သတင်း - AI ခေတ်၏ အရေးကြီးသော အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုပစ္စည်းများတွင် မဟာဗျူဟာမြောက် ဖြန့်ကျက်မှုနှင့် နယ်ပယ်သစ်အတွက် TSMC သည် ၁၂ လက်မ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကို ထည့်သွင်းထားသည်

အကြောင်းအရာစာရင်း

၁။ နည်းပညာပြောင်းလဲမှု- ဆီလီကွန်ကာဗိုက်၏ တိုးတက်မှုနှင့် ၎င်း၏စိန်ခေါ်မှုများ

၂။ TSMC ၏ မဟာဗျူဟာမြောက် အပြောင်းအလဲ- GaN မှ ထွက်ခွာပြီး SiC ကို လောင်းကြေးထပ်ခြင်း

၃။ ပစ္စည်းယှဉ်ပြိုင်မှု- SiC ၏ အစားထိုး၍မရသော ဂုဏ်သတ္တိများ

၄။ အသုံးချမှု အခြေအနေများ- AI ချစ်ပ်များနှင့် နောက်မျိုးဆက် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှု တော်လှန်ရေး

၅။ အနာဂတ်စိန်ခေါ်မှုများ- နည်းပညာဆိုင်ရာ အတားအဆီးများနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်း ယှဉ်ပြိုင်မှု

TechNews ၏ အဆိုအရ ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ semiconductor လုပ်ငန်းသည် artificial intelligence (AI) နှင့် high-performance computing (HPC) တို့ဖြင့် မောင်းနှင်သော ခေတ်သို့ ဝင်ရောက်လာပြီဖြစ်ပြီး၊ အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် ချစ်ပ်ဒီဇိုင်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်တိုးတက်မှုများအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသော အဓိက ပိတ်ဆို့မှုတစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့သည်။ 3D stacking နှင့် 2.5D ပေါင်းစပ်မှုကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်ထုပ်ပိုးမှုဗိသုကာလက်ရာများသည် ချစ်ပ်သိပ်သည်းဆနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုကို ဆက်လက်တိုးမြှင့်လာသည်နှင့်အမျှ၊ ရိုးရာကြွေအလွှာများသည် အပူစီးဆင်းမှုလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်တော့မည်မဟုတ်ပါ။ ကမ္ဘာ့ဦးဆောင် wafer foundry ဖြစ်သော TSMC သည် ဤစိန်ခေါ်မှုကို ရဲရင့်သောပစ္စည်းပြောင်းလဲမှုဖြင့် တုံ့ပြန်နေသည်- gallium nitride (GaN) လုပ်ငန်းမှ တဖြည်းဖြည်းထွက်ခွာနေစဉ် 12-inch single-crystal silicon carbide (SiC) အလွှာများကို အပြည့်အဝလက်ခံကျင့်သုံးနေသည်။ ဤလှုပ်ရှားမှုသည် TSMC ၏ ပစ္စည်းဗျူဟာကို ပြန်လည်ချိန်ညှိခြင်းကို ညွှန်ပြရုံသာမက “supporting technology” မှ “core competitive advantage” သို့ အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှု မည်သို့ပြောင်းလဲသွားသည်ကို မီးမောင်းထိုးပြသည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်- ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများထက် ကျော်လွန်၍

၎င်း၏ ကျယ်ပြန့်သော bandgap semiconductor ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် ကျော်ကြားသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကို လျှပ်စစ်ယာဉ်အင်ဗာတာများ၊ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး မော်တာထိန်းချုပ်မှုများနှင့် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်အခြေခံအဆောက်အအုံကဲ့သို့သော မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ရိုးရာအစဉ်အလာအရ အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ သို့သော် SiC ၏ အလားအလာသည် ဤထက် များစွာကျော်လွန်ပါသည်။ အလူမီနီယမ်အောက်ဆိုဒ် (Al₂O₃) သို့မဟုတ် နီလာကဲ့သို့သော ရိုးရာကြွေအောက်ခံများထက် များစွာသာလွန်သော 500 W/mK ခန့်ရှိသော ထူးခြားသော အပူစီးကူးမှုဖြင့် SiC သည် ယခုအခါ မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆအသုံးချမှုများ၏ တိုးပွားလာသော အပူစိန်ခေါ်မှုများကို ဖြေရှင်းရန် အသင့်ဖြစ်နေပါပြီ။

