يؤدي التوسع السريع لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي إلى تغيير متطلبات أجهزة أشباه موصلات الطاقة. تعمل كثافة الطاقة الأعلى لوحدة معالجة الرسومات، وزيادة طاقة الحامل، والطلب المتزايد على تحويل AC/DC وDC/DC بكفاءة، على تسريع اعتماد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة مثل نيتريد الغاليوم.
من بين منصات GaN المختلفة،GaN على السيليكونلقد اجتذبت اهتمامًا خاصًا لأنها تجمع بين المزايا الكهربائية لـ GaN والبنية التحتية لتصنيع رقائق السيليكون.
اليوم، تُستخدم بالفعل رقائق GaN-on-Si بحجم 200 مم على نطاق واسع لتطوير وتصنيع أجهزة الطاقة والترددات اللاسلكية، في حين يتم التحقيق بشكل متزايد في GaN-on-Si بحجم 300 مم كطريق محتمل نحو إنتاج بكميات أكبر وتكامل أعمق مع مصانع أشباه الموصلات السائدة.
ومع ذلك، فإن الانتقال من 200 مم إلى 300 مم ليس مجرد مسألة زيادة قطر الرقاقة. إن قوس الرقاقة، وإجهاد الطبقة العازلة، والتوحيد الفوقي، والتحكم في العيوب، والتوافق مع القوات المسلحة البوروندية، كلها تصبح أكثر صعوبة.
تشرح هذه المقالة الاختلافات الرئيسية بين رقائق GaN-on-Silicon مقاس 200 مم و300 مم لإلكترونيات الطاقة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي.
تتطلب خوادم الذكاء الاصطناعي مراحل متعددة لتحويل الطاقة.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
يمكن لأجهزة GaN أن تعمل بترددات تحويل أعلى من دوائر MOSFET السيليكونية التقليدية، مما يسمح باستخدام محاثات ومحولات ومكثفات أصغر.
يمكن أن يساعد هذا في تحسين:
يعد GaN-on-Si جذابًا بشكل خاص لأن ركائز السيليكون متوفرة بأقطار كبيرة ومتوافقة مع الكثير من المعدات المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات الحالية.
تتكون رقاقة GaN-on-Silicon عادة من عدة طبقات.
قد يشمل الهيكل المبسط ما يلي:
الركيزة السيليكون
↓
طبقة النواة
↓
إدارة الإجهاد أو الطبقات الانتقالية
↓
طبقة عازلة GaN
↓
طبقة قناة GaN
↓
حاجز AlGaN أو تنضيد الجهاز
يعتمد الهيكل الدقيق على تطبيق الجهاز.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة GaN، قد يتم تحسين المكدس الفوقي من أجل:
ونظرًا لأن GaN والسيليكون لهما ثوابت شبكية ومعاملات تمدد حراري مختلفة جدًا، فإن هناك حاجة إلى هياكل عازلة متطورة.
تصبح هذه الطبقات العازلة ذات أهمية خاصة عندما يزيد قطر الرقاقة.
أصبحت رقائق GaN-on-Silicon مقاس 200 مم أو 8 بوصة منصة مهمة لتصنيع أجهزة طاقة GaN التجارية.
يوفر التنسيق 200 مم التوازن بين نضج التصنيع والإنتاجية على مستوى الرقاقة.
تشمل المزايا النموذجية ما يلي:
بالنسبة للعديد من الشركات المصنعة لأجهزة GaN، يظل 200 مم خيارًا عمليًا لأجهزة الطاقة التي تستهدف مراكز البيانات وإمدادات الطاقة الاستهلاكية والأنظمة المساعدة للمركبات الكهربائية وإلكترونيات الطاقة الصناعية.
