ସିଲିକନ୍ ରୁ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍: ଉଚ୍ଚ-ତାପଜ-ପରିଚାଳନା ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ କିପରି ଚିପ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂକୁ ପୁନଃପରିଭାଷିତ କରୁଛି

ସିଲିକନ୍ ଦୀର୍ଘଦିନ ଧରି ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ମୂଳଦୁଆ ହୋଇଆସିଛି। ତଥାପି, ଟ୍ରାଞ୍ଜିଷ୍ଟର ଘନତା ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ ଏବଂ ଆଧୁନିକ ପ୍ରୋସେସର ଏବଂ ପାୱାର ମଡ୍ୟୁଲ୍ସ ଅଧିକ ଶକ୍ତି ଘନତା ସୃଷ୍ଟି କରୁଥିବାରୁ, ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ତାପଜ ପରିଚାଳନା ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସ୍ଥିରତାରେ ମୌଳିକ ସୀମାବଦ୍ଧତାର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଏ।

ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍(SiC), ଏକ ବିସ୍ତୃତ-ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର, ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ କାର୍ଯ୍ୟରେ ସ୍ଥିରତା ବଜାୟ ରଖି ଯଥେଷ୍ଟ ଅଧିକ ତାପଜ ପରିବାହିତା ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ କଠୋରତା ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହି ପ୍ରବନ୍ଧଟି ଅନୁସନ୍ଧାନ କରେ ଯେ ସିଲିକନ୍ ରୁ SiC କୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ କିପରି ଚିପ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂକୁ ପୁନଃଆକୃତି ଦେଉଛି, ନୂତନ ଡିଜାଇନ୍ ଦର୍ଶନ ଏବଂ ସିଷ୍ଟମ୍-ସ୍ତରୀୟ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତିକୁ ପ୍ରେରଣା ଦେଉଛି।

୧. ତାପଜ ପରିବାହିତା: ତାପ ଅପଚୟ ବାଧାକୁ ସମ୍ବୋଧିତ କରିବା

ଚିପ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂରେ ଏକ ମୁଖ୍ୟ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ହେଉଛି ଦ୍ରୁତ ଗରମ ଅପସାରଣ। ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ ପ୍ରୋସେସର୍ ଏବଂ ପାୱାର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ଏକ କମ୍ପାକ୍ଟ ଅଞ୍ଚଳରେ ଶହ ଶହ ରୁ ହଜାର ହଜାର ୱାଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିପାରିବେ। ଦକ୍ଷ ତାପ ଅପଚୟ ବିନା, ଅନେକ ସମସ୍ୟା ଉପୁଜେ:

• ଉଚ୍ଚ ଜଙ୍କସନ ତାପମାତ୍ରା ଯାହା ଡିଭାଇସର ଜୀବନକାଳ ହ୍ରାସ କରେ

• ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଗୁଣରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ, କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସ୍ଥିରତାକୁ ବିପଦରେ ପକାଇଥାଏ

• ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଚାପ ଜମା ​​ହେବା, ଯାହା ପ୍ୟାକେଜ୍ ଫାଟିବା କିମ୍ବା ବିଫଳତା ଆଡ଼କୁ ନେଇଥାଏ।

ସିଲିକନର ତାପଜ ପରିବାହୀତା ପ୍ରାୟ 150 W/m·K ଅଟେ, ଯେତେବେଳେ SiC 370–490 W/m·K ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ, ଏହା ସ୍ଫଟିକ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ ଏବଂ ସାମଗ୍ରୀର ଗୁଣବତ୍ତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ। ଏହି ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପାର୍ଥକ୍ୟ SiC-ଆଧାରିତ ପ୍ୟାକେଜିଂକୁ ସକ୍ଷମ କରିଥାଏ:

• ଅଧିକ ଦ୍ରୁତ ଏବଂ ସମାନ ଭାବରେ ତାପ ପରିଚାଳନା କରେ

• ନିମ୍ନ ଶିଖର ଜଙ୍କସନ ତାପମାତ୍ରା

• ବଡ଼ ବାହ୍ୟ କୁଲିଂ ସମାଧାନ ଉପରେ ନିର୍ଭରତା ହ୍ରାସ କରନ୍ତୁ

୨. ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସ୍ଥିରତା: ପ୍ୟାକେଜ୍ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାର ଲୁକ୍କାୟିତ ଚାବି

ତାପଜ ବିଚାର ବ୍ୟତୀତ, ଚିପ୍ ପ୍ୟାକେଜଗୁଡ଼ିକୁ ତାପଜ ସାଇକେଲିଂ, ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଚାପ ଏବଂ ଗଠନମୂଳକ ଭାର ସହ୍ୟ କରିବାକୁ ପଡିବ। ସିଲିକନ୍ ତୁଳନାରେ SiC ଅନେକ ସୁବିଧା ପ୍ରଦାନ କରେ:

• ହାୟର ୟଙ୍ଗର ମଡ୍ୟୁଲସ୍: SiC ସିଲିକନ୍ ଅପେକ୍ଷା 2-3 ଗୁଣ କଠିନ, ବଙ୍କା ଏବଂ ୱାର୍ପେଜ୍ ପ୍ରତିରୋଧ କରେ।

• ତାପଜ ପ୍ରସାରଣର ନିମ୍ନ ଗୁଣାଙ୍କ (CTE): ପ୍ୟାକେଜିଂ ସାମଗ୍ରୀ ସହିତ ଭଲ ମେଳ ଖାଇବା ଦ୍ଵାରା ତାପଜ ଚାପ ହ୍ରାସ ପାଏ।

• ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ରାସାୟନିକ ଏବଂ ତାପଜ ସ୍ଥିରତା: ଆର୍ଦ୍ର, ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ, କିମ୍ବା କ୍ଷୟକାରୀ ପରିବେଶରେ ଅଖଣ୍ଡତା ବଜାୟ ରଖେ।

ଏହି ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ସିଧାସଳଖ ଭାବରେ ଉଚ୍ଚ ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତା ଏବଂ ଅମଳରେ ଅବଦାନ ରଖେ, ବିଶେଷକରି ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତି କିମ୍ବା ଉଚ୍ଚ-ଘନତା ପ୍ୟାକେଜିଂ ପ୍ରୟୋଗରେ।

3. ପ୍ୟାକେଜିଂ ଡିଜାଇନ୍ ଦର୍ଶନରେ ଏକ ପରିବର୍ତ୍ତନ

ପାରମ୍ପରିକ ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ପ୍ୟାକେଜିଂ ବାହ୍ୟ ତାପ ପରିଚାଳନା ଉପରେ ବହୁତ ନିର୍ଭର କରେ, ଯେପରିକି ହିଟ୍ସିଙ୍କ୍, କୋଲ୍ଡ ପ୍ଲେଟ୍, କିମ୍ବା ସକ୍ରିୟ କୁଲିଂ, ଏକ "ପ୍ୟାସିଭ୍ ଥର୍ମାଲ୍ ମ୍ୟାନେଜମେଣ୍ଟ" ମଡେଲ୍ ଗଠନ କରେ। SiC ଗ୍ରହଣ ଏହି ପଦ୍ଧତିକୁ ମୌଳିକ ଭାବରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରେ:

• ଏମ୍ବେଡେଡ୍ ଥର୍ମାଲ୍ ପରିଚାଳନା: ପ୍ୟାକେଜ୍ ନିଜେ ଏକ ଉଚ୍ଚ-ଦକ୍ଷତା ଥର୍ମାଲ୍ ପଥ ହୋଇଯାଏ।

• ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଘନତା ପାଇଁ ସମର୍ଥନ: ଚିପ୍ସଗୁଡ଼ିକୁ ତାପଜ ସୀମା ଅତିକ୍ରମ ନକରି ପାଖାପାଖି ରଖାଯାଇପାରିବ କିମ୍ବା ଷ୍ଟାକ୍ କରାଯାଇପାରିବ।

• ଅଧିକ ସିଷ୍ଟମ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ ନମନୀୟତା: ଥର୍ମାଲ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସହମତ ନକରି ମଲ୍ଟି-ଚିପ୍ ଏବଂ ହେଟୋଜେରୋନେଜସ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ ସମ୍ଭବ ହୋଇଯାଏ।

ମୂଳତଃ, SiC କେବଳ ଏକ "ଉତ୍ତମ ସାମଗ୍ରୀ" ନୁହେଁ - ଏହା ଇଞ୍ଜିନିୟରମାନଙ୍କୁ ଚିପ୍ ଲେଆଉଟ୍, ଇଣ୍ଟରକନେକ୍ଟ ଏବଂ ପ୍ୟାକେଜ୍ ଆର୍କିଟେକ୍ଚରକୁ ପୁନଃବିଚାର କରିବାକୁ ସକ୍ଷମ କରିଥାଏ।

4. ବିଷମ ସମନ୍ୱୟ ପାଇଁ ନିର୍ଣ୍ଣୟ

ଆଧୁନିକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପ୍ରଣାଳୀଗୁଡ଼ିକ ଏକକ ପ୍ୟାକେଜ୍ ମଧ୍ୟରେ ଲଜିକ୍, ଶକ୍ତି, RF, ଏବଂ ଏପରିକି ଫଟୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକୁ କ୍ରମଶଃ ଏକୀକୃତ କରୁଛନ୍ତି। ପ୍ରତ୍ୟେକ ଉପାଦାନର ପୃଥକ ତାପଜ ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଆବଶ୍ୟକତା ରହିଛି। SiC-ଆଧାରିତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ ଇଣ୍ଟରପୋଜର୍ ଏକ ଏକୀକୃତ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ପ୍ରଦାନ କରନ୍ତି ଯାହା ଏହି ବିବିଧତାକୁ ସମର୍ଥନ କରେ:

• ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା ଅନେକ ଉପକରଣ ମଧ୍ୟରେ ସମାନ ତାପ ବଣ୍ଟନକୁ ସକ୍ଷମ କରେ

• ଜଟିଳ ଷ୍ଟାକିଂ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଘନତା ଲେଆଉଟ୍ ଅଧୀନରେ ଯାନ୍ତ୍ରିକ କଠୋରତା ପ୍ୟାକେଜ୍ ଅଖଣ୍ଡତାକୁ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରେ।

• ୱାଇଡ-ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତତା SiC କୁ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଶକ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-କାରଣ କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ ଆପ୍ଲିକେସନ୍ ପାଇଁ ବିଶେଷ ଭାବରେ ଉପଯୁକ୍ତ କରିଥାଏ।

5. ଉତ୍ପାଦନ ବିଚାର

ଯଦିଓ SiC ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ସାମଗ୍ରୀ ଗୁଣ ପ୍ରଦାନ କରେ, ଏହାର କଠୋରତା ଏବଂ ରାସାୟନିକ ସ୍ଥିରତା ଅନନ୍ୟ ଉତ୍ପାଦନ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଆଣିଥାଏ:

• ୱେଫର ପତଳା କରିବା ଏବଂ ପୃଷ୍ଠ ପ୍ରସ୍ତୁତି: ଫାଟ ଏବଂ ୱାରପେଜ୍ ଏଡାଇବା ପାଇଁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ଗ୍ରାଇଣ୍ଡିଂ ଏବଂ ପଲିସ୍ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ।

• ଗଠନ ଏବଂ ପ୍ୟାଟର୍ନିଂ ମାଧ୍ୟମରେ: ଉଚ୍ଚ-ପାର୍ଶ୍ଵ-ଅନୁପାତ ମାଧ୍ୟମରେ ପ୍ରାୟତଃ ଲେଜର-ସହାୟତାପ୍ରାପ୍ତ କିମ୍ବା ଉନ୍ନତ ଶୁଷ୍କ ଏଚ୍ିଙ୍ଗ୍ କୌଶଳ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ।

• ଧାତୁକରଣ ଏବଂ ପରସ୍ପର ସଂଯୋଗ: ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟ ଆବଦ୍ଧତା ଏବଂ କମ୍-ପ୍ରତିରୋଧୀ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପଥ ପାଇଁ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ସ୍ତର ଆବଶ୍ୟକ।

• ଯାଞ୍ଚ ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ: ଉଚ୍ଚ ସାମଗ୍ରୀ କଠୋରତା ଏବଂ ବଡ଼ ୱାଫର ଆକାର ମଧ୍ୟ ଛୋଟ ତ୍ରୁଟିର ପ୍ରଭାବକୁ ବୃଦ୍ଧି କରେ।

ଉଚ୍ଚ-କାରଣ ପ୍ୟାକେଜିଂରେ SiCର ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଲାଭ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଏହି ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକୁ ସଫଳତାର ସହ ମୁକାବିଲା କରିବା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।

ଉପସଂହାର

ସିଲିକନ୍‌ରୁ ସିଲିକନ୍‌ କାର୍ବାଇଡ୍‌କୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ କେବଳ ଏକ ସାମଗ୍ରୀ ଅପଗ୍ରେଡ୍‌ ନୁହେଁ - ଏହା ସମଗ୍ର ଚିପ୍‌ ପ୍ୟାକେଜିଂ ପାରଦର୍ଶିତାକୁ ପୁନଃଆକୃତି ଦିଏ। ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ କିମ୍ବା ଇଣ୍ଟରପୋଜର୍‌ରେ ସିଧାସଳଖ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ତାପଜ ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଏକୀକୃତ କରି, SiC ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଘନତା, ଉନ୍ନତ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତା ଏବଂ ସିଷ୍ଟମ୍‌-ସ୍ତରୀୟ ଡିଜାଇନ୍‌ରେ ଅଧିକ ନମନୀୟତାକୁ ସକ୍ଷମ କରିଥାଏ।

ଯେହେତୁ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାର ସୀମାକୁ ଆଗକୁ ବଢ଼ାଇ ଚାଲିଛନ୍ତି, SiC-ଆଧାରିତ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ କେବଳ ଇଚ୍ଛାଧୀନ ଉନ୍ନତି ନୁହେଁ - ସେମାନେ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ପ୍ୟାକେଜିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାର ପ୍ରମୁଖ ସମର୍ଥକ।