Rychlejší a chladnější 6G čipy: Partnerství USA a Tchaj-wanu sází na křemíkový karbid

Purdue University a tchajwanská společnost GeChi Compound Semiconductor (GCCS) oznámily strategické partnerství zaměřené na rozšíření a návrat výroby polovodičů z křemíkového karbidu (SiC) do Spojených států.

Purdue University a tchajwanská společnost GeChi Compound Semiconductor (GCCS) oznámily strategické partnerství zaměřené na rozšíření a návrat výroby polovodičů z křemíkového karbidu (SiC) do Spojených států. Pětileté memorandum o porozumění (MOU) se soustředí na posílení společného výzkumu a vývoje a na vytváření iniciativ pro rozvoj pracovní síly v akademickém a průmyslovém sektoru.

Kuan-Ming Hsiung, předseda představenstva GCCS, zdůraznil, že spojením výrobních kapacit GCCS s přední americkou akademickou institucí se podnikají rozhodné kroky k zajištění domácího dodavatelského řetězce pro křemíkový karbid. Tato spolupráce není jen o pokroku v materiálech, ale o vybudování odolné a vysoce výtěžné výrobní kapacity v USA, která je zásadní pro národní technologickou bezpečnost a budoucnost globální kritické infrastruktury.

Křemíkový karbid je širokopásmový polovodič, který nabízí průrazné elektrické pole zhruba desetkrát vyšší než konvenční křemík, stejně jako vyšší tepelnou vodivost a schopnost pracovat při teplotách spojů nad 200 °C. Tyto vlastnosti umožňují zařízením na bázi SiC, zejména MOSFETům a Schottkyho diodám, spínat rychleji a rozptylovat méně energie než jejich křemíkové protějšky při ekvivalentních napěťových hodnotách. To se přímo projevuje v menších, lehčích výkonových modulech a vyšší účinnosti systémů.

Poptávka po SiC prudce roste, ale nabídka se potýká s udržením tempa. Výroba SiC waferů je kapitálově náročná, citlivá na výtěžnost a omezena malým počtem kvalifikovaných dodavatelů substrátů po celém světě. Partnerství mezi Purdue a GCCS je orientováno na překlenutí propasti mezi laboratorním výzkumem SiC a velkoobjemovými výrobními procesy. Infrastruktura pro výrobu polovodičů a odborné znalosti v materiálových vědách na Purdue University mají podpořit vývoj procesů, které GCCS může dále implementovat do výrobních prostředí.

Tchajwanská GCCS se specializuje na pokročilý růst krystalů křemíkového karbidu, což přímo odstraňuje tři kritické hardwarové bariéry omezující vysoce výkonné počítačové a telekomunikační technologie. Jedná se o tepelný management (SiC slouží jako vynikající substrát pro pokročilé chlazení), dodávku energie (modernizuje konverzi energie ze sítě na server s průlomovou účinností) a 6G telekomunikace (SiC poskytuje základní materiálovou účinnost potřebnou pro zařízení pohánějící konektivitu nové generace).

Společný výzkum Purdue a GCCS se zaměří na izolaci krystalových defektů a optimalizaci růstu materiálu křemíkového karbidu, aby se urychlil přechod na vysoce výtěžné 8palcové a 12palcové waferové platformy. Přechod procesů SiC z výzkumných laboratoří do velkoobjemové výroby přináší výzvy, které přesahují kvalitu materiálů. Epitaxní růst SiC na wafery vyžaduje teploty nad 1500 °C a přesnou chemii prekurzorů; i malé odchylky v procesu mohou generovat mikropórové defekty, které činí zařízení nefunkčními. Následné kroky litografie a iontové implantace jsou také náročnější než u křemíku, částečně proto, že tvrdost SiC komplikuje leštění a rovnoměrnost leptání.