تعتمد المواصفات على البنية الفوقي، ولكن قد تشمل المعلمات النموذجية ما يلي:
القطر: 200 ملم
الركيزة: سي (111)
سمك السيليكون: حوالي 725 ميكرومتر
سمك GaN epi: يعتمد على التطبيق
الموصلية: تصميم عازل شبه عازل أو خاص بالجهاز
السطح: Epitaxy جاهز أو كامل لـ GaN
القوس: يتم التحكم فيه وفقًا لمتطلبات عملية الجهاز
الالتواء: يتم التحكم فيه من أجل الطباعة الحجرية ومعالجة الرقاقات
خشونة السطح: مستوى أقل من نانومتر عادةً للأسطح ذات جودة الجهاز
التحكم في الجسيمات: درجة أشباه الموصلات
بالنسبة لرقائق GaN epi النهائية، قد تتضمن المعلمات الإضافية ما يلي:
تعد الرقائق مقاس 300 مم قياسية في تصنيع أشباه الموصلات السيليكونية المتقدمة.
يمكن أن يوفر نقل GaN إلى منصة 300 مم العديد من المزايا طويلة المدى.
والأهم هو حجم التصنيع.
تحتوي الرقاقة مقاس 300 مم على مساحة قابلة للاستخدام أكبر بكثير من الرقاقة مقاس 200 مم، مما يسمح بتصنيع المزيد من الأجهزة لكل رقاقة.
بالنسبة للتطبيقات كبيرة الحجم مثل إلكترونيات الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى تحسين اقتصاديات التصنيع.
تشمل المزايا المحتملة الأخرى ما يلي:
ومع ذلك، فإن هذه المزايا لا تكون ذات معنى إلا إذا كانت طبقة GaN قادرة على تلبية متطلبات جودة الرقاقة الصارمة.
هذا هو الجزء الصعب.
يعد قوس الرقاقة أحد أهم المعلمات عند توسيع GaN-on-Si من 200 مم إلى 300 مم.
يحتوي GaN والسيليكون على معلمات شبكية مختلفة جدًا وسلوك التمدد الحراري.
أثناء النمو الفوقي عند درجة حرارة مرتفعة، يتراكم الضغط الميكانيكي داخل الرقاقة.
بعد أن تبرد الرقاقة، يمكن أن يؤدي هذا الضغط إلى انحناء الركيزة.
كلما أصبح قطر الرقاقة أكبر، أصبح التحكم في الضغط أكثر صعوبة.
القوس المفرط يمكن أن يخلق مشاكل أثناء:
بالنسبة لـ GaN-on-Si بحجم 300 مم، يصبح التحكم في القوس أمرًا بالغ الأهمية لأن معدات أشباه الموصلات الحديثة مصممة وفقًا لحدود هندسة الرقاقة الصارمة.
قد لا تكون الرقاقة التي لا يمكن وضعها بشكل صحيح على ظرف مفرغ متوافقة مع معدات الإنتاج القياسية.
يستخدم موردو GaN epitaxy عدة تقنيات لإدارة التوتر.
قد تشمل هذه:
يؤثر تصميم المكدس العازل بشكل مباشر على كل من هندسة الرقاقة والأداء الكهربائي.
البنية العازلة في GaN-on-Si ليست مجرد طبقة انتقالية ميكانيكية.
كما أنه يؤثر بشدة على أداء الجهاز.
يجب أن يوفر المخزن المؤقت المصمم بشكل صحيح ما يلي:
بالنسبة لأجهزة الطاقة ذات الجهد العالي، فإن تسرب المخزن المؤقت مهم بشكل خاص.
قد يؤدي التصميم السيئ للمخزن المؤقت إلى:
عند الانتقال إلى 300 مم، يجب أن يظل هيكل المخزن المؤقت موحدًا عبر مساحة أكبر بكثير من الرقاقة.
وهذا يجعل التحكم في العملية الفوقي أكثر تطلبًا بشكل ملحوظ.
التوحيد هو فرق مهم آخر.
بالنسبة لأجهزة طاقة GaN، يجب أن تظل الخصائص التالية متسقة عبر الرقاقة:
بالنسبة لرقاقة بقطر 200 مم، يعد تحقيق التوحيد الجيد من المركز إلى الحافة أمرًا صعبًا بالفعل.
على رقاقة 300 مم، يصبح تدفق الغاز وتوزيع درجة الحرارة وتسليم السلائف أكثر تعقيدًا.
التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة يمكن أن تؤثر على:
ونتيجة لذلك، تتطلب طبقة GaN بحجم 300 مم تصميمًا محسنًا للغاية لمفاعل MOCVD والتحكم في العملية.
GaN المزروع على السيليكون هو نظام مواد متغاير المحور.
وبالتالي فإن خلع الخيوط أمر لا مفر منه.
قد تشمل أنواع العيوب النموذجية ما يلي:
بالنسبة لأجهزة الطاقة، يمكن أن تؤثر هذه العيوب على:
يؤدي القياس إلى 300 مم إلى زيادة أهمية رسم خرائط العيوب على مستوى الرقاقة.
يمكن استخدام أنظمة الفحص المتقدمة لمراقبة توزيع العيوب عبر الرقاقة بأكملها.
للوهلة الأولى، يبدو 300 مم أكثر اقتصادا لأنه يمكن تصنيع المزيد من الأجهزة من كل رقاقة.
ومع ذلك، فإن قطر الرقاقة وحده لا يحدد التكلفة الإجمالية للجهاز.
تشمل عوامل التكلفة المهمة ما يلي:
اليوم، يستفيد GaN-on-Si بحجم 200 مم عمومًا من نضج أكبر في التصنيع.
بالنسبة لأحجام الإنتاج المنخفضة والمتوسطة، قد يظل 200 مم أكثر اقتصادا.
يصبح 300 مم جذابًا بشكل خاص عندما يكون حجم الإنتاج مرتفعًا بما يكفي للاستفادة من البنية التحتية واسعة النطاق.
أحد أقوى الأسباب لتطوير GaN-on-Si بحجم 300 مم هو التوافق مع مصانع السيليكون.
ومع ذلك، لا يمكن لرقاقة GaN أن تدخل تلقائيًا إلى خط إنتاج السيليكون القياسي.
ويجب النظر في العديد من القضايا.
يجب أن تلبي الرقاقة متطلبات المعدات من أجل:
يقدم تصنيع GaN عناصر مثل الغاليوم والألمنيوم.
غالبًا ما يكون لدى مصانع السيليكون قواعد صارمة للتحكم في التلوث.
ولذلك قد تكون هناك حاجة إلى وحدات عملية مخصصة أو استراتيجيات لإدارة التلوث.
قد تشتمل حالة GaN epitaxy على عمليات ذات درجة حرارة عالية تختلف عن تصنيع CMOS القياسي.
ولذلك يجب تصميم المعالجة النهائية بعناية.
يجب أن تتعرف أنظمة الروبوت وFOUPs والمصففات وأدوات الطباعة الحجرية على الرقاقة وتتعامل معها بشكل صحيح.
ولذلك، يجب أن تتبع رقائق GaN مقاس 300 مم معايير هندسية ومواصفات حافة صارمة للغاية.
المزايا:
الأنسب ل:
المزايا:
التحديات:
الأنسب ل:
عند طلب رقائق GaN-on-Silicon، يجب على المشترين تقديم أكثر من قطر الرقاقة.
تتضمن معلمات طلب عرض الأسعار الهامة ما يلي:
200 ملم أو 300 ملم.
يستخدم Si (111) بشكل شائع في حالة GaN.
تحديد سمك الاسمي والتسامح.
حدد ما إذا كنت بحاجة إلى:
تحديد سماكة الطبقة المطلوبة.
اعتمادًا على بنية الجهاز، حدد:
تشمل المعلمات الهامة ما يلي:
تحديد:
بالنسبة لتصنيع الأجهزة المتقدمة، قد يكون من الضروري أيضًا تعيين عيوب على مستوى الرقاقة.
لا توجد إجابة عالمية.
بالنسبة لتصنيع أجهزة طاقة GaN الحالية، يوفر 200 مم منصة ناضجة وعملية تجاريًا.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة ذات الحجم الكبير التي تعمل بالذكاء الاصطناعي في المستقبل، قد يوفر GaN-on-Si مقاس 300 مم مزايا تصنيعية مهمة.
ومع ذلك، يعتمد الاعتماد الناجح لقطر 300 مم على حل العديد من تحديات المواد والعمليات.
