บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง – การแกะสลัก “มีดเบา” ของ SiC Wafers และ TSV

เมื่อกฎของมัวร์ช้าลง บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงก็กลายเป็นประสิทธิภาพของชิปขับเคลื่อนเครื่องยนต์ ภายในปี 2569 คาดว่าอัตราการเติบโตแบบทบต้นต่อปีสำหรับเลเซอร์ที่เร็วเป็นพิเศษในการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์จะสูงถึง 9.64% ซึ่งถือว่าเร็วที่สุดในตลาดการประมวลผลด้วยเลเซอร์ทั้งหมด เทคโนโลยีสองประการกำลังเป็นผู้นำ:เลเซอร์หั่นลูกเต๋าของเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และการเจาะทะลุผ่านซิลิคอนผ่าน (TSV) ด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที “มีดเบา” เหล่านี้กำลังแกะสลักอนาคตของไมโครอิเล็กทรอนิกส์

ความเป็นมาของอุตสาหกรรม: บรรจุภัณฑ์หยิบยกขึ้นมาในกรณีที่ไม่ต้องปรับขนาด

การหดตัวของทรานซิสเตอร์ถึงขีดจำกัดทางกายภาพ คำตอบ? ซ้อนชิปในแนวตั้งแทนที่จะหดในแนวนอน บรรจุภัณฑ์ขั้นสูง เช่น อินเทอร์โพเซอร์ 2.5D และการซ้อน 3D ต้องการความแม่นยำสูงสุดในการตัดวัสดุที่มีแถบความถี่กว้างและเจาะรูขนาดเล็กมากผ่านซิลิคอน การตัดใบมีดแบบดั้งเดิมทำให้เกิดการบิ่นและแตกร้าว นั่นคือสิ่งที่เลเซอร์หั่นลูกเต๋ากลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ไม่สัมผัส ผลิตความร้อนน้อยที่สุด และรองรับพื้นผิวที่แข็งที่สุด

เทคโนโลยีหลัก 1: Laser Dicing ของ SiC Wafers

ซิลิคอนคาร์ไบด์คืออนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง แต่ความแข็งของมันทำให้การตัดเป็นฝันร้าย เลื่อยกลจะทิ้งรอยแตกขนาดเล็กและการบิ่นซึ่งทำให้ผลผลิตลดลงเลเซอร์ลูกเต๋าการใช้วิธีการตัดแบบซ่อนตัว (มองไม่เห็น) จะเน้นลำแสงภายในแผ่นเวเฟอร์ ทำให้เกิดชั้นที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อให้สามารถแยกได้อย่างหมดจด ผลลัพธ์: การบิ่นที่ขอบลดลงกว่า 60%, แม่พิมพ์บางลงได้ และกระจายความร้อนได้ดีขึ้น สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและชิปส่งกำลัง 5Gเลเซอร์หั่นลูกเต๋าได้กลายเป็นมาตรฐาน ผู้ผลิตจำนวนมากหันมาใช้วิธีนี้เนื่องจากสามารถรักษาความแข็งแรงของแม่พิมพ์และทำให้บรรจุภัณฑ์มีขนาดเล็กลงและเย็นลงได้

เทคโนโลยีหลัก 2: การเจาะ TSV ด้วยเลเซอร์ Femtosecond

Through‑silicon via (TSV) เป็นแกนหลักของการซ้อนชิป 3D การเจาะรูที่มีความกว้างหลายสิบไมครอนและลึกหลายร้อยไมครอนผ่านแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เลเซอร์พัลส์ยาวทำให้เกิดการหลอม การขึ้นรูปใหม่ และการหลุดล่อน วิธีแก้ปัญหา:เลเซอร์เฟมโตวินาทีพัลส์ - ล้านล้านวินาที พวกมันระเหยวัสดุอย่างรวดเร็วจนความร้อนไม่มีเวลาแพร่กระจาย ซึ่งหมายความว่าผนังด้านข้างที่สะอาดและเรียวโดยไม่มีรอยแตกหรือเศษซากการเจาะ TSVด้วยเลเซอร์ femtosecond ช่วยให้มีอัตราส่วนภาพสูงสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันที่หนาแน่น ผู้ผลิตหน่วยความจำและลอจิกพึ่งพาเทคโนโลยีนี้ในการซ้อน DRAM และชิปลอจิก ซึ่งช่วยเพิ่มแบนด์วิธในขณะที่ลดการใช้พลังงาน

การสนับสนุนด้านนโยบาย: การจัดซื้อจัดจ้างในท้องถิ่นได้รับการส่งเสริม

“แผนห้าปีฉบับที่ 14” ของจีน พร้อมด้วยเงินอุดหนุนในไต้หวัน จีน และเกาหลีใต้ กำลังเร่งการนำแผนภายในประเทศมาใช้เลเซอร์หั่นลูกเต๋าและการเจาะ TSVอุปกรณ์. รัฐบาลต้องการลดการพึ่งพาเครื่องมือจากต่างประเทศ ขณะนี้ผู้ผลิตเลเซอร์ในท้องถิ่นเสนอประสิทธิภาพการแข่งขันในราคาที่ต่ำกว่า ทำให้โรงบรรจุภัณฑ์สามารถอัพเกรดได้ง่ายขึ้น นโยบายนี้กำลังผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปสู่การพัฒนาภายในประเทศเลเซอร์หั่นลูกเต๋าระบบ

กรณีศึกษา: อัตราผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้นของผู้ผลิตหน่วยความจำ

พิจารณาผู้ผลิตหน่วยความจำชั้นนำที่เปลี่ยนจากเลื่อยกลเป็นเฟมโตวินาทีเลเซอร์หั่นลูกเต๋าสำหรับการผลิตอินเทอร์โพสเซอร์ TSV ผลลัพธ์: ความหยาบของแก้มยางลดลง 70% และการแยกตัวของไดอิเล็กตริกระหว่างชั