ဆီလီကွန်မှ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အထိ- အပူစီးကူးမှုမြင့်မားသောပစ္စည်းများသည် ချစ်ပ်ထုပ်ပိုးမှုကို မည်သို့ပြန်လည်အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုနေသနည်း။

ဆီလီကွန်သည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနည်းပညာ၏ အုတ်မြစ်ချပေးသည့် အုတ်မြစ်ချပေးသည့် အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်မှာ ကြာမြင့်ပြီဖြစ်သည်။ သို့သော် ထရန်စစ္စတာသိပ်သည်းဆများ တိုးလာပြီး ခေတ်မီပရိုဆက်ဆာများနှင့် ပါဝါမော်ဂျူးများသည် မြင့်မားသော ပါဝါသိပ်သည်းဆများကို ထုတ်လုပ်လာသည်နှင့်အမျှ ဆီလီကွန်အခြေခံပစ္စည်းများသည် အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာတည်ငြိမ်မှုတို့တွင် အခြေခံကန့်သတ်ချက်များနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်(SiC) သည် bandgap ကျယ်သော semiconductor တစ်မျိုးဖြစ်ပြီး အပူချိန်မြင့်မားသော လည်ပတ်မှုအောက်တွင် တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် သိသိသာသာ မြင့်မားသော အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တောင့်တင်းမှုကို ပေးစွမ်းသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် ဆီလီကွန်မှ SiC သို့ ကူးပြောင်းခြင်းသည် ချစ်ပ်ထုပ်ပိုးမှုကို မည်သို့ပြန်လည်ပုံဖော်နေပြီး ဒီဇိုင်းအတွေးအခေါ်အသစ်များနှင့် စနစ်အဆင့် စွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှုများကို မည်သို့မောင်းနှင်နေသည်ကို လေ့လာသည်။

၁။ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း- အပူပျံ့နှံ့မှု အတားအဆီးကို ဖြေရှင်းခြင်း

ချစ်ပ်ထုပ်ပိုးမှုတွင် အဓိကစိန်ခေါ်မှုတစ်ခုမှာ အပူကို လျင်မြန်စွာဖယ်ရှားခြင်းဖြစ်သည်။ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်ပရိုဆက်ဆာများနှင့် ပါဝါစက်ပစ္စည်းများသည် ကျစ်လစ်သောနေရာတွင် ဝပ်ရာပေါင်းများစွာမှ ထောင်ပေါင်းများစွာအထိ ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ ထိရောက်သော အပူပျံ့နှံ့မှုမရှိပါက ပြဿနာများစွာပေါ်ပေါက်လာသည်-

• စက်ပစ္စည်းသက်တမ်းကို လျော့ကျစေသည့် မြင့်မားသော ချိတ်ဆက်မှုအပူချိန်များ

• လျှပ်စစ်ဝိသေသလက္ခဏာများ ရွေ့လျားမှုကြောင့် စွမ်းဆောင်ရည်တည်ငြိမ်မှုကို ထိခိုက်စေသည်

• စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဖိစီးမှုများ စုပုံလာခြင်းကြောင့် အထုပ်ကွဲခြင်း သို့မဟုတ် ပျက်စီးခြင်းသို့ ဦးတည်စေသည်

ဆီလီကွန်တွင် အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း 150 W/m·K ခန့်ရှိပြီး SiC မှာ ပုံဆောင်ခဲ ဦးတည်ချက်နှင့် ပစ္စည်းအရည်အသွေးပေါ် မူတည်၍ 370–490 W/m·K အထိ ရောက်ရှိနိုင်သည်။ ဤသိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်သည် SiC ကို အခြေခံသော ထုပ်ပိုးမှုကို လုပ်ဆောင်နိုင်စေသည်-

• အပူကို ပိုမိုမြန်ဆန်စွာနှင့် တစ်ပြေးညီ စီးဆင်းစေခြင်း

• အနိမ့်ဆုံး အမြင့်ဆုံး ဆက်သွယ်မှု အပူချိန်များ

• ကြီးမားသော ပြင်ပအအေးပေးစနစ်များအပေါ် မှီခိုမှုကို လျှော့ချပါ

၂။ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှု- ပက်ကေ့ချ် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုအတွက် လျှို့ဝှက်သော့ချက်