أهمها ما يلي:
في كثير من الحالات، تكون الجودة الفوقي أكثر أهمية من قطر الرقاقة نفسها.
لن تتفوق الرقاقة التي يبلغ حجمها 300 مم التي يتم التحكم فيها بشكل سيئ على رقاقة GaN المحسنة جيدًا مقاس 200 مم، وذلك ببساطة لأنها أكبر.
يمثل الانتقال من 200 مم إلى 300 مم GaN-on-Silicon خطوة مهمة نحو تصنيع GaN بكميات أكبر.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي، فإن المزايا المحتملة كبيرة.
قد تتيح الرقائق الأكبر حجمًا المزيد من الأجهزة لكل رقاقة، وتحسين التشغيل الآلي للتصنيع، والتكامل بشكل أفضل مع البنية التحتية المتقدمة لتصنيع أشباه الموصلات.
ومع ذلك، فإن توسيع نطاق GaN إلى 300 مم يمثل تحديات كبيرة في قوس الرقاقة، وإجهاد الطبقة العازلة، وتوحيد النفوق، والتحكم في العيوب.
بالنسبة لمصنعي الأجهزة ومعاهد الأبحاث، يجب أن يأخذ اختيار الرقاقة في الاعتبار ليس فقط قطر الرقاقة ولكن أيضًا البنية الفوقي الكاملة وهندسة الرقاقة.
بالنسبة لمشاريع GaN-on-Silicon، يجب على المشترين تقديم المتطلبات التفصيلية بما في ذلك حجم الرقاقة، واتجاه السيليكون، وبنية GaN، والسمك الفوقي، والقوس، والالتواء، والمعلمات الكهربائية وتطبيق الجهاز المستهدف.
تسمح المواصفات المحددة جيدًا بتحسين بنية رقاقة GaN لعملية جهاز الطاقة المحددة وتساعد على تقليل مخاطر التطوير أثناء تأهيل الرقاقة وتوسيع نطاقها.
يؤدي التوسع السريع لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي إلى تغيير متطلبات أجهزة أشباه موصلات الطاقة. تعمل كثافة الطاقة الأعلى لوحدة معالجة الرسومات، وزيادة طاقة الحامل، والطلب المتزايد على تحويل AC/DC وDC/DC بكفاءة، على تسريع اعتماد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة مثل نيتريد الغاليوم.
من بين منصات GaN المختلفة،GaN على السيليكونلقد اجتذبت اهتمامًا خاصًا لأنها تجمع بين المزايا الكهربائية لـ GaN والبنية التحتية لتصنيع رقائق السيليكون.
اليوم، تُستخدم بالفعل رقائق GaN-on-Si بحجم 200 مم على نطاق واسع لتطوير وتصنيع أجهزة الطاقة والترددات اللاسلكية، في حين يتم التحقيق بشكل متزايد في GaN-on-Si بحجم 300 مم كطريق محتمل نحو إنتاج بكميات أكبر وتكامل أعمق مع مصانع أشباه الموصلات السائدة.
ومع ذلك، فإن الانتقال من 200 مم إلى 300 مم ليس مجرد مسألة زيادة قطر الرقاقة. إن قوس الرقاقة، وإجهاد الطبقة العازلة، والتوحيد الفوقي، والتحكم في العيوب، والتوافق مع القوات المسلحة البوروندية، كلها تصبح أكثر صعوبة.
تشرح هذه المقالة الاختلافات الرئيسية بين رقائق GaN-on-Silicon مقاس 200 مم و300 مم لإلكترونيات الطاقة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي.
تتطلب خوادم الذكاء الاصطناعي مراحل متعددة لتحويل الطاقة.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
يمكن لأجهزة GaN أن تعمل بترددات تحويل أعلى من دوائر MOSFET السيليكونية التقليدية، مما يسمح باستخدام محاثات ومحولات ومكثفات أصغر.
يمكن أن يساعد هذا في تحسين:
يعد GaN-on-Si جذابًا بشكل خاص لأن ركائز السيليكون متوفرة بأقطار كبيرة ومتوافقة مع الكثير من المعدات المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات الحالية.
