөх чадвар нь TSMC-ийн урт хугацааны алсын хараатай илүү сайн нийцэж байна. 12 инчийн вафли руу шилжих нь зүсэх, өнгөлөх, хавтгайлахтай холбоотой бэрхшээлүүд байгаа хэдий ч зардлыг бууруулж, үйл явцын жигд байдлыг сайжруулна гэж амлаж байна.

Автомашинаас гадна: SiC-ийн шинэ хил хязгаарууд

Түүхээс харахад SiC нь автомашины цахилгаан төхөөрөмжүүдтэй ижил утгатай байсан. Одоо TSMC нь хэрэглээгээ дахин төсөөлж байна:

Цахилгаан дамжуулагч N төрлийн SiC:Хиймэл оюун ухааны хурдасгуур болон өндөр хүчин чадалтай процессоруудад дулааны тархалтын үүрэг гүйцэтгэдэг.
Тусгаарлагч SiC:Чиплетийн загварт хөндлөнгийн үүрэг гүйцэтгэж, цахилгаан тусгаарлалтыг дулаан дамжуулалттай тэнцвэржүүлнэ.

Эдгээр шинэчлэлүүд нь SiC-ийг хиймэл оюун ухаан болон өгөгдлийн төвийн чипүүдэд дулааны менежментийн үндсэн материал болгон байрлуулдаг.

Материаллаг ландшафт

Алмаз (1,000–2,200 Вт/мК) болон графен (3,000–5,000 Вт/мК) нь илүү сайн дулаан дамжуулалттай байдаг ч тэдгээрийн өндөр өртөг болон өргөтгөх боломжийн хязгаарлалт нь гол хэрэглээнд саад учруулдаг. Шингэн металл эсвэл микрофлюидик хөргөлт зэрэг хувилбарууд нь интеграци болон өртгийн саад бэрхшээлтэй тулгардаг. SiC-ийн "сайхан цэг" буюу гүйцэтгэл, механик бат бөх чанар, үйлдвэрлэлийн чадварыг хослуулсан нь үүнийг хамгийн прагматик шийдэл болгодог.

TSMC-ийн өрсөлдөх давуу тал

TSMC-ийн 12 инчийн хавтангийн туршлага нь өрсөлдөгчдөөсөө ялгарч, SiC платформуудыг хурдан байршуулах боломжийг олгодог. TSMC нь одоо байгаа дэд бүтэц болон CoWoS зэрэг дэвшилтэт сав баглаа боодлын технологийг ашигласнаар материалын давуу талыг системийн түвшний дулааны шийдэл болгон хувиргахыг зорьж байна. Үүний зэрэгцээ Intel зэрэг салбарын аварга компаниуд арын цахилгаан дамжуулах болон дулааны эрчим хүчний хамтарсан дизайныг нэн тэргүүнд тавьж байгаа нь дулааны төвлөрсөн инноваци руу чиглэсэн дэлхийн шилжилтийг онцолж байна.

Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 9-р сарын 28