အပူချိန်ထည့်သွင်းစဉ်းစားမှုများအပြင် ချစ်ပ်ထုပ်ပိုးမှုများသည် အပူလည်ပတ်မှု၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဖိစီးမှုနှင့် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာဝန်များကို ခံနိုင်ရည်ရှိရမည်။ SiC သည် ဆီလီကွန်ထက် အားသာချက်များစွာကို ပေးစွမ်းသည်-

• Higher Young's modulus: SiC သည် ဆီလီကွန်ထက် ၂-၃ ဆ ပိုမိုမာကျောပြီး ကွေးညွှတ်ခြင်းနှင့် ကောက်ကွေးခြင်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။

• အပူချိန်ချဲ့ထွင်မှုကိန်း (CTE) နိမ့်ခြင်း- ထုပ်ပိုးပစ္စည်းများနှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်ခြင်း

• သာလွန်ကောင်းမွန်သော ဓာတုဗေဒနှင့် အပူတည်ငြိမ်မှု- စိုထိုင်းဆမြင့်မားသော၊ အပူချိန်မြင့်မားသော သို့မဟုတ် ချေးတက်နိုင်သော ပတ်ဝန်းကျင်များတွင် တည်တံ့ခိုင်မြဲမှုကို ထိန်းသိမ်းထားသည်

ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် အထူးသဖြင့် ပါဝါမြင့် သို့မဟုတ် သိပ်သည်းဆမြင့်ထုပ်ပိုးမှုအသုံးချမှုများတွင် ပိုမိုမြင့်မားသော ရေရှည်ယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် အထွက်နှုန်းကို တိုက်ရိုက်ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

၃။ ထုပ်ပိုးမှုဒီဇိုင်းအတွေးအခေါ်တွင် ပြောင်းလဲမှု

ရိုးရာဆီလီကွန်အခြေခံထုပ်ပိုးမှုသည် အပူစုပ်ကိရိယာများ၊ အအေးပြားများ သို့မဟုတ် တက်ကြွသောအအေးပေးစနစ်ကဲ့သို့သော ပြင်ပအပူစီမံခန့်ခွဲမှုအပေါ် များစွာမှီခိုနေရပြီး “passive thermal management” မော်ဒယ်ကို ဖန်တီးပေးသည်။ SiC ကို လက်ခံကျင့်သုံးခြင်းသည် ဤချဉ်းကပ်မှုကို အခြေခံအားဖြင့် ပြောင်းလဲစေသည်-

• ထည့်သွင်းထားသော အပူစီမံခန့်ခွဲမှု- အထုပ်ကိုယ်တိုင်က မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော အပူလမ်းကြောင်းတစ်ခု ဖြစ်လာသည်

• ပါဝါသိပ်သည်းဆမြင့်မားမှုအတွက် ပံ့ပိုးမှု- ချစ်ပ်များကို အပူချိန်ကန့်သတ်ချက်များထက် မကျော်လွန်ဘဲ ပိုမိုနီးကပ်စွာ ထားရှိနိုင်သည် သို့မဟုတ် အထပ်လိုက်ထားနိုင်သည်။

• စနစ်ပေါင်းစပ်မှု ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု ပိုမိုမြင့်မားလာခြင်း- အပူချိန်စွမ်းဆောင်ရည်ကို မထိခိုက်စေဘဲ Multi-chip နှင့် heterogeneous ပေါင်းစပ်မှုကို လုပ်ဆောင်နိုင်ခြင်း

အနှစ်ချုပ်အားဖြင့် SiC သည် “ပိုမိုကောင်းမွန်သောပစ္စည်း” တစ်ခုမျှသာမဟုတ်ပါ - ၎င်းသည် အင်ဂျင်နီယာများအား ချစ်ပ်အပြင်အဆင်၊ အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်မှုများနှင့် ပက်ကေ့ဂျ်ဗိသုကာလက်ရာများကို ပြန်လည်စဉ်းစားနိုင်စေပါသည်။

၄။ ကွဲပြားသော ပေါင်းစည်းမှုအတွက် သက်ရောက်မှုများ

ခေတ်မီ semiconductor စနစ်များသည် logic၊ power၊ RF နှင့် photonic devices များကိုပင် တစ်ခုတည်းသော package တွင် ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းလာကြသည်။ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုစီတွင် ထူးခြားသော thermal နှင့် mechanical လိုအပ်ချက်များရှိသည်။ SiC-based substrates နှင့် interposers များသည် ဤမတူကွဲပြားမှုကို ပံ့ပိုးပေးသည့် စည်းလုံးညီညွတ်သော platform တစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးသည်-

