أخبار
تسعة ابتكارات تكنولوجية لصناعة أشباه الموصلات في عام 2023
من الترانزستورات الحرارية الجديدة إلى مواد أشباه الموصلات الأسرع، تعمل هذه الابتكارات التكنولوجية الأكثر أهمية على دفع صناعة أشباه الموصلات إلى الأمام.
1,مقدمة من الترانزستور الحراري
حقق ترانزستور حراري ثوري، طوره فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس، طفرة تكنولوجية. لديها إمكانات لا مثيل لها في التصميم على المستوى الذري والهندسة الجزيئية للإدارة الحرارية لرقائق الكمبيوتر. يتحكم هذا الترانزستور الحراري الجديد ذو الحالة الصلبة بدقة في الحركة الحرارية داخل العنصر شبه الموصل من خلال تأثيرات المجال الكهربائي. فيما يتعلق بتصميم المستوى الذري والهندسة الجزيئية، تتمتع الإدارة الحرارية لرقائق الكمبيوتر بإمكانيات لا مثيل لها. والتوافق مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات الحالية. وحقق الترانزستور سرعة تحويل قياسية تزيد عن 1 ميجا هرتز، ووفر قابلية ضبط بنسبة 1300% من حيث التوصيل الحراري، متجاوزًا الحدود السابقة من حيث تنظيم التوصيل الحراري.
2,ترقية آلة الطباعة الحجرية EUV لـ ASML
في عام 2023، قامت ASML بتسليم أول آلة طباعة حجرية للمسح الضوئي High-NA EUV، Twinscan EXE:5000، إلى Intel. بدأ التطوير التعاوني للجهاز في عام 2018. وتخطط إنتل لنشر أجهزة Twinscan EXE:5200 من الدرجة التجارية للإنتاج بكميات كبيرة في عام 2025. وتضمن عدسة 0.55NA الخاصة بآلة الطباعة الحجرية للمسح الضوئي High-NA EUV دقة 8 نانومتر، وهي ضروري لإنتاج الرقائق المتقدمة فوق 3 نانومتر. من خلال كونها أول شركة تتبنى هذا الجهاز المتطور، اكتسبت Intel ميزة استراتيجية في وضع معايير الصناعة، ومن المحتمل أن تتفوق على منافسيها Samsung وTSMC في المستقبل.
3.الذكاء الاصطناعي لتصميم الرقائق
صدمت شركة جوجل الصناعة بورقة بحثية مثيرة للجدل تؤكد قوة الذكاء الاصطناعي في تصميم الرقائق. تدعي جوجل أن تقنية الذكاء الاصطناعي تعمل على تسريع التخطيط التخطيطي لوحدات المعالجة الأساسية لرقائق الذكاء الاصطناعي الخاصة بها في أقل من ست ساعات، وهو ما يتجاوز بكثير ما يفعله الخبراء البشريون. تثير الشريحة التي تسمى TPU v5 جدلاً الآن. تدعي جوجل أن هدفها ليس استبدال المصممين البشريين، ولكن إثبات أن الذكاء الاصطناعي يمكنه التعاون في تصميم الرقائق.
4، رقاقة تكنولوجيا إمدادات الطاقة العكسية
تقدم Intel بحذر تقنية جديدة، PowerVia، إلى جانب RibbonFET. يستخدم PowerVia نقل الطاقة الخلفي، حيث يضع وصلة الطاقة في الجزء السفلي من مادة السيليكون، مما يؤدي إلى زيادة في التردد بنسبة 6 بالمائة، وتصميم أكثر إحكاما، واستهلاك أقل للطاقة بنسبة 30 بالمائة.يمهد دمج PowerVia الناجح في عملية إنتاج Intel الطريق لعقد 20A مع ترانزستورات شريطية FET في عام 2024، مما قد يتفوق على المنافسين مثل TSMC وSamsung في ترانزستورات صفائح النانو ونقل الطاقة الخلفية.
5. رقاقة الليزر المتكاملة
تم استخدام الدوائر المتكاملة الضوئية (PICs) على نطاق واسع، وتم نشرها في تطبيقات مثل أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية عالية السرعة وتقنية LiDAR. ومع ذلك، نظرًا لكفاءة الإضاءة المحدودة للسيليكون، فإن دمج الليزر في رقائق السيليكون الضوئية يمثل تحديًا كبيرًا. قاد مركز أبحاث وتطوير الإلكترونيات النانوية Imec في بلجيكا هذا البحث. في معالجة شرائح الوجه، يتم محاذاة قلب الليزر بدقة إلى دقة دون الميكرون، ويتم نقله وربطه برقاقة ضوئيات السيليكون.
هناك العديد من الطرق لنقل قلب الليزر، إحداها هي تقنية طباعة الوسادة الدقيقة، واستخدام المواد اللاصقة أو الروابط الجزيئية، والتجميع السريع والاقتران. وله قيمة تطبيقية عالية في سيناريوهات الإنتاجية العالية حيث يلزم دمج عدد كبير من مكونات المستوى 3-5. يعد ربط الرقاقة طريقة أخرى لربط رقاقة السيليكون 3-5، والتي يمكنها معالجة أجهزة متعددة بالتوازي ولها كفاءة أعلى للواجهات الضوئية.