تتكون رقاقة GaN-on-Silicon عادة من عدة طبقات.
قد يشمل الهيكل المبسط ما يلي:
الركيزة السيليكون
↓
طبقة النواة
↓
إدارة الإجهاد أو الطبقات الانتقالية
↓
طبقة عازلة GaN
↓
طبقة قناة GaN
↓
حاجز AlGaN أو تنضيد الجهاز
يعتمد الهيكل الدقيق على تطبيق الجهاز.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة GaN، قد يتم تحسين المكدس الفوقي من أجل:
ونظرًا لأن GaN والسيليكون لهما ثوابت شبكية ومعاملات تمدد حراري مختلفة جدًا، فإن هناك حاجة إلى هياكل عازلة متطورة.
تصبح هذه الطبقات العازلة ذات أهمية خاصة عندما يزيد قطر الرقاقة.
أصبحت رقائق GaN-on-Silicon مقاس 200 مم أو 8 بوصة منصة مهمة لتصنيع أجهزة طاقة GaN التجارية.
يوفر التنسيق 200 مم التوازن بين نضج التصنيع والإنتاجية على مستوى الرقاقة.
تشمل المزايا النموذجية ما يلي:
بالنسبة للعديد من الشركات المصنعة لأجهزة GaN، يظل 200 مم خيارًا عمليًا لأجهزة الطاقة التي تستهدف مراكز البيانات وإمدادات الطاقة الاستهلاكية والأنظمة المساعدة للمركبات الكهربائية وإلكترونيات الطاقة الصناعية.
تعتمد المواصفات على البنية الفوقي، ولكن قد تشمل المعلمات النموذجية ما يلي:
القطر: 200 ملم
الركيزة: سي (111)
سمك السيليكون: حوالي 725 ميكرومتر
سمك GaN epi: يعتمد على التطبيق
الموصلية: تصميم عازل شبه عازل أو خاص بالجهاز
السطح: Epitaxy جاهز أو كامل لـ GaN
القوس: يتم التحكم فيه وفقًا لمتطلبات عملية الجهاز
الالتواء: يتم التحكم فيه من أجل الطباعة الحجرية ومعالجة الرقاقات
خشونة السطح: مستوى أقل من نانومتر عادةً للأسطح ذات جودة الجهاز
التحكم في الجسيمات: درجة أشباه الموصلات
بالنسبة لرقائق GaN epi النهائية، قد تتضمن المعلمات الإضافية ما يلي:
تعد الرقائق مقاس 300 مم قياسية في تصنيع أشباه الموصلات السيليكونية المتقدمة.
يمكن أن يوفر نقل GaN إلى منصة 300 مم العديد من المزايا طويلة المدى.
والأهم هو حجم التصنيع.
تحتوي الرقاقة مقاس 300 مم على مساحة قابلة للاستخدام أكبر بكثير من الرقاقة مقاس 200 مم، مما يسمح بتصنيع المزيد من الأجهزة لكل رقاقة.
بالنسبة للتطبيقات كبيرة الحجم مثل إلكترونيات الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى تحسين اقتصاديات التصنيع.
تشمل المزايا المحتملة الأخرى ما يلي:
ومع ذلك، فإن هذه المزايا لا تكون ذات معنى إلا إذا كانت طبقة GaN قادرة على تلبية متطلبات جودة الرقاقة الصارمة.
هذا هو الجزء الصعب.
يعد قوس الرقاقة أحد أهم المعلمات عند توسيع GaN-on-Si من 200 مم إلى 300 مم.
يحتوي GaN والسيليكون على معلمات شبكية مختلفة جدًا وسلوك التمدد الحراري.
أثناء النمو الفوقي عند درجة حرارة مرتفعة، يتراكم الضغط الميكانيكي داخل الرقاقة.
بعد أن تبرد الرقاقة، يمكن أن يؤدي هذا الضغط إلى انحناء الركيزة.
كلما أصبح قطر الرقاقة أكبر، أصبح التحكم في الضغط أكثر صعوبة.
