2023'te yarı iletken endüstrisi için dokuz teknolojik yenilik

Yeni termal transistörlerden daha hızlı yarı iletken malzemelere kadar bu en önemli teknolojik yenilikler yarı iletken endüstrisini ileriye taşıyor.

1,Termal transistörün tanıtımı

Los Angeles'taki Kaliforniya Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi tarafından geliştirilen devrim niteliğindeki termal transistör, teknolojik bir atılım gerçekleştirdi. Bilgisayar çiplerinin termal yönetimi için atomik düzeyde tasarım ve moleküler mühendislik açısından benzersiz bir potansiyele sahiptir. Bu yeni tamamen katı hal termal transistörü, elektrik alanı etkileri yoluyla yarı iletken elemanın içindeki termal hareketi hassas bir şekilde kontrol eder. Atomik seviye tasarımı ve moleküler mühendislik açısından bilgisayar çiplerinin termal yönetimi benzersiz bir potansiyele sahiptir. Ve mevcut yarı iletken üretim süreçleriyle uyumluluk. Transistör, 1 megahertz'in üzerinde rekor bir anahtarlama hızına ulaştı ve termal iletkenlik düzenlemesi açısından önceki limitleri aşarak termal iletkenlik açısından %1300 ayarlanabilirlik sağladı.

2,ASML'nin EUV Litografi makinesi yükseltmesi

2023 yılında ASML, ilk Yüksek NA EUV tarama litografi makinesi Twinscan EXE:5000'i Intel'e teslim etti. Cihazın ortaklaşa geliştirilmesi 2018'de başladı. Intel, 2025 yılında yüksek hacimli üretim için ticari sınıf Twinscan EXE:5200 cihazlarını kullanmayı planlıyor. High-NA EUV tarama litografi makinesinin 0,55NA lensi, 8nm çözünürlüğü garanti eder; 3nm'nin üzerinde gelişmiş çip üretimi için gereklidir. Intel, bu son teknoloji ürünü cihazı benimseyen ilk şirket olarak endüstri standartlarını belirlemede stratejik bir avantaj elde etti ve gelecekte rakipleri Samsung ve TSMC'yi geride bırakma potansiyeline sahip oldu.

3.Çip tasarımı için yapay zeka

Google, çip tasarımında yapay zekanın gücünü öne süren tartışmalı bir araştırma makalesiyle sektörü şok etti. Google, yapay zeka teknolojisinin, yapay zeka çiplerinin altında yatan işlem birimlerinin yerleşim planlamasını altı saatten daha kısa bir sürede hızlandırdığını ve bu hızın insan uzmanlarınkinden çok daha fazla olduğunu iddia ediyor. TPU v5 olarak adlandırılan çip şu anda tartışmalara neden oluyor. Google, amacının insan tasarımcıların yerine geçmek değil, yapay zekanın çip tasarımı konusunda işbirliği yapabileceğini göstermek olduğunu iddia ediyor.

4, Çip ters güç kaynağı teknolojisi

Intel, RibbonFET ile birlikte yeni bir teknoloji olan PowerVia'yı ihtiyatlı bir şekilde tanıtıyor. PowerVia, güç ara bağlantısını silikon malzemenin altına yerleştirerek arkadan güç iletimini kullanır ve bu da frekansta yüzde 6'lık bir artış, daha kompakt bir tasarım ve yüzde 30 daha düşük güç tüketimi sağlar.PowerVia'nın Intel'in üretim sürecine başarılı entegrasyonu, 2024'te şerit FET transistörlü 20A düğümlerin önünü açıyor ve nano tabaka transistörler ve arka taraf güç aktarımında potansiyel olarak TSMC ve Samsung gibi rakipleri geride bırakıyor.

5. Lazer entegre çip

Fotonik entegre devreler (PIC'ler), yüksek hızlı optik alıcı-vericiler ve liDAR gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak silikonun sınırlı ışık verimliliği nedeniyle lazeri silikon fotonik çiplere entegre etmek büyük bir zorluktur. Araştırmaya Belçika'daki nanoelektronik Araştırma ve Geliştirme Merkezi Imec öncülük etti. Flip çip işlemede, lazer çekirdeği mikron altı doğrulukla hassas bir şekilde hizalanır, aktarılır ve silikon fotonik levhaya bağlanır.

