Der Bereich der Elektronik hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte erlebt, insbesondere in der integrierten Schaltungstechnologie. Mit der Einführung der 5G/6G-Mobiltechnologie werden Halbleitergeräte kleiner, leichter und leistungsstärker. Ein entscheidender Aspekt dieses Fortschritts ist die Verpackung, die eine wichtige Rolle beim Schutz von Chips, der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und der Einhaltung von Standardvorgaben spielt.
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in den IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology wurden die neuesten Trends in der Halbleiterverpackung untersucht. Von der 2D-IC-Integration bis zum 3D-IC-Stacking wurden verschiedene Integrationsansätze angenommen, um den Anforderungen moderner elektronischer Produkte gerecht zu werden.
Eine bemerkenswerte Entwicklung ist das Chiplet-Design und die heterogene Integrationsverpackung. Dieser innovative Ansatz beinhaltet die Aufteilung des System-on-Chip (SoC) in kleinere Chipsets, die mit fortschrittlicher Verpackungstechnologie integriert werden. Dies ermöglicht eine verbesserte Flexibilität und Leistung bei der Erstellung kohärenter Systeme oder Teilsysteme.
Inmitten dieser Fortschritte gibt es mehrere Herausforderungen, die bewältigt werden müssen. Bei 3D-Stacking stellt der Ertrag eine bedeutende Herausforderung dar, da der Ausfall eines einzelnen Chips während der Herstellung das gesamte Modul unbrauchbar machen kann. Darüber hinaus sind strenge Bedingungen für Verbindungsmethoden in der 3D-IC-Integration erforderlich, und das effektive thermische Management wird aufgrund der hohen Verpackungsdichte komplexer.
Um den Anforderungen hochleistungsfähiger elektronischer Geräte gerecht zu werden, haben Forscher neuartige Epoxidverbundstoffe für die Halbleiterverpackung untersucht. Die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Epoxidverbundstoffen war ein Schwerpunkt, und Experimente mit geringen Mengen von Silbernanodrähten haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Durch die Optimierung der Wärmeleitfähigkeit, ohne die Verarbeitbarkeit und andere Faktoren zu beeinträchtigen, haben diese Verbundstoffe das Potenzial, in elektronischen Geräten mit hoher Leistungsdichte verwendet zu werden.
Darüber hinaus haben Metallmatrixverbundstoffe (MMCs), die aus einem Matrixmetall mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Verstärkungsphasen wie SiC/Al-Verbundstoffen bestehen, ein signifikantes Potenzial für die Kühlung von Chips gezeigt. Diese Materialien besitzen außergewöhnliche Eigenschaften und können mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden, was sie äußerst vielversprechend für die Entwicklung effizienter Mikroskalenkühlmechanismen macht.
Zusammenfassend entwickelt sich das Feld der Halbleiterverpackung rasch weiter und revolutioniert die Welt der Elektronik. Die Integrationsansätze, die Fortschritte bei Materialien und die innovativen Lösungen, die erforscht werden, werden die Zukunft elektronischer Geräte prägen und kleinere Größen, verbesserte Leistung und reduzierte Kosten ermöglichen.
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