Nove inovações tecnológicas para a indústria de semicondutores em 2023

Desde novos transistores térmicos até materiais semicondutores mais rápidos, essas inovações tecnológicas mais importantes estão impulsionando a indústria de semicondutores.

1,Introdução do transistor térmico

Um revolucionário transistor térmico desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, alcançou um avanço tecnológico. Tem um potencial incomparável em design de nível atômico e engenharia molecular para gerenciamento térmico de chips de computador. Este novo transistor térmico totalmente de estado sólido controla com precisão o movimento térmico dentro do elemento semicondutor por meio de efeitos de campo elétrico. Em termos de design de nível atômico e engenharia molecular, o gerenciamento térmico de chips de computador tem um potencial incomparável. E compatibilidade com os processos atuais de fabricação de semicondutores. O transistor alcançou uma velocidade de comutação recorde de mais de 1 megahertz e forneceu 1300% de sintonia em termos de condutividade térmica, excedendo os limites anteriores em termos de regulação de condutividade térmica.

2,Atualização da máquina de litografia EUV de ASML

Em 2023, a ASML entregou sua primeira máquina de litografia de digitalização EUV de alto NA, Twinscan EXE:5000, para a Intel. O desenvolvimento colaborativo do dispositivo começou em 2018. A Intel planeja implantar dispositivos Twinscan EXE:5200 de nível comercial para produção em alto volume em 2025. A lente 0,55NA da máquina de litografia de digitalização High-NA EUV garante uma resolução de 8nm, que é essencial para produção avançada de chips acima de 3 nm. Ao ser a primeira empresa a adotar este dispositivo de última geração, a Intel ganhou uma vantagem estratégica no estabelecimento de padrões da indústria, ultrapassando potencialmente as rivais Samsung e TSMC no futuro.

3.Inteligência artificial para design de chips

O Google chocou a indústria com um polêmico artigo de pesquisa que afirma o poder da inteligência artificial no design de chips. O Google afirma que a tecnologia de IA acelera o planejamento do layout das unidades de processamento subjacentes de seus chips de IA em menos de seis horas, excedendo em muito o planejamento de especialistas humanos. O chip, chamado TPU v5, agora está causando polêmica. O Google afirma que seu objetivo não é substituir os designers humanos, mas demonstrar que a IA pode colaborar no design de chips.

4, tecnologia de fonte de alimentação reversa de chip

A Intel está introduzindo cautelosamente uma nova tecnologia, PowerVia, junto com RibbonFET. O PowerVia usa transmissão de energia traseira, colocando a interconexão de energia na parte inferior do material de silício, resultando em um aumento de 6% na frequência, um design mais compacto e um consumo de energia 30% menor.A integração bem-sucedida da PowerVia no processo de produção da Intel abre caminho para nós de 20A com transistores FET de tira em 2024, ultrapassando potencialmente concorrentes como TSMC e Samsung em transistores de nanofolhas e transmissão de energia traseira.

5. Chip integrado a laser

Circuitos integrados fotônicos (PICs) têm sido amplamente utilizados, implantados em aplicações como transceptores ópticos de alta velocidade e LiDAR. No entanto, devido à eficiência luminosa limitada do silício, a integração do laser em chips fotônicos de silício é um grande desafio. O Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em nanoeletrônica Imec, na Bélgica, liderou a pesquisa. No processamento flip chip, o núcleo do laser é alinhado com precisão com precisão submícron, transferido e ligado a um wafer fotônico de silício.

Existem muitas maneiras de transferir o núcleo do laser, uma delas é a tecnologia de micro tampografia, o uso de adesivos ou ligação molecular, montagem e acoplamento rápidos. Possui alto valor de aplicação em cenários de alto rendimento, onde um grande número de componentes de nível 3-5 precisa ser integrado. A ligação de wafer é outra forma de ligação de wafer de silício 3-5, que pode processar vários dispositivos em paralelo e tem maior eficiência para interfaces ópticas.

6,Fusão de fótons

Pesquisadores do Congreve Lab da Universidade de Stanford são pioneiros no fotocromismo com foco na conversão de frequência ascendente, o processo de conversão de dois fótons de baixa energia em um fóton de alta energia (Fusão de fótons). Usando o método de aniquilação tripleto-tripleto, que aproveita as propriedades fotossensíveis do tripleto contendo metais pesados, como paládio, irídio ou platina, bem como materiais ativadores, como rubreno, a equipe conseguiu uma emissão eficiente de alta- fótons de energia. Este processo converte comprimentos de onda da luz em comprimentos de onda que podem ser absorvidos pelas células solares de silício, ou seja, convertendo a cor da luz (tecnologia de mudança de cor). O processo foi aplicado para melhorar a eficiência solar e pode aumentar a eficiência solar em 15-20%.

7,Acelerador de elétrons em nível de chip

Físicos da Universidade de Erlangen e Nuremberg fizeram avanços significativos em aceleradores de elétrons do tamanho de cadeias. Usando materiais dielétricos para fazer aceleradores no chip, a equipe criou um canal de 225 nanômetros de largura e 0,5 milímetros de comprimento que poderia aumentar significativamente a energia dos elétrons em 43% por meio de pulsos de laser infravermelho cronometrados com precisão e 733 colunas de silício de 2 mícrons de altura. Isso proporciona um grande salto no campo da física dos aceleradores, aceleradores de elétrons nanofotônicos, que podem ser construídos usando técnicas padrão de sala limpa, como a litografia por feixe de elétrons.

8,Materiais para novos semicondutores de alta velocidade

Os cientistas descobriram o que afirmam ser o material semicondutor mais rápido e eficiente até hoje, o Re6Se8Cl2. O material é composto por rênio, selênio e cloro, formando aglomerados conhecidos como “superátomos”. Esses superátomos criam uma estrutura única na qual excitons, os estados ligados de elétrons e buracos de elétrons, se ligam a fônons em vez de estados de dispersão, resultando em novas quasipartículas chamadas exciton-polarons acústicos.

9,Questões de sustentabilidade de semicondutores: nitreto de gálio e carboneto de silício

Devido às vantagens dos semicondutores de nitreto de gálio (GaN) e carboneto de silício (SiC) sobre a tecnologia tradicional de silício, o campo da eletrônica de potência está passando por uma mudança radical. O nitreto de gálio, baseado no campo de semicondutores compostos, desencadeou uma mudança revolucionária no campo da iluminação por volta de 2001, liderando rapidamente mais de 50% do mercado global de iluminação LED de nitreto de gálio. Esta mudança não só reduz o consumo de eletricidade para iluminação em 30 a 40 por cento, mas também prepara o terreno para uma revolução mais ampla na eletrónica de potência. GaN e SiC, que contribuem enormemente com sua eficiência e funcionalidade superiores, estão substituindo o silício em aplicações críticas de eletrônica de potência. Estes dois materiais reduzem o desperdício de energia e também trazem enormes benefícios ambientais.

Estes novos avanços tecnológicos, ao mesmo tempo que moldam a indústria de semicondutores, também destacam a direção de desenvolvimento da indústria de semicondutores nos próximos anos. As fronteiras da tecnologia são constantemente quebradas e a única constante é a inovação constante.

Fountyl Technologies PTE Ltd, está se concentrando na indústria de fabricação de semicondutores, os principais produtos incluem: mandril de pino, mandril de cerâmica porosa, efetor final de cerâmica, viga quadrada de cerâmica, fuso de cerâmica, bem-vindo ao contato e negociação！