并非所有的半导体创新都发生在前沿

9月8日,应用材料公司将beplay手机官网app举办第三届硕士班年度活动,重点关注公司的两个关键增长领域:ICAP、异构设计和高级包装。在本博客中,我将通过解释Applied成立该业务集团的原因来预览ICAPS部分,我将给出两个需要创新以推动电力、性能beplay体育app手机客户端、面积、成本和上市时间(PPACt)改进的例子)ICAPS设备的性能。

2019年,应用成立镀冰砖,一个水平业务单位,利用所有应用的技术,将焦点带到具有独特技术要求的特定垂直市场。镀涂代表一世ot,C沟通,一种自动动机,P.奥威尔和S.assors。随着我们使用的产品和我们周围的世界,每年都会变得更聪明,他们需要更多的硅含量,其中大部分不是前沿逻辑和内存。我们在农场,工厂,办公室和家庭中看到IoT设备的快速增长。它们填充了嵌入式逻辑和大量的IDAPS内容,例如RF通信硅,功率设备,CMOS图像传感器,MEMS设备和模数转换器。这些设备中的许多仍然基于150mm和200mm的晶片内置,并且平面逻辑设备(如28nm SoC)的平面逻辑器件非常能为各种嵌入式计算工作负载提供。该行业仍然谈论“拖尾节点”和“遗产节点”,但这些术语错过了在冰淇淋市场发生的创新的文艺复兴。

随着世界变得越来越数字化,ICAPS设备扮演着越来越重要的角色。如果说高级逻辑和内存就像计算系统的大脑,那么ICAPS设备就像是眼睛、耳朵、鼻子和皮肤,每一个都是数字世界中生命所必需的。

最重要的是,ICAPS市场需要材料工程,以便我们每年都能拥有更好、更强大的数字设备。让我们探讨影响智能手机和汽车设计未来的两个用例。

CMOS图像传感器需要材料工程来继续缩放

CMOS图像传感器(CIS)阵列在当今的智能手机和智能汽车中启用多个摄像头。在节点之间制造45nm和90nm,它们被排列成数百万个单独的光敏像素,三个一组,分别为蓝色、绿色和红色。如今,每个像素的宽度略低于1um,深度范围为6-10um,并且每个像素都与其相邻像素隔离(见图1)。

图1:在CIS阵列中,每个像素收集通过滤色器的光线。如果光线撞击当前与像素中的一个硅原子相结合的电子,则释放电子并使其向将其注册为光信号的像素的底部。

实现更高CMOS图像传感器分辨率的常规方法是使用平面缩放过程,该过程减小特征尺寸并允许将更多像素压缩到给定区域中。这种制造方法的一个主要障碍是保持足够高的动态范围。这是指能够同时捕获非常弱的光线和明亮的光线,这变得更加困难,因为较小的像素容易饱和,从而导致图像伪影。

为了通过接下来的几个过程节点启用持续的2D像素缩放,智能手机摄像机设计人员将需要在材料工程中创新,以实现新的隔离和钝化技术。例如,随着更多像素共享相同的芯片区域,它们越来越多地受串扰,可以导致像素噪声和图像质量差。像素之间的深度隔离沟槽需要单独的单个信号;然而,随着平面像素缩放的进展,这些隔离沟槽变得更高,更薄,产生极高的纵横比。今天这些比例在40:1的范围内,但很快就可达到60:1甚至100:1。

在即将到来的ICAPS主课程中,Applied将介绍提高隔离沟纵横比、改善信噪比和实现持续像素缩放的创新解决方案。

碳化硅:能够转变为更大的晶圆所需的创新

正如我的同事卢夫·沃恩·埃德蒙兹最近写道,汽车电气化正在扰乱全球运输业。这也极大地改变了汽车芯片的数量和种类。今天的电动汽车(EV)所需的半导体含量(按美元计)已经是内燃机汽车的近两倍。到2030年,我们可能会看到,基于对用于支持不同级别的高级驾驶辅助系统(ADA)的芯片的需求,这一数字将再翻一番。

在设备方面,碳化硅(SiC) mosfet有望在从电动汽车电源分配器和调节器到为电动汽车提供动力的高压牵引逆变器模块等各个领域发挥越来越重要的作用。由于其快速的开关速度以及高电压和电流处理能力,sic mosfts可以使用更小更轻的电机驱动系统,这有助于进一步提高电动汽车的续航里程。

为了满足对碳化硅功率器件日益增长的需求,芯片制造商希望加快从150毫米晶圆到200毫米晶圆的过渡,使每个晶圆的芯片产量几乎翻一番。SiC晶圆表面质量和电子迁移率是材料工程的两大挑战。与硅相比,碳化硅本质上更坚硬,自然缺陷可导致器件材料晶格结构的破坏,从而降低电性能、功率效率、可靠性和成品率。SiC晶片作为基底,在其上使用外延生长额外的SiC层。表面质量至关重要,因为晶圆表面的任何缺陷都会通过上层传播,从而影响器件(见图2)。在如此坚硬的材料上创造近乎完美的表面是一个关键的挑战,但Applied正在开发先进的材料工程解决方案,以优化用于生产的原SiC晶片。

图2:在SiC器件中,源于衬底的晶体缺陷降低了电子迁移率。

此外,将SiC材料转变为功能性功率器件还需要注入离子,使电流能够按照设计者的意愿流动。SiC材料的硬度和晶格完整性的需要也对硅片中使用的方法提出了挑战:离子注入和扩散。新的解决方案将在硕士班。

正如这两个用例所示,IDAPS市场都是关于材料工程的新创新。随着所有节点和晶片尺寸的数量多数,应用是一个独特的地位,以帮助捷克客户在其市场中加速创新。应用计划通过将单位流程领导与共同优化和集成解决方案组合来实现其客户。

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