القوس المفرط يمكن أن يخلق مشاكل أثناء:
بالنسبة لـ GaN-on-Si بحجم 300 مم، يصبح التحكم في القوس أمرًا بالغ الأهمية لأن معدات أشباه الموصلات الحديثة مصممة وفقًا لحدود هندسة الرقاقة الصارمة.
قد لا تكون الرقاقة التي لا يمكن وضعها بشكل صحيح على ظرف مفرغ متوافقة مع معدات الإنتاج القياسية.
يستخدم موردو GaN epitaxy عدة تقنيات لإدارة التوتر.
قد تشمل هذه:
يؤثر تصميم المكدس العازل بشكل مباشر على كل من هندسة الرقاقة والأداء الكهربائي.
البنية العازلة في GaN-on-Si ليست مجرد طبقة انتقالية ميكانيكية.
كما أنه يؤثر بشدة على أداء الجهاز.
يجب أن يوفر المخزن المؤقت المصمم بشكل صحيح ما يلي:
بالنسبة لأجهزة الطاقة ذات الجهد العالي، فإن تسرب المخزن المؤقت مهم بشكل خاص.
قد يؤدي التصميم السيئ للمخزن المؤقت إلى:
عند الانتقال إلى 300 مم، يجب أن يظل هيكل المخزن المؤقت موحدًا عبر مساحة أكبر بكثير من الرقاقة.
وهذا يجعل التحكم في العملية الفوقي أكثر تطلبًا بشكل ملحوظ.
التوحيد هو فرق مهم آخر.
بالنسبة لأجهزة طاقة GaN، يجب أن تظل الخصائص التالية متسقة عبر الرقاقة:
بالنسبة لرقاقة بقطر 200 مم، يعد تحقيق التوحيد الجيد من المركز إلى الحافة أمرًا صعبًا بالفعل.
على رقاقة 300 مم، يصبح تدفق الغاز وتوزيع درجة الحرارة وتسليم السلائف أكثر تعقيدًا.
التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة يمكن أن تؤثر على:
ونتيجة لذلك، تتطلب طبقة GaN بحجم 300 مم تصميمًا محسنًا للغاية لمفاعل MOCVD والتحكم في العملية.
GaN المزروع على السيليكون هو نظام مواد متغاير المحور.
وبالتالي فإن خلع الخيوط أمر لا مفر منه.
قد تشمل أنواع العيوب النموذجية ما يلي:
بالنسبة لأجهزة الطاقة، يمكن أن تؤثر هذه العيوب على:
يؤدي القياس إلى 300 مم إلى زيادة أهمية رسم خرائط العيوب على مستوى الرقاقة.
يمكن استخدام أنظمة الفحص المتقدمة لمراقبة توزيع العيوب عبر الرقاقة بأكملها.
للوهلة الأولى، يبدو 300 مم أكثر اقتصادا لأنه يمكن تصنيع المزيد من الأجهزة من كل رقاقة.
ومع ذلك، فإن قطر الرقاقة وحده لا يحدد التكلفة الإجمالية للجهاز.
تشمل عوامل التكلفة المهمة ما يلي:
اليوم، يستفيد GaN-on-Si بحجم 200 مم عمومًا من نضج أكبر في التصنيع.
بالنسبة لأحجام الإنتاج المنخفضة والمتوسطة، قد يظل 200 مم أكثر اقتصادا.
يصبح 300 مم جذابًا بشكل خاص عندما يكون حجم الإنتاج مرتفعًا بما يكفي للاستفادة من البنية التحتية واسعة النطاق.
أحد أقوى الأسباب لتطوير GaN-on-Si بحجم 300 مم هو التوافق مع مصانع السيليكون.
ومع ذلك، لا يمكن لرقاقة GaN أن تدخل تلقائيًا إلى خط إنتاج السيليكون القياسي.
ويجب النظر في العديد من القضايا.
يجب أن تلبي الرقاقة متطلبات المعدات من أجل:
يقدم تصنيع GaN عناصر مثل الغاليوم والألمنيوم.
