Sembilan inovasi teknologi untuk industri semikonduktor pada tahun 2023

Daripada transistor haba baharu kepada bahan semikonduktor yang lebih pantas, inovasi teknologi yang paling penting ini memacu industri semikonduktor ke hadapan.

1,Pengenalan transistor haba

Transistor haba revolusioner yang dibangunkan oleh pasukan penyelidik di University of California, Los Angeles, telah mencapai kejayaan teknologi. Ia mempunyai potensi yang tiada tandingan dalam reka bentuk peringkat atom dan kejuruteraan molekul untuk pengurusan haba cip komputer. Transistor haba semua keadaan pepejal baharu ini dengan tepat mengawal gerakan terma di dalam elemen semikonduktor melalui kesan medan elektrik. Dari segi reka bentuk tahap atom dan kejuruteraan molekul, pengurusan haba cip komputer mempunyai potensi yang tiada tandingan. Dan keserasian dengan proses pembuatan semikonduktor semasa. Transistor mencapai kelajuan pensuisan yang memecahkan rekod lebih daripada 1 megahertz dan memberikan 1300% kebolehtunaian dari segi kekonduksian terma, melebihi had sebelumnya dari segi peraturan kekonduksian terma.

2,Peningkatan mesin Litografi EUV ASML

Pada tahun 2023, ASML telah menghantar mesin litografi pengimbasan High-NA EUV pertamanya, Twinscan EXE:5000, kepada Intel. Pembangunan kolaboratif peranti itu bermula pada 2018. Intel merancang untuk menggunakan peranti Twinscan EXE:5200 gred komersial untuk pengeluaran volum tinggi pada tahun 2025. Kanta 0.55NA mesin litografi pengimbasan High-NA EUV menjamin resolusi 8nm, iaitu penting untuk pengeluaran cip lanjutan melebihi 3nm. Dengan menjadi syarikat pertama yang mengguna pakai peranti canggih ini, Intel telah memperoleh kelebihan strategik dalam menetapkan piawaian industri, yang berpotensi mengatasi pesaing Samsung dan TSMC pada masa hadapan.

3.Kepintaran buatan untuk reka bentuk cip

Google telah mengejutkan industri dengan kertas penyelidikan kontroversi yang menegaskan kuasa kecerdasan buatan dalam reka bentuk cip. Google mendakwa bahawa teknologi AI mempercepatkan perancangan susun atur unit pemprosesan asas cip AInya dalam masa kurang daripada enam jam, jauh melebihi pakar manusia. Cip yang dipanggil TPU v5, kini menimbulkan kontroversi. Google mendakwa bahawa matlamatnya bukan untuk menggantikan pereka manusia, tetapi untuk menunjukkan bahawa AI boleh bekerjasama dalam reka bentuk cip.

4, teknologi bekalan kuasa terbalik cip

Intel dengan berhati-hati memperkenalkan teknologi baharu, PowerVia, bersama-sama dengan RibbonFET. PowerVia menggunakan penghantaran kuasa belakang, meletakkan sambung kuasa di bahagian bawah bahan silikon, menghasilkan peningkatan 6 peratus dalam kekerapan, reka bentuk yang lebih padat dan penggunaan kuasa 30 peratus lebih rendah.Penyepaduan PowerVia yang berjaya ke dalam proses pengeluaran Intel membuka jalan untuk nod 20A dengan transistor FET jalur pada tahun 2024, yang berpotensi mengatasi pesaing seperti TSMC dan Samsung dalam transistor helaian nano dan penghantaran kuasa bahagian belakang.

5. Cip bersepadu laser

Litar bersepadu fotonik (PIC) telah digunakan secara meluas, digunakan dalam aplikasi seperti transceiver optik berkelajuan tinggi dan liDAR. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kecekapan bercahaya silikon yang terhad, menyepadukan laser pada cip fotonik silikon adalah satu cabaran besar. Pusat Penyelidikan dan Pembangunan nanoelektronik Imec di Belgium mengetuai penyelidikan itu. Dalam pemprosesan cip flip, teras laser diselaraskan dengan tepat kepada ketepatan submikron, dipindahkan dan diikat pada wafer fotonik silikon.