6,اندماج الفوتون
يعد الباحثون في مختبر Congreve بجامعة ستانفورد رائدين في مجال اللونية الضوئية مع التركيز على تحويل التردد العلوي، وهي عملية تحويل فوتونين منخفضي الطاقة إلى فوتون واحد عالي الطاقة (فوتون فيوجن). وباستخدام طريقة الإبادة الثلاثية الثلاثية، التي تستفيد من الخصائص الحساسة للضوء للثلاثية التي تحتوي على معادن ثقيلة، مثل البلاديوم، أو الإيريديوم، أو البلاتين، بالإضافة إلى المواد المنشطة، مثل الروبرين، حقق الفريق انبعاثًا فعالًا لمواد عالية الطاقة. فوتونات الطاقة. تقوم هذه العملية بتحويل الأطوال الموجية للضوء إلى أطوال موجية يمكن أن تمتصها الخلايا الشمسية السيليكونية، أي تحويل لون الضوء (تقنية تغيير اللون). تم تطبيق هذه العملية لتحسين كفاءة الطاقة الشمسية ويمكن أن تزيد من كفاءة الطاقة الشمسية بنسبة 15-20%.
7,مسرع الإلكترون على مستوى الشريحة
حقق الفيزيائيون في جامعة إرلانجن ونورمبرج تقدمًا كبيرًا في مسرعات الإلكترون ذات الحجم المتسلسل. وباستخدام المواد العازلة لصنع مسرعات على الشريحة، أنشأ الفريق قناة بعرض 225 نانومتر وطول 0.5 ملم يمكنها زيادة طاقة الإلكترون بشكل كبير بنسبة 43 بالمائة من خلال نبضات ليزر بالأشعة تحت الحمراء موقوتة بدقة و733 عمودًا من السيليكون بارتفاع 2 ميكرون. وهذا يوفر قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال فيزياء المسرعات، ومسرعات الإلكترون النانوية، والتي يمكن بناؤها باستخدام تقنيات الغرفة النظيفة القياسية مثل الطباعة الحجرية لشعاع الإلكترون.
8,مواد لأشباه الموصلات الجديدة عالية السرعة
اكتشف العلماء ما يزعمون أنه مادة أشباه الموصلات الأسرع والأكثر كفاءة حتى الآن، Re6Se8Cl2. وتتكون المادة من الرينيوم والسيلينيوم والكلور، وتشكل مجموعات تعرف باسم "الذرات الفائقة". تخلق هذه الذرات الفائقة بنية فريدة من نوعها ترتبط فيها الإكسيتونات، وهي الحالات المرتبطة بالإلكترونات وثقوب الإلكترون، بالفونونات بدلاً من حالات التشتت، مما يؤدي إلى ظهور أشباه جسيمات جديدة تسمى بولارونات الإكسيتون الصوتية.
9,قضايا استدامة أشباه الموصلات: نيتريد الغاليوم وكربيد السيليكون
نظرًا لمزايا أشباه الموصلات نيتريد الغاليوم (GaN) وكربيد السيليكون (SiC) مقارنة بتكنولوجيا السيليكون التقليدية، فإن مجال إلكترونيات الطاقة يشهد تغيرًا جذريًا. أحدثت نيتريد الغاليوم، المستندة إلى مجال أشباه الموصلات المركبة، تغييرًا ثوريًا في مجال الإضاءة حوالي عام 2001، وسرعان ما قادت أكثر من 50% من سوق إضاءة نيتريد الغاليوم LED العالمي. ولا يؤدي هذا التحول إلى تقليل استهلاك الكهرباء في الإضاءة بنسبة 30 إلى 40 بالمائة فحسب، بل يمهد الطريق أيضًا لثورة أوسع في مجال إلكترونيات الطاقة. GaN وSiC، اللذان يساهمان بشكل كبير بكفاءتهما ووظائفهما الفائقة، يحلان محل السيليكون في تطبيقات إلكترونيات الطاقة المهمة. هاتان المادتان تقللان من هدر الطاقة وتجلبان أيضًا فوائد بيئية ضخمة.
هذه التطورات التكنولوجية الجديدة، في حين أنها تشكل صناعة أشباه الموصلات، تسلط الضوء أيضًا على اتجاه تطوير صناعة أشباه الموصلات في السنوات القليلة المقبلة. يتم كسر حدود التكنولوجيا باستمرار، والثابت الوحيد هو الابتكار المستمر.
تركز Fountyl Technologies PTE Ltd، على صناعة تصنيع أشباه الموصلات، وتشمل المنتجات الرئيسية: ظرف الدبوس، ظرف السيراميك المسامي، المستجيب النهائي الخزفي، العارضة المربعة الخزفية، المغزل الخزفي، مرحبًا بكم في الاتصال والتفاوض!