Детали блога

Карбид кремния (SiC) стал стратегическим материалом для электротехники следующего поколения и передовых полупроводниковых упаковок.Вафли с Си-Си иСи-Си интерпозерчасто используются взаимозаменяемо в неспециализированных дискуссиях, они представляют собой принципиально разные концепции в производственной цепочке полупроводников.Эта статья разъясняет их отношения с точки зрения материаловедения, изготовления и системной интеграции, и объясняет, почему только небольшое подмножество пластин SiC может удовлетворять требованиям на уровне интерпозера.

1Си-Си-Вейфер: Материальная основа

Вафля SiC представляет собой кристаллическую подложку, изготовленную из карбида кремния, обычно производимую путем физического парного транспорта (PVT) кристаллического роста и последующего нарезания, измельчения и полирования.

Ключевые характеристики пластин SiC включают:

• Кристаллический политип: 4H-SiC, 6H-SiC или полуизоляционный SiC

• Типичные диаметры: 4-дюймовые, 6-дюймовые и новые 8-дюймовые форматы

• Основное внимание на производительности:

  • Электрические свойства (концентрация носителя, сопротивляемость)

  • Плотность дефектов (микротрубы, вывихы базальной плоскости)

  • Подходит для эпитаксиального роста

SiC-олочки традиционно оптимизированы для изготовления активных устройств, особенно в мощных MOSFET, диодах Шоттки и радиочастотных устройствах.

В этом контексте пластинка служит электронным материалом, где электрическая однородность и контроль дефектов доминируют над приоритетами проектирования.

2. SiC Interposer: функциональная структура на уровне упаковки

SiC интерпозер - это не сырье, а высокотехнологичный конструктивный компонент, изготовленныйотСи Си вафли.

Его роль принципиально отличается:

• Он действует как механическая поддержка, слой перераспределения электричества и теплопроводность

• Он позволяет использовать передовые архитектуры упаковки, такие как 2.5D и гетерогенную интеграцию.

• Он должен включать:

  • Проход через субстрат (TSV)

  • Склады перераспределения тонкого звука (RDL)

  • Интеграция многочипа и HBM

С точки зрения системы, интерпозер является термомеханической основой, а не активным полупроводниковым устройством.

3. Почему "SiC Wafer" не означает автоматически "SiC Interposer"

Хотя SiC интерпозеры изготавливаются из SiC пластин,Критерии эффективности радикально отличаются..

Многие пластинки SiC, которые хорошо работают электрически, не удовлетворяют механической плоскости, стрессоустойчивости и совместимости с процессом, требуемой для изготовления интерпозера.

4Преобразование производства: от пластинки к интерпозеру

Преобразование пластинки СиС в интерпозер СиС включает в себя несколько передовых процессов:

• Разредачивание пластинок до 100-300 мкм или менее

• Высокое соотношение пропорций через формирование (лазерное бурение или плазменное гравирование)

• Двусторонняя полировка (DSP) для ультранизкой шероховатости поверхности

• Металлизация и заполнение

• Изготовление перераспределительного слоя (RDL)

Каждый шаг усиливает ранее существующие несовершенства пластинки.

Это объясняет, почему большинство коммерчески доступных пластин SiC не могут быть непосредственно перепрофилированы в качестве интерпозеров.

5Почему Си-Си привлекателен для вмешателей, несмотря на трудности

Несмотря на более высокую стоимость и сложность обработки, SiC предлагает убедительные преимущества по сравнению с кремниевыми интерпозиторами:

• Теплопроводность: ~370~490 W/m·K (против ~150 W/m·K для кремния)

• Высокий модуль эластичности, обеспечивающий механическую стабильность при тепловых циклах

• Отличная надежность при высоких температурах, критически важная для мощных комплектующих

Для систем графического процессора, ускорителей ИИ и силовых модулей эти свойства позволяют интерпозитору функционировать как активный слой управления тепловой энергией, а не просто как электрический мост.

6Концептуальное различие, которое инженеры должны помнить.

Полезная ментальная модель:

SiC-вольф = электронный материал
SiC interposer = структурный компонент на уровне системы

Они связаны производством, но разделены функцией, спецификацией и философией дизайна.

7Заключение.

Соотношение между SiC-олочками и SiC-вставщиками является иерархическим, а не эквивалентным.
В то время как каждый интерпозер SiC происходит из пластинки SiC, только пластинки со строго контролируемыми механическими, тепловыми и поверхностными свойствами могут поддерживать изготовление на уровне интерпозера.

Поскольку передовые упаковки все больше отдают предпочтение тепловой производительности наряду с электрической интеграцией,Си-Си интерпозеры представляют собой естественную эволюцию, но она требует нового класса разработки пластин, отличается от традиционных подложки силовых устройств.