Terdapat banyak cara untuk memindahkan teras laser, salah satunya ialah teknologi percetakan pad mikro, penggunaan pelekat atau ikatan molekul, pemasangan pantas dan gandingan. Ia mempunyai nilai aplikasi yang tinggi dalam senario pemprosesan tinggi di mana sejumlah besar komponen tahap 3-5 perlu disepadukan. Ikatan wafer ialah satu lagi cara ikatan wafer silikon 3-5, yang boleh memproses berbilang peranti secara selari dan mempunyai kecekapan yang lebih tinggi untuk antara muka optik.

6,Gabungan Foton

Penyelidik di Makmal Congreve Universiti Stanford sedang mempelopori fotokromisme dengan tumpuan pada penukaran frekuensi tinggi, proses menukar dua foton tenaga rendah kepada satu Foton bertenaga tinggi (Photon Fusion). Menggunakan kaedah penghapusan triplet-triplet, yang mengambil kesempatan daripada sifat fotosensitif triplet yang mengandungi logam berat, seperti paladium, iridium, atau platinum, serta bahan pengaktif, seperti rubrena, pasukan telah mencapai pelepasan yang cekap tinggi. foton tenaga. Proses ini menukarkan panjang gelombang cahaya kepada panjang gelombang yang boleh diserap oleh sel suria silikon, iaitu menukarkan warna cahaya (teknologi perubahan warna). Proses ini telah digunakan untuk meningkatkan kecekapan solar dan boleh meningkatkan kecekapan solar sebanyak 15-20%.

7,Pemecut elektron peringkat cip

Ahli fizik di Universiti Erlangen dan Nuremberg telah membuat kemajuan yang ketara dalam pemecut elektron bersaiz rantai. Menggunakan bahan dielektrik untuk membuat pemecut pada cip, pasukan itu mencipta saluran selebar 225 nanometer dan panjang 0.5 milimeter yang boleh meningkatkan tenaga elektron dengan ketara sebanyak 43 peratus melalui denyutan laser inframerah bermasa tepat dan 733 tiang silikon setinggi 2 mikron. Ini memberikan lonjakan besar ke hadapan dalam bidang fizik pemecut, pemecut elektron nanofotonik, yang boleh dibina menggunakan teknik bilik bersih standard seperti litografi pancaran elektron.

8,Bahan untuk semikonduktor berkelajuan tinggi baharu

Para saintis telah menemui apa yang mereka dakwa sebagai bahan semikonduktor terpantas dan paling cekap setakat ini, Re6Se8Cl2. Bahan ini terdiri daripada renium, selenium dan klorin, membentuk kelompok yang dikenali sebagai "superatom". Superatom ini mencipta struktur unik di mana excitons, keadaan terikat elektron dan lubang elektron, terikat pada fonon dan bukannya keadaan hamburan, menghasilkan kuasipartikel baru yang dipanggil acoustic exciton-polarons.

9,Isu kemampanan semikonduktor: Galium nitrida dan silikon karbida

Disebabkan kelebihan semikonduktor galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC) berbanding teknologi silikon tradisional, bidang elektronik kuasa sedang mengalami perubahan laut. Gallium nitride, berdasarkan bidang semikonduktor kompaun, mencetuskan perubahan revolusioner dalam bidang pencahayaan sekitar tahun 2001, dengan cepat memimpin lebih daripada 50% pasaran pencahayaan LED galium nitrida global. Anjakan ini bukan sahaja mengurangkan penggunaan elektrik pencahayaan sebanyak 30 hingga 40 peratus, tetapi juga menetapkan peringkat untuk revolusi yang lebih luas dalam elektronik kuasa. GaN dan SiC, yang menyumbang banyak dengan kecekapan dan fungsi unggul mereka, menggantikan silikon dalam aplikasi elektronik kuasa kritikal. Kedua-dua bahan ini mengurangkan sisa tenaga dan juga membawa faedah alam sekitar yang besar.

Kemajuan teknologi baharu ini, sambil membentuk industri semikonduktor, juga menyerlahkan hala tuju pembangunan industri semikonduktor dalam beberapa tahun akan datang. Sempadan teknologi sentiasa dipecahkan, dan satu-satunya yang berterusan ialah inovasi yang berterusan.

Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！