AI ಯುಗದ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಗಡಿನಾಡು, ಕಾರ್ಯತಂತ್ರದ ನಿಯೋಜನೆಗಾಗಿ TSMC 12-ಇಂಚಿನ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಲಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ​

ಪರಿವಿಡಿ

1. ತಾಂತ್ರಿಕ ಬದಲಾವಣೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ನ ಏರಿಕೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಸವಾಲುಗಳು

2. TSMC ಯ ಕಾರ್ಯತಂತ್ರದ ಬದಲಾವಣೆ: GaN ನಿಂದ ನಿರ್ಗಮಿಸುವುದು ಮತ್ತು SiC ನಲ್ಲಿ ಬೆಟ್ಟಿಂಗ್​

3. ವಸ್ತು ಸ್ಪರ್ಧೆ: SiC ಯ ಭರಿಸಲಾಗದಿರುವಿಕೆ

4. ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು: AI ಚಿಪ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ಕ್ರಾಂತಿ

5. ಭವಿಷ್ಯದ ಸವಾಲುಗಳು: ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಡಚಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸ್ಪರ್ಧೆ

ಟೆಕ್‌ನ್ಯೂಸ್ ಪ್ರಕಾರ, ಜಾಗತಿಕ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉದ್ಯಮವು ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (AI) ಮತ್ತು ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ (HPC) ನಿಂದ ನಡೆಸಲ್ಪಡುವ ಯುಗವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆಯು ಚಿಪ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಗತಿಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಡಚಣೆಯಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದೆ. 3D ಸ್ಟ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು 2.5D ಏಕೀಕರಣದಂತಹ ಮುಂದುವರಿದ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್‌ಗಳು ಚಿಪ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ತಲಾಧಾರಗಳು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಉಷ್ಣ ಹರಿವಿನ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ವಿಶ್ವದ ಪ್ರಮುಖ ವೇಫರ್ ಫೌಂಡ್ರಿಯಾದ TSMC, ಈ ಸವಾಲಿಗೆ ದಿಟ್ಟ ವಸ್ತು ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತಿದೆ: ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN) ವ್ಯವಹಾರದಿಂದ ಕ್ರಮೇಣ ನಿರ್ಗಮಿಸುವಾಗ 12-ಇಂಚಿನ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಿದೆ. ಈ ಕ್ರಮವು TSMC ಯ ವಸ್ತು ತಂತ್ರದ ಮರುಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆಯು "ಪೋಷಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ" ದಿಂದ "ಕೋರ್ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಪ್ರಯೋಜನ" ಕ್ಕೆ ಹೇಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಂಡಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್: ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮೀರಿ

ವಿಶಾಲವಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನ ಇನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳು, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮೋಟಾರ್ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳು ಮತ್ತು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, SiC ಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಇದನ್ನು ಮೀರಿ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ. ಸರಿಸುಮಾರು 500 W/mK ನ ಅಸಾಧಾರಣ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ - ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ (Al₂O₃) ಅಥವಾ ನೀಲಮಣಿಯಂತಹ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ - SiC ಈಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಉಷ್ಣ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಿದ್ಧವಾಗಿದೆ.

AI ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಬಿಕ್ಕಟ್ಟು

AI ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು, ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್ ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು AR ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಗ್ಲಾಸ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣವು ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ನಿರ್ಬಂಧಗಳು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ಸಂದಿಗ್ಧತೆಗಳನ್ನು ತೀವ್ರಗೊಳಿಸಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಧರಿಸಬಹುದಾದ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ, ಕಣ್ಣಿನ ಬಳಿ ಇರಿಸಲಾಗಿರುವ ಮೈಕ್ರೋಚಿಪ್ ಘಟಕಗಳು ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿಖರವಾದ ಉಷ್ಣ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಬಯಸುತ್ತವೆ. 12-ಇಂಚಿನ ವೇಫರ್ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತನ್ನ ದಶಕಗಳ ಪರಿಣತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, TSMC ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶದ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ SiC ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದೆ. ಈ ತಂತ್ರವು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಉತ್ಪಾದನಾ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ ತಡೆರಹಿತ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಸಂಪೂರ್ಣ ಉತ್ಪಾದನಾ ಕೂಲಂಕುಷ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದೆ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚದ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ತಾಂತ್ರಿಕ ಸವಾಲುಗಳು ಮತ್ತು ನಾವೀನ್ಯತೆಗಳು​

​ಸುಧಾರಿತ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ SiC ಯ ಪಾತ್ರ

• 2.5D ಏಕೀಕರಣ:ಚಿಪ್‌ಗಳನ್ನು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಥವಾ ಸಾವಯವ ಇಂಟರ್‌ಪೋಸರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಚಿಕ್ಕದಾದ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಿಗ್ನಲ್ ಮಾರ್ಗಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಶಾಖದ ಹರಡುವಿಕೆಯ ಸವಾಲುಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಸಮತಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
• 3D ಏಕೀಕರಣ:ಥ್ರೂ-ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಯಾಸ್ (TSVs) ಅಥವಾ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಬಾಂಡಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಲಂಬವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಚಿಪ್‌ಗಳು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಘಾತೀಯ ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. SiC ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಉಷ್ಣ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, "ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಕೂಲಿಂಗ್" ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ವಜ್ರ ಅಥವಾ ದ್ರವ ಲೋಹದಂತಹ ಸುಧಾರಿತ ಪರಿಹಾರಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ.

​GaN ನಿಂದ ಕಾರ್ಯತಂತ್ರದ ನಿರ್ಗಮನ

ಆಟೋಮೋಟಿವ್‌ನ ಆಚೆಗೆ: SiC ಯ ಹೊಸ ಗಡಿನಾಡುಗಳು

• ವಾಹಕ N- ಪ್ರಕಾರದ SiC:AI ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಹರಡುವಿಕೆಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.
• ನಿರೋಧಕ SiC:ಚಿಪ್ಲೆಟ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ಪೋಸರ್‌ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಉಷ್ಣ ವಹನದೊಂದಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ನಾವೀನ್ಯತೆಗಳು AI ಮತ್ತು ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ SiC ಅನ್ನು ಮೂಲಭೂತ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಇರಿಸುತ್ತವೆ.

​ವಸ್ತು ಭೂದೃಶ್ಯ