AI အရှိန်မြှင့်စက်များနှင့် အပူအကျပ်အတည်း

AI accelerator များ၊ data center processors များနှင့် AR smart glasses များ ပေါများလာခြင်းကြောင့် နေရာထိုင်ခင်းကန့်သတ်ချက်များနှင့် အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုဆိုင်ရာ ပြဿနာများ ပိုမိုဆိုးရွားလာပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့် ဝတ်ဆင်နိုင်သော စက်ပစ္စည်းများတွင် မျက်လုံးအနီးတွင် တည်ရှိသော microchip အစိတ်အပိုင်းများသည် ဘေးကင်းလုံခြုံမှုနှင့် တည်ငြိမ်မှုကို သေချာစေရန် တိကျသော အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှု လိုအပ်ပါသည်။ ၁၂ လက်မ wafer ထုတ်လုပ်မှုတွင် ဆယ်စုနှစ်များစွာ အတွေ့အကြုံကို အသုံးပြု၍ TSMC သည် ရိုးရာကြွေထည်များကို အစားထိုးရန် ဧရိယာကျယ်သော single-crystal SiC substrates များကို တိုးတက်အောင် လုပ်ဆောင်နေပါသည်။ ဤဗျူဟာသည် လက်ရှိထုတ်လုပ်မှုလိုင်းများနှင့် ချောမွေ့စွာပေါင်းစပ်နိုင်စေပြီး ထုတ်လုပ်မှုတစ်ခုလုံးကို ပြုပြင်မွမ်းမံရန် မလိုအပ်ဘဲ အထွက်နှုန်းနှင့် ကုန်ကျစရိတ်အားသာချက်များကို ဟန်ချက်ညီစေပါသည်။

နည်းပညာဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုများနှင့် ဆန်းသစ်တီထွင်မှုများ

အပူစီမံခန့်ခွဲမှုအတွက် SiC အောက်ခံများသည် ပါဝါစက်ပစ္စည်းများမှ တောင်းဆိုသော တင်းကျပ်သော လျှပ်စစ်ချို့ယွင်းမှုစံနှုန်းများ မလိုအပ်သော်လည်း၊ ပုံဆောင်ခဲတည်တံ့မှုသည် အရေးကြီးနေဆဲဖြစ်သည်။ မသန့်စင်မှု သို့မဟုတ် ဖိစီးမှုကဲ့သို့သော ပြင်ပအချက်များသည် ဖိုနွန်ထုတ်လွှင့်မှုကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေနိုင်ပြီး၊ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းကို ကျဆင်းစေပြီး ဒေသတွင်းအပူလွန်ကဲမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေကာ နောက်ဆုံးတွင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာခိုင်ခံ့မှုနှင့် မျက်နှာပြင်ပြားချပ်မှုကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ ၁၂ လက်မ ဝေဖာများအတွက်၊ ကွေးညွှတ်ခြင်းနှင့် ပုံပျက်ခြင်းသည် အဓိကစိုးရိမ်မှုများဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းတို့သည် ချစ်ပ်ချိတ်ဆက်မှုနှင့် အဆင့်မြင့်ထုပ်ပိုးမှုအထွက်နှုန်းကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် စက်မှုလုပ်ငန်းအာရုံစိုက်မှုသည် လျှပ်စစ်ချို့ယွင်းချက်များကို ဖယ်ရှားခြင်းမှ တစ်ပြေးညီအစုလိုက်အပြုံလိုက်သိပ်သည်းဆ၊ အပေါက်နည်းခြင်းနှင့် မျက်နှာပြင်ပြားချပ်ခြင်း—မြင့်မားသောအထွက်နှုန်းရှိသော SiC အပူအောက်ခံအစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ကြိုတင်လိုအပ်ချက်များ—ကို သေချာစေရန် ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။

အဆင့်မြင့်ထုပ်ပိုးမှုတွင် SiC ၏အခန်းကဏ္ဍ

SiC ရဲ့ မြင့်မားတဲ့ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကြံ့ခိုင်မှုနဲ့ အပူဒဏ်ခံနိုင်ရည်ရှိမှု ပေါင်းစပ်မှုက 2.5D နဲ့ 3D ထုပ်ပိုးမှုမှာ ဂိမ်းပြောင်းလဲမှုတစ်ခုအဖြစ် ရပ်တည်ပေးပါတယ်။

2.5D ပေါင်းစပ်မှုချစ်ပ်များကို ဆီလီကွန် သို့မဟုတ် အော်ဂဲနစ် ကြားခံများပေါ်တွင် တိုတောင်းပြီး ထိရောက်သော အချက်ပြလမ်းကြောင်းများပါရှိသည်။ ဤနေရာတွင် အပူပျံ့နှံ့မှုဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများသည် အဓိကအားဖြင့် အလျားလိုက်ဖြစ်သည်။
3D ပေါင်းစည်းမှု:through-silicon vias (TSVs) သို့မဟုတ် hybrid bonding မှတစ်ဆင့် vertical stacked ချစ်ပ်များသည် အလွန်မြင့်မားသော interconnect density ကို ရရှိစေသော်လည်း exponential thermal pressure နှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။ SiC သည် passive thermal material အဖြစ်သာမက စိန် သို့မဟုတ် အရည်သတ္တုကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်ဖြေရှင်းချက်များနှင့် synergizes လုပ်ကာ “hybrid cooling” စနစ်များကို ဖွဲ့စည်းသည်။

