نه نوآوری فناوری برای صنعت نیمه هادی در سال 2023

از ترانزیستورهای حرارتی جدید گرفته تا مواد نیمه هادی سریعتر، این مهم ترین نوآوری های تکنولوژیکی صنعت نیمه هادی ها را به جلو می برند.

1،معرفی ترانزیستور حرارتی

یک ترانزیستور حرارتی انقلابی که توسط تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس ساخته شده است، به یک پیشرفت فنی دست یافته است. این پتانسیل بی نظیری در طراحی سطح اتمی و مهندسی مولکولی برای مدیریت حرارتی تراشه های کامپیوتری دارد. این ترانزیستور حرارتی کاملاً جامد جدید، دقیقاً حرکت حرارتی درون عنصر نیمه هادی را از طریق اثرات میدان الکتریکی کنترل می کند. از نظر طراحی سطح اتمی و مهندسی مولکولی، مدیریت حرارتی تراشه های کامپیوتری پتانسیل بی نظیری دارد. و سازگاری با فرآیندهای فعلی تولید نیمه هادی. این ترانزیستور به سرعت سوئیچینگ رکوردشکنی بیش از 1 مگا هرتز دست یافت و 1300 درصد قابلیت تنظیم از نظر هدایت حرارتی را فراهم کرد که از محدودیت های قبلی از نظر تنظیم هدایت حرارتی فراتر رفت.

2،ارتقاء دستگاه لیتوگرافی EUV ASML

در سال 2023، ASML اولین دستگاه لیتوگرافی اسکن High-NA EUV خود، Twinscan EXE:5000 را به اینتل تحویل داد. توسعه مشترک دستگاه در سال 2018 آغاز شد. اینتل قصد دارد دستگاه های تجاری Twinscan EXE:5200 را برای تولید با حجم بالا در سال 2025 به کار گیرد. لنز 0.55NA دستگاه لیتوگرافی اسکن High-NA EUV وضوح 8 نانومتری را تضمین می کند. برای تولید تراشه های پیشرفته بالای 3 نانومتر ضروری است. اینتل با تبدیل شدن به اولین شرکتی که این دستگاه پیشرفته را پذیرفته است، به یک مزیت استراتژیک در تنظیم استانداردهای صنعتی دست یافته است و به طور بالقوه از رقبای سامسونگ و TSMC در آینده پیشی گرفته است.

3.هوش مصنوعی برای طراحی تراشه

گوگل با یک مقاله تحقیقاتی بحث برانگیز که قدرت هوش مصنوعی در طراحی تراشه را تایید می کند، صنعت را شوکه کرده است. گوگل ادعا می‌کند که فناوری هوش مصنوعی برنامه‌ریزی چیدمان واحدهای پردازش زیربنایی تراشه‌های هوش مصنوعی خود را در کمتر از شش ساعت سرعت می‌بخشد که بسیار بیشتر از متخصصان انسانی است. این تراشه که TPU v5 نام دارد، اکنون بحث‌هایی را ایجاد کرده است. گوگل ادعا می کند که هدفش جایگزینی طراحان انسانی نیست، بلکه نشان دادن این است که هوش مصنوعی می تواند در طراحی تراشه همکاری کند.

4، فناوری منبع تغذیه معکوس تراشه

اینتل با احتیاط فناوری جدیدی به نام PowerVia را همراه با RibbonFET معرفی می کند. PowerVia از انتقال قدرت پشتی استفاده می کند و اتصال برق را در پایین مواد سیلیکونی قرار می دهد که منجر به افزایش 6 درصدی فرکانس، طراحی فشرده تر و 30 درصد مصرف انرژی کمتر می شود.ادغام موفقیت‌آمیز PowerVia در فرآیند تولید اینتل، راه را برای گره‌های 20A با ترانزیستورهای FET نواری در سال 2024 هموار می‌کند و به طور بالقوه از رقبایی مانند TSMC و سامسونگ در ترانزیستورهای نانوصفحه‌ای و انتقال قدرت پشتی پیشی می‌گیرد.

5. تراشه یکپارچه لیزری

مدارهای مجتمع فوتونیک (PIC) به طور گسترده در کاربردهایی مانند فرستنده و گیرنده نوری پرسرعت و liDAR استفاده شده اند. با این حال، به دلیل بازده نوری محدود سیلیکون، ادغام لیزر بر روی تراشه‌های فوتونیک سیلیکونی یک چالش بزرگ است. مرکز تحقیق و توسعه نانوالکترونیک Imec در بلژیک رهبری این تحقیق را بر عهده داشت. در پردازش تراشه‌های تلنگر، هسته لیزر دقیقاً با دقت زیر میکرون تراز شده، به یک ویفر فوتونیک سیلیکونی منتقل شده و متصل می‌شود.

