全球最薄硅功率半导体晶圆问世

  继宣布推出全球300mm氮化硅（GaN）电力半导体晶圆并在马来西亚居林建成全球最大的200mm碳化硅（SiC）电力半导体晶圆厂之后，英飞凌科技股份公司次在半导体制造技术领域取得新的里程碑。英飞凌在处理和加工最薄的硅发电晶圆方面取得了突破性进展，这种织物直径为300㎜，厚度为20m。头发丝的厚度，是目前最先进的40-60m织物厚度的一半。

  英飞凌科技创始人Jochen Hanebeck表示：“此次全球最薄的硅晶圆表演我们致力于通过推动半导体技术的发展，为客户创造非凡的价值。英飞凌在超薄晶圆技术方面的突破标志着我们在节能电力解决方案领域迈出了一步，并有助于我们充分的发挥全球低碳化和数字化趋势的潜力。凭借这项重要技术突破，英飞凌掌握了Si、SiC和GaN这种透明的半导体材料，巩固了我们在行业创新方面的领先优势。”

  此次英飞凌在处理和加工最薄硅发电晶圆方面的创新具有重大的现实意义和广阔的应用前景。这一创新将为多个领域带来显著的效益，大幅度提高电力转换解决方案的能效、电力密度和可靠性。

  在 AI 数据中心领域，随着人工智能技术的快速的提升，数据处理需求呈爆炸式增长，对能源的消耗也日益庞大。而此次创新成果能够有效满足 AI 数据中心对高效电力转换的迫切需求。在消费、电机控制和计算应用等领域，同样具有广泛的适用性。与基于传统硅晶圆的解决方案相比，晶圆厚度减半这一突破带来了巨大的优势。将基板电阻降低 50%，使得功率系统中的功率损耗减少 15%以上，这在某种程度上预示着在相同的电力供应下，可以在一定程度上完成更高效的能源利用，降低经营成本，同时也减少了对环境的影响。对于高端 AI 服务器应用来说，电流的增加必然会推动能源需求的上升。在这种情况下，将电压从 230V 降低到 1.8V 以下的处理器电压，对电源转换来说至关重要。这一创新技术能够精准地满足这一需求，确保高端 AI 服务器在高负荷运行下的稳定性和可靠性。

  超薄晶圆技术极大地促进了基于垂直 MOSFET 技术的垂直电源传输设计。这种先进的设计实现了与 AI 芯片处理器的高度紧密连接，为数据的快速传输和处理提供了坚实的保障。在减少功率损耗的同时，提高了整体效率，使得 AI 数据中心能够以更高的性能运行，处理更庞大的数据量。与此同时，更薄的晶圆具有独特的优势。它能适应轻薄短小的封装方式，使得芯片的体积和重量大幅减小。这不仅为电子设备的小型化、轻量化发展提供了有力支持，也为未来电子科技类产品的设计和创新开辟了新的道路。在消费电子领域，轻薄便携的设备成为消费者的首选，更薄的晶圆使得手机、平板电脑等设备更加小巧精致，同时性能却丝毫不减。在电机控制领域，小型化的电机控制管理系统能够更好地适应任何复杂的应用场景，提高能源利用效率。在计算应用领域，轻薄的芯片可以为笔记本电脑、服务器等设备带来更高的性能和更低的能耗，使用户得到满足对高效计算的需求。

  英飞凌科技电源与传感系统事业部总裁Adam White说道：“新型超薄晶圆技术推动了我们以最节能的方式为从电网到核心的不一样的AI服务器配置提供了动力的雄心。AI数据中心的能源需求急剧上升，能效急剧增长。这给英飞凌带来了加快速度进行发展的机遇。基于中双增长的需求，预计我们的AI业务收入在未来两年内将达到10亿欧元。”

  由于将芯片固定在晶圆上的金属叠层厚度大于20m，因此为客服将晶圆厚度降低至20m的技术，英飞凌的工程师们必须建立一种创新且独特的晶圆研磨方法。另外，与技术和生产相关的挑战，如晶圆翘曲度和晶圆分离，对保证晶圆稳定性和同期性的晶圆装配工艺也有重大影响。20m薄晶圆工艺以英飞凌现有的制造技术为基础，确保新技术能够无缝集成到现有的大批量硅生产线中，而不可能会产生额外的制造复杂性，来保证尽可能获得较高的产量和供应安全性。

  该技术已获得认可，并被认可英飞凌的集成智能动力级（DC-DC转化器）中，并且已交付给了众多客户。同时，该技术还拥有与20 m晶圆技术相关的强大功能专利组合，体现了英飞凌在半导体制造领域的领先创新优势。随着目前超薄晶圆技术的发展，英飞凌预测在未来三到四年内，现有的传统晶圆技术将被用于低压功率转换器的替代技术所取代。这项突破进一步巩固了英飞凌在市场上的地位。英飞凌目前拥有全面的产品和技术组合，覆盖了基于Si、SiC和GaN的器件，而这一些器件是推动低碳化和数字化的关键因素。

  11月中旬，英飞凌将在2024 慕尼黑国际电子元器件博览会上公开展示超薄硅晶圆。

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