Lazer çekirdeğini aktarmanın birçok yolu vardır; bunlardan biri mikro tampon baskı teknolojisi, yapıştırıcıların veya moleküler bağlamanın kullanılması, hızlı montaj ve birleştirmedir. Çok sayıda seviye 3-5 bileşenin entegre edilmesi gereken yüksek verimli senaryolarda yüksek uygulama değerine sahiptir. Plaka bağlama, birden fazla cihazı paralel olarak işleyebilen ve optik arayüzler için daha yüksek verimliliğe sahip olan 3-5 silikon plaka bağlamanın başka bir yoludur.

6,Foton Füzyonu

Stanford Üniversitesi Congreve Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, iki düşük enerjili fotonun bir yüksek enerjili Fotona (Foton Füzyonu) dönüştürülmesi süreci olan yüksek frekans dönüşümüne odaklanarak fotokromizme öncülük ediyor. Ekip, paladyum, iridyum veya platin gibi ağır metallerin yanı sıra rubren gibi aktivatör malzemeleri içeren üçlülerin ışığa duyarlı özelliklerinden yararlanan üçlü-üçlü yok etme yöntemini kullanarak, yüksek düzeyde verimli emisyon emisyonu elde etti. enerji fotonları. Bu işlem, ışığın dalga boylarını silikon güneş pilleri tarafından emilebilecek dalga boylarına, yani ışığın rengini dönüştürür (renk değiştirme teknolojisi). İşlem, güneş enerjisi verimliliğini artırmak için uygulanıyor ve güneş verimliliğini %15-20 oranında artırabiliyor.

7,Çip düzeyinde elektron hızlandırıcı

Erlangen ve Nürnberg Üniversitesi'ndeki fizikçiler zincir boyutlu elektron hızlandırıcılarda önemli ilerlemeler kaydettiler. Çip üzerinde hızlandırıcılar yapmak için dielektrik malzemeler kullanan ekip, 225 nanometre genişliğinde ve 0,5 milimetre uzunluğunda bir kanal oluşturdu; bu kanal, hassas zamanlanmış kızılötesi lazer darbeleri ve 2 mikron yüksekliğinde 733 silikon sütun aracılığıyla elektron enerjisini yüzde 43 oranında önemli ölçüde artırabildi. Bu, elektron ışını litografisi gibi standart temiz oda teknikleri kullanılarak oluşturulabilen hızlandırıcı fiziği, nanofotonik elektron hızlandırıcıları alanında büyük bir ilerleme sağlar.

8,Yeni yüksek hızlı yarı iletkenler için malzemeler

Bilim insanları bugüne kadarki en hızlı ve en verimli yarı iletken malzeme olduğunu iddia ettikleri Re6Se8Cl2'yi keşfettiler. Malzeme, "süperatomlar" olarak bilinen kümeler oluşturan renyum, selenyum ve klordan oluşur. Bu süperatomlar, elektronların ve elektron deliklerinin bağlı durumları olan eksitonların, saçılma durumları yerine fononlara bağlandığı ve akustik eksiton-polaronlar adı verilen yeni yarı parçacıklarla sonuçlanan benzersiz bir yapı oluşturur.

9,Yarı iletken sürdürülebilirlik sorunları: Galyum nitrür ve silisyum karbür

Galyum nitrür (GaN) ve silisyum karbür (SiC) yarı iletkenlerin geleneksel silikon teknolojisine göre avantajları nedeniyle, güç elektroniği alanı büyük bir değişimden geçiyor. Bileşik yarı iletkenler alanına dayanan galyum nitrür, 2001 yılı civarında aydınlatma alanında devrim niteliğinde bir değişikliği tetikledi ve küresel galyum nitrür LED aydınlatma pazarının %50'sinden fazlasına hızla liderlik etti. Bu değişim, aydınlatma elektrik tüketimini yüzde 30 ila 40 oranında azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda güç elektroniğinde daha geniş bir devrime de zemin hazırlıyor. Üstün verimlilikleri ve işlevsellikleri ile büyük katkı sağlayan GaN ve SiC, kritik güç elektroniği uygulamalarında silikonun yerini alıyor. Bu iki malzeme enerji israfını azaltır ve aynı zamanda büyük çevresel faydalar sağlar.

Bu yeni teknolojik gelişmeler, yarı iletken endüstrisini şekillendirirken aynı zamanda yarı iletken endüstrisinin önümüzdeki birkaç yıldaki gelişim yönünü de vurgulamaktadır. Teknolojinin sınırları sürekli olarak kırılıyor ve değişmeyen tek şey sürekli yeniliktir.

Fountyl Technologies PTE Ltd, yarı iletken imalat endüstrisine odaklanmaktadır; ana ürünler şunlardır: Pim aynası, gözenekli seramik ayna, seramik uç efektör, seramik kare kiriş, seramik mil, iletişim ve müzakereye hoş geldiniz！