• အပူစီးကူးမှုမြင့်မားခြင်း

• စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ မာကျောမှုသည် ရှုပ်ထွေးသော stacking နှင့် မြင့်မားသော density layout များအောက်တွင် package ၏ သမာဓိကို သေချာစေသည်

• wide-bandgap စက်ပစ္စည်းများနှင့် တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်မှုကြောင့် SiC သည် နောက်မျိုးဆက် ပါဝါနှင့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ကွန်ပျူတာအသုံးချမှုများအတွက် အထူးသင့်လျော်ပါသည်။

၅။ ထုတ်လုပ်မှုဆိုင်ရာ ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့်အချက်များ

SiC သည် သာလွန်ကောင်းမွန်သော ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို ပေးစွမ်းသော်လည်း၊ ၎င်း၏ မာကျောမှုနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှုတို့သည် ထူးခြားသော ထုတ်လုပ်မှုဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်-

• ဝေဖာပါးလွှာခြင်းနှင့် မျက်နှာပြင်ပြင်ဆင်ခြင်း- အက်ကွဲကြောင်းများနှင့် ကောက်ကွေးမှုများကို ရှောင်ရှားရန် တိကျစွာ ကြိတ်ခွဲခြင်းနှင့် ඔප දැමීම လိုအပ်သည်

• လမ်းကြောင်းဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် ပုံစံချခြင်း- ရှုထောင့်အချိုးအစားမြင့် လမ်းကြောင်းများသည် လေဆာအကူအညီဖြင့် သို့မဟုတ် အဆင့်မြင့် ခြောက်သွေ့စွာ ထွင်းထုနည်းပညာများ လိုအပ်လေ့ရှိသည်။

• သတ္တုဖြင့်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်မှုများ- ယုံကြည်စိတ်ချရသော ကပ်ငြိမှုနှင့် ခုခံမှုနည်းသော လျှပ်စစ်လမ်းကြောင်းများသည် အထူးပြု အတားအဆီးအလွှာများ လိုအပ်ပါသည်။

• စစ်ဆေးခြင်းနှင့် အထွက်နှုန်းထိန်းချုပ်မှု- ပစ္စည်းမာကျောမှုမြင့်မားခြင်းနှင့် ဝေဖာအရွယ်အစားကြီးခြင်းသည် အသေးအဖွဲချို့ယွင်းချက်များ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကိုပင် တိုးမြင့်စေပါသည်။

မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသောထုပ်ပိုးမှုတွင် SiC ၏ အကျိုးကျေးဇူးအပြည့်အဝကို သဘောပေါက်ရန်အတွက် ဤစိန်ခေါ်မှုများကို အောင်မြင်စွာဖြေရှင်းခြင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။

နိဂုံးချုပ်

ဆီလီကွန်မှ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်သို့ ကူးပြောင်းခြင်းသည် ပစ္စည်းအဆင့်မြှင့်တင်မှုထက်ပို၍ ကိုယ်စားပြုပြီး ချစ်ပ်ထုပ်ပိုးမှုပုံစံတစ်ခုလုံးကို ပြန်လည်ပုံဖော်ပေးသည်။ သာလွန်ကောင်းမွန်သော အပူနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို အောက်ခံ သို့မဟုတ် ကြားခံထဲသို့ တိုက်ရိုက်ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် SiC သည် ပိုမိုမြင့်မားသော ပါဝါသိပ်သည်းဆများ၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော ယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် စနစ်အဆင့်ဒီဇိုင်းတွင် ပိုမိုပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှုကို ဖြစ်စေသည်။

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာများသည် စွမ်းဆောင်ရည်၏ ကန့်သတ်ချက်များကို ဆက်လက်တွန်းအားပေးလာသည်နှင့်အမျှ SiC-အခြေခံပစ္စည်းများသည် ရွေးချယ်နိုင်သော မြှင့်တင်မှုများသာမက နောက်မျိုးဆက်ထုပ်ပိုးမှုနည်းပညာများ၏ အဓိကအထောက်အကူပြုပစ္စည်းများလည်း ဖြစ်ပါသည်။