Rincian Blog

Karbida silikon (SiC) telah muncul sebagai bahan strategis untuk elektronik tenaga generasi berikutnya dan kemasan semikonduktor canggih.Wafer SiC danSiC interposersering digunakan secara bergantian dalam diskusi non-spesialis, mereka mewakili konsep yang berbeda secara mendasar dalam rantai manufaktur semikonduktor.Artikel ini menjelaskan hubungan mereka dari ilmu material, manufaktur, dan perspektif integrasi sistem, dan menjelaskan mengapa hanya sebagian kecil wafer SiC yang dapat memenuhi persyaratan tingkat interposer.

1SiC Wafer: Dasar Material

Wafer SiC adalah substrat kristal yang terbuat dari silikon karbida, biasanya diproduksi melalui pertumbuhan kristal transportasi uap fisik (PVT) dan pemotongan, penggilingan, dan polesan berikutnya.

Karakteristik utama wafer SiC meliputi:

• Politipe kristal: 4H-SiC, 6H-SiC, atau SiC semi-isolasi

• Diameter khas: 4 inci, 6 inci, dan format 8 inci yang muncul

• Fokus utama kinerja:

  • Sifat listrik (konsentrasi pembawa, resistivitas)

  • Densitas cacat (mikropipes, dislokasi bidang basal)

  • Kesesuaian untuk pertumbuhan epitaxial

Wafer SiC secara tradisional dioptimalkan untuk pembuatan perangkat aktif, terutama dalam MOSFET daya, dioda Schottky, dan perangkat RF.

Dalam konteks ini, wafer berfungsi sebagai bahan elektronik, di mana keseragaman listrik dan pengendalian cacat mendominasi prioritas desain.

2. SiC Interposer: Struktur Fungsional Tingkat Kemasan

SiC interposer bukan bahan baku tetapi komponen struktural yang sangat direkayasa yang dibuatdarisebuah wafer SiC.

Perannya sangat berbeda:

• Ini bertindak sebagai dukungan mekanik, lapisan redistribusi listrik, dan jalur konduksi termal

• Hal ini memungkinkan arsitektur kemasan canggih seperti 2.5D dan integrasi heterogen

• Ini harus memuat:

  • Via melalui substrat (TSV)

  • Lapisan redistribusi pitch halus (RDL)

  • Integrasi multi-chip dan HBM

Dari perspektif sistem, interposer adalah tulang punggung termal-mekanik, bukan perangkat semikonduktor aktif.

3. Mengapa “SiC Wafer” tidak secara otomatis berarti “SiC Interposer”

Meskipun interposer SiC terbuat dari wafer SiC,Kriteria kinerja berbeda secara radikal.

Banyak wafer SiC yang berkinerja baik secara listrik gagal memenuhi ketebalan mekanik, toleransi stres, dan kompatibilitas via-proses yang diperlukan untuk pembuatan interposer.

4Transformasi Manufaktur: Dari Wafer ke Interposer

Mengkonversi wafer SiC menjadi SiC interposer melibatkan beberapa proses canggih:

• Pengecilan wafer hingga 100 ‰ 300 μm atau kurang

• Rasio aspek yang tinggi melalui formasi (pengeboran laser atau pengetikan plasma)

• Polishing sisi ganda (DSP) untuk kasar permukaan ultra-rendah

• Metalisasi dan melalui pengisian

• Pembuatan lapisan redistribusi (RDL)

Setiap langkah memperkuat ketidaksempurnaan wafer yang sudah ada sebelumnya. Kecacatan yang dapat diterima dalam wafer perangkat dapat menjadi titik awal kegagalan dalam struktur interposer.

Hal ini menjelaskan mengapa sebagian besar wafer SiC yang tersedia secara komersial tidak dapat digunakan kembali secara langsung sebagai interposer.

5. Mengapa SiC Menarik bagi Interposers Meskipun Tantangan

Meskipun biaya yang lebih tinggi dan kesulitan pengolahan, SiC menawarkan keuntungan yang menarik dibandingkan silikon interposer:

• Konduktivitas termal: ~370~490 W/m·K (vs. ~150 W/m·K untuk silikon)

• Modulus elastisitas tinggi, memungkinkan stabilitas mekanik dalam siklus termal

• Keandalan suhu tinggi yang sangat baik, penting untuk paket bertenaga tinggi

Untuk sistem GPU, akselerator AI, dan modul daya, sifat-sifat ini memungkinkan interposer berfungsi sebagai lapisan manajemen termal aktif, bukan hanya jembatan listrik.

6Perbedaan Konseptual Insinyur Harus Ingat

Model mental yang berguna adalah:

Wafer SiC = bahan elektronik
SiC interposer = komponen struktural tingkat sistem

Mereka terhubung oleh manufaktur, tetapi dipisahkan oleh fungsi, spesifikasi, dan filosofi desain.

7Kesimpulan

Hubungan antara wafer SiC dan interposer SiC bersifat hierarkis daripada setara.
Sementara setiap interposer SiC berasal dari wafer SiC, hanya wafer dengan sifat mekanik, termal, dan permukaan yang dikontrol ketat yang dapat mendukung pembuatan tingkat interposer.

Karena kemasan canggih semakin memprioritaskan kinerja termal di samping integrasi listrik,SiC interposers mewakili evolusi alami – tetapi yang menuntut kelas baru dari teknik wafer, berbeda dari substrat perangkat daya tradisional.