راه های زیادی برای انتقال هسته لیزری وجود دارد، یکی فناوری چاپ میکرو پد، استفاده از چسب یا پیوند مولکولی، مونتاژ سریع و کوپلینگ است. در سناریوهای با توان عملیاتی بالا که تعداد زیادی از اجزای سطح 3-5 باید یکپارچه شوند، ارزش کاربردی بالایی دارد. پیوند ویفر روش دیگری از پیوند ویفر 3-5 سیلیکونی است که می تواند چندین دستگاه را به صورت موازی پردازش کند و کارایی بالاتری برای رابط های نوری دارد.

6،همجوشی فوتون

محققان در آزمایشگاه Congreve دانشگاه استنفورد در حال پیشروی در فتوکرومیسم با تمرکز بر تبدیل فرکانس بالا هستند، فرآیند تبدیل دو فوتون کم انرژی به یک فوتون پر انرژی (فوژن فوتون). این تیم با استفاده از روش نابودی سه گانه-سه گانه، که از خواص حساس به نور سه قلو حاوی فلزات سنگین مانند پالادیوم، ایریدیم، یا پلاتین و همچنین مواد فعال کننده مانند روبرن بهره می برد، به انتشار کارآمدی از فلزات سنگین دست یافته است. فوتون های انرژی این فرآیند طول موج های نور را به طول موج هایی تبدیل می کند که می توانند توسط سلول های خورشیدی سیلیکونی جذب شوند، یعنی تبدیل رنگ نور (فناوری تغییر رنگ). این فرآیند برای بهبود بهره وری خورشیدی استفاده شده است و می تواند بازده خورشیدی را 15-20٪ افزایش دهد.

7،شتاب دهنده الکترونی در سطح تراشه

فیزیکدانان دانشگاه ارلانگن و نورنبرگ پیشرفت های قابل توجهی در شتاب دهنده های الکترونی به اندازه زنجیره داشته اند. این تیم با استفاده از مواد دی الکتریک برای ساخت شتاب دهنده ها روی تراشه، کانالی به عرض 225 نانومتر و 0.5 میلی متر طول ایجاد کرد که می تواند انرژی الکترون را تا 43 درصد از طریق پالس های لیزری مادون قرمز دقیق زمان بندی شده و 733 ستون سیلیکونی به ارتفاع 2 میکرون به طور قابل توجهی افزایش دهد. این یک جهش بزرگ در زمینه فیزیک شتاب دهنده ها، شتاب دهنده های الکترونی نانوفوتونیکی است که می تواند با استفاده از تکنیک های استاندارد اتاق تمیز مانند لیتوگرافی پرتو الکترونی ساخته شود.

8،مواد برای نیمه هادی های جدید با سرعت بالا

دانشمندان چیزی را کشف کرده اند که ادعا می کنند سریع ترین و کارآمدترین ماده نیمه هادی تا به امروز، Re6Se8Cl2 است. این ماده از رنیوم، سلنیوم و کلر تشکیل شده است و خوشه هایی را تشکیل می دهد که به عنوان "سوپراتوم" شناخته می شوند. این ابر اتم‌ها ساختار منحصر به فردی ایجاد می‌کنند که در آن اکسیتون‌ها، حالت‌های محدود الکترون‌ها و حفره‌های الکترونی، به جای حالت‌های پراکنده، به فونون‌ها متصل می‌شوند و در نتیجه شبه ذرات جدیدی به نام اکسایتون-پلارون‌های صوتی ایجاد می‌شوند.

9،مسائل پایداری نیمه هادی: نیترید گالیم و کاربید سیلیکون

با توجه به مزایای نیمه هادی های نیترید گالیوم (GaN) و کاربید سیلیکون (SiC) نسبت به فن آوری سنتی سیلیکون، حوزه الکترونیک قدرت دستخوش تغییرات دریایی شده است. نیترید گالیوم، بر اساس زمینه نیمه هادی های مرکب، باعث ایجاد یک تغییر انقلابی در زمینه روشنایی در حدود سال 2001 شد و به سرعت بیش از 50٪ از بازار جهانی روشنایی ال ای دی نیترید گالیوم را رهبری کرد. این تغییر نه تنها مصرف برق روشنایی را 30 تا 40 درصد کاهش می دهد، بلکه زمینه را برای یک انقلاب گسترده تر در الکترونیک قدرت فراهم می کند. GaN و SiC که با بهره وری و عملکرد برتر خود سهم زیادی دارند، جایگزین سیلیکون در کاربردهای الکترونیک قدرت حیاتی می شوند. این دو ماده اتلاف انرژی را کاهش می دهند و همچنین مزایای زیست محیطی زیادی را به همراه دارند.

این پیشرفت های فناوری جدید، ضمن شکل دادن به صنعت نیمه هادی، جهت توسعه صنعت نیمه هادی را در چند سال آینده نیز برجسته می کند. مرزهای فناوری دائماً در حال شکسته شدن هستند و تنها ثابت آن نوآوری مداوم است.

Fountyl Technologies PTE Ltd، بر صنعت تولید نیمه هادی تمرکز دارد، محصولات اصلی عبارتند از: پین چاک، چاک سرامیکی متخلخل، افکتور انتهایی سرامیکی، پرتو مربع سرامیکی، دوک سرامیکی، خوش آمدید به تماس و مذاکره!