غالبًا ما يكون لدى مصانع السيليكون قواعد صارمة للتحكم في التلوث.
ولذلك قد تكون هناك حاجة إلى وحدات عملية مخصصة أو استراتيجيات لإدارة التلوث.
قد تشتمل حالة GaN epitaxy على عمليات ذات درجة حرارة عالية تختلف عن تصنيع CMOS القياسي.
ولذلك يجب تصميم المعالجة النهائية بعناية.
يجب أن تتعرف أنظمة الروبوت وFOUPs والمصففات وأدوات الطباعة الحجرية على الرقاقة وتتعامل معها بشكل صحيح.
ولذلك، يجب أن تتبع رقائق GaN مقاس 300 مم معايير هندسية ومواصفات حافة صارمة للغاية.
المزايا:
الأنسب ل:
المزايا:
التحديات:
الأنسب ل:
عند طلب رقائق GaN-on-Silicon، يجب على المشترين تقديم أكثر من قطر الرقاقة.
تتضمن معلمات طلب عرض الأسعار الهامة ما يلي:
200 ملم أو 300 ملم.
يستخدم Si (111) بشكل شائع في حالة GaN.
تحديد سمك الاسمي والتسامح.
حدد ما إذا كنت بحاجة إلى:
تحديد سماكة الطبقة المطلوبة.
اعتمادًا على بنية الجهاز، حدد:
تشمل المعلمات الهامة ما يلي:
تحديد:
بالنسبة لتصنيع الأجهزة المتقدمة، قد يكون من الضروري أيضًا تعيين عيوب على مستوى الرقاقة.
لا توجد إجابة عالمية.
بالنسبة لتصنيع أجهزة طاقة GaN الحالية، يوفر 200 مم منصة ناضجة وعملية تجاريًا.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة ذات الحجم الكبير التي تعمل بالذكاء الاصطناعي في المستقبل، قد يوفر GaN-on-Si مقاس 300 مم مزايا تصنيعية مهمة.
ومع ذلك، يعتمد الاعتماد الناجح لقطر 300 مم على حل العديد من تحديات المواد والعمليات.
أهمها ما يلي:
في كثير من الحالات، تكون الجودة الفوقي أكثر أهمية من قطر الرقاقة نفسها.
لن تتفوق الرقاقة التي يبلغ حجمها 300 مم التي يتم التحكم فيها بشكل سيئ على رقاقة GaN المحسنة جيدًا مقاس 200 مم، وذلك ببساطة لأنها أكبر.
يمثل الانتقال من 200 مم إلى 300 مم GaN-on-Silicon خطوة مهمة نحو تصنيع GaN بكميات أكبر.
بالنسبة لإلكترونيات الطاقة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي، فإن المزايا المحتملة كبيرة.
قد تتيح الرقائق الأكبر حجمًا المزيد من الأجهزة لكل رقاقة، وتحسين التشغيل الآلي للتصنيع، والتكامل بشكل أفضل مع البنية التحتية المتقدمة لتصنيع أشباه الموصلات.
ومع ذلك، فإن توسيع نطاق GaN إلى 300 مم يمثل تحديات كبيرة في قوس الرقاقة، وإجهاد الطبقة العازلة، وتوحيد النفوق، والتحكم في العيوب.
بالنسبة لمصنعي الأجهزة ومعاهد الأبحاث، يجب أن يأخذ اختيار الرقاقة في الاعتبار ليس فقط قطر الرقاقة ولكن أيضًا البنية الفوقي الكاملة وهندسة الرقاقة.
بالنسبة لمشاريع GaN-on-Silicon، يجب على المشترين تقديم المتطلبات التفصيلية بما في ذلك حجم الرقاقة، واتجاه السيليكون، وبنية GaN، والسمك الفوقي، والقوس، والالتواء، والمعلمات الكهربائية وتطبيق الجهاز المستهدف.
تسمح المواصفات المحددة جيدًا بتحسين بنية رقاقة GaN لعملية جهاز الطاقة المحددة وتساعد على تقليل مخاطر التطوير أثناء تأهيل الرقاقة وتوسيع نطاقها.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
polski