GaN မှ မဟာဗျူဟာမြောက် ထွက်ခွာခြင်း

TSMC သည် ၂၀၂၇ ခုနှစ်တွင် GaN လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုများကို အဆင့်လိုက်ရပ်ဆိုင်းပြီး အရင်းအမြစ်များကို SiC သို့ ပြန်လည်ခွဲဝေပေးရန် အစီအစဉ်များကို ကြေညာခဲ့သည်။ ဤဆုံးဖြတ်ချက်သည် မဟာဗျူဟာမြောက် ပြန်လည်ညှိနှိုင်းမှုကို ထင်ဟပ်စေသည်- GaN သည် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းအသုံးချမှုများတွင် ထူးချွန်သော်လည်း SiC ၏ ပြည့်စုံသော အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုစွမ်းရည်များနှင့် တိုးချဲ့နိုင်မှုသည် TSMC ၏ ရေရှည်ရည်မှန်းချက်နှင့် ပိုမိုကိုက်ညီပါသည်။ ၁၂ လက်မဝေဖာများသို့ ကူးပြောင်းခြင်းသည် ဖြတ်တောက်ခြင်း၊ ඔප දැමීමနှင့် ပြားချပ်စေခြင်းတို့တွင် စိန်ခေါ်မှုများရှိသော်လည်း ကုန်ကျစရိတ်လျှော့ချမှုနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်တပြေးညီဖြစ်မှု တိုးတက်ကောင်းမွန်လာမည်ဟု ကတိပြုထားသည်။

မော်တော်ကားထက်ကျော်လွန်၍- SiC ၏ နယ်နိမိတ်သစ်များ

သမိုင်းကြောင်းအရ SiC သည် မော်တော်ကားစွမ်းအင်ကိရိယာများနှင့် တူညီသော ဝေါဟာရတစ်ခုဖြစ်ခဲ့သည်။ ယခုအခါ TSMC သည် ၎င်း၏အသုံးချမှုများကို ပြန်လည်မြင်ယောင်နေပါသည်။

လျှပ်ကူးပစ္စည်း N-အမျိုးအစား SiC:AI accelerator များနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် processor များတွင် thermal spreader များအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။
SiC လျှပ်ကာ:ချစ်ပ်လက်ဒီဇိုင်းများတွင် ကြားခံအဖြစ်ဆောင်ရွက်ပြီး လျှပ်စစ်အထီးကျန်မှုနှင့် အပူစီးကူးမှုကို ဟန်ချက်ညီစေသည်။

ဤဆန်းသစ်တီထွင်မှုများသည် SiC ကို AI နှင့်ဒေတာစင်တာချစ်ပ်များတွင် အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုအတွက် အခြေခံပစ္စည်းအဖြစ် နေရာယူစေသည်။

ပစ္စည်းရှုခင်း

စိန် (1,000–2,200 W/mK) နှင့် ဂရပ်ဖင်း (3,000–5,000 W/mK) တို့သည် အပူစီးကူးမှု သာလွန်ကောင်းမွန်သော်လည်း၊ ၎င်းတို့၏ မတန်တဆ ကုန်ကျစရိတ်များနှင့် တိုးချဲ့နိုင်မှု ကန့်သတ်ချက်များသည် mainstream လက်ခံအသုံးပြုမှုကို အဟန့်အတားဖြစ်စေသည်။ အရည်သတ္တု သို့မဟုတ် မိုက်ခရိုဖလူအီဒစ် အအေးပေးစနစ်ကဲ့သို့သော အခြားရွေးချယ်စရာများသည် ပေါင်းစပ်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ် အတားအဆီးများနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။ SiC ၏ “အကောင်းဆုံးနေရာ” — စွမ်းဆောင်ရည်၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ခိုင်ခံ့မှုနှင့် ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်ကို ပေါင်းစပ်ထားခြင်း — သည် ၎င်းကို လက်တွေ့အကျဆုံး ဖြေရှင်းချက်ဖြစ်စေသည်။

TSMC ရဲ့ ယှဉ်ပြိုင်နိုင်စွမ်း

TSMC ရဲ့ ၁၂ လက်မ wafer ကျွမ်းကျင်မှုက ပြိုင်ဘက်တွေနဲ့ ခွဲခြားသိမြင်စေပြီး SiC ပလက်ဖောင်းတွေကို မြန်မြန်ဆန်ဆန် ဖြန့်ကျက်နိုင်စေပါတယ်။ လက်ရှိ အခြေခံအဆောက်အအုံနဲ့ CoWoS လိုမျိုး အဆင့်မြင့်ထုပ်ပိုးမှုနည်းပညာတွေကို အသုံးပြုခြင်းအားဖြင့် TSMC ဟာ ပစ္စည်းအားသာချက်တွေကို စနစ်အဆင့် အပူပေးစနစ်တွေအဖြစ် ပြောင်းလဲဖို့ ရည်ရွယ်ပါတယ်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပဲ Intel လိုမျိုး စက်မှုလုပ်ငန်းကြီးတွေဟာ backside power delivery နဲ့ thermal-power co-design ကို ဦးစားပေးလုပ်ဆောင်နေပြီး အပူဗဟိုပြု ဆန်းသစ်တီထွင်မှုဆီ ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှုကို အလေးပေးဖော်ပြနေပါတယ်။

ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ စက်တင်ဘာလ ၂၈ ရက်