繼宣布推出全球300mm氮化硅(GaN)電力半導體晶圓并在馬來西亞居林建成全球最大的200mm碳化硅(SiC)電力半導體晶圓廠之后,英飛凌科技股份公司次在半導體制造技術領域取得新的里程碑。英飛凌在處理和加工最薄的硅發電晶圓方面取得了突破性進展,這種織物直徑為300㎜,厚度為20μm。頭發絲的厚度,是目前最先進的40-60μm織物厚度的一半。
英飛凌科技創始人Jochen Hanebeck表示:“此次全球最薄的硅晶圓表演我們致力于通過推動半導體技術的發展,為客戶創造非凡的價值。英飛凌在超薄晶圓技術方面的突破標志著我們在節能電力解決方案領域邁出了一步,并有助于我們充分發揮全球低碳化和數字化趨勢的潛力。憑借這項重要技術突破,英飛凌掌握了Si、SiC和GaN這種透明的半導體材料,鞏固了我們在行業創新方面的領先優勢。”
此次英飛凌在處理和加工最薄硅發電晶圓方面的創新具有重大的現實意義和廣闊的應用前景。這一創新將為多個領域帶來顯著的效益,大幅提高電力轉換解決方案的能效、電力密度和可靠性。
在 AI 數據中心領域,隨著人工智能技術的飛速發展,數據處理需求呈爆炸式增長,對能源的消耗也日益龐大。而此次創新成果能夠有效滿足 AI 數據中心對高效電力轉換的迫切需求。在消費、電機控制和計算應用等領域,同樣具有廣泛的適用性。與基于傳統硅晶圓的解決方案相比,晶圓厚度減半這一突破帶來了巨大的優勢。將基板電阻降低 50%,使得功率系統中的功率損耗減少 15%以上,這意味著在相同的電力供應下,能夠實現更高效的能源利用,降低運營成本,同時也減少了對環境的影響。對于高端 AI 服務器應用來說,電流的增加必然會推動能源需求的上升。在這種情況下,將電壓從 230V 降低到 1.8V 以下的處理器電壓,對于電源轉換來說至關重要。這一創新技術能夠精準地滿足這一需求,確保高端 AI 服務器在高負荷運行下的穩定性和可靠性。
超薄晶圓技術極大地促進了基于垂直 MOSFET 技術的垂直電源傳輸設計。這種先進的設計實現了與 AI 芯片處理器的高度緊密連接,為數據的快速傳輸和處理提供了堅實的保障。在減少功率損耗的同時,提高了整體效率,使得 AI 數據中心能夠以更高的性能運行,處理更龐大的數據量。與此同時,更薄的晶圓具有獨特的優勢。它可以適應輕薄短小的封裝方式,使得芯片的體積和重量大幅減小。這不僅為電子設備的小型化、輕量化發展提供了有力支持,也為未來電子產品的設計和創新開辟了新的道路。在消費電子領域,輕薄便攜的設備成為消費者的首選,更薄的晶圓使得手機、平板電腦等設備更加小巧精致,同時性能卻絲毫不減。在電機控制領域,小型化的電機控制系統能夠更好地適應各種復雜的應用場景,提高能源利用效率。在計算應用領域,輕薄的芯片可以為筆記本電腦、服務器等設備帶來更高的性能和更低的能耗,滿足用戶對高效計算的需求。
英飛凌科技電源與傳感系統事業部總裁Adam White說道:“新型超薄晶圓技術推動了我們以最節能的方式為從電網到核心的不同類型的AI服務器配置提供了動力的雄心。AI數據中心的能源需求急劇上升,能效急劇增長。這給英飛凌帶來了快速發展的機遇。基于中雙增長的需求,預計我們的AI業務收入在未來兩年內將達到10億歐元。”
由于將芯片固定在晶圓上的金屬疊層厚度大于20μm,因此為了克服將晶圓厚度降低至20μm的技術,英飛凌的工程師們必須建立一種創新且獨特的晶圓研磨方法。另外,與技術和生產相關的挑戰,如晶圓翹曲度和晶圓分離,對保證晶圓穩定性和同期性的晶圓裝配工藝也有重大影響。20μm薄晶圓工藝以英飛凌現有的制造技術為基礎,確保新技術能夠無縫集成到現有的大批量硅生產線中,而不會產生額外的制造復雜性,從而保證盡可能獲得較高的產量和供應安全性。
該技術已獲得認可,并被認可英飛凌的集成智能動力級(DC-DC轉化器)中,并且已交付給了眾多客戶。同時,該技術還擁有與20 μm晶圓技術相關的強大功能專利組合,體現了英飛凌在半導體制造領域的領先創新優勢。隨著目前超薄晶圓技術的發展,英飛凌預測在未來三到四年內,現有的傳統晶圓技術將被用于低壓功率轉換器的替代技術所取代。這項突破進一步鞏固了英飛凌在市場上的地位。英飛凌目前擁有全面的產品和技術組合,覆蓋了基于Si、SiC和GaN的器件,而這些器件是推動低碳化和數字化的關鍵因素。
11月中旬,英飛凌將在2024 慕尼黑國際電子元器件博覽會上公開展示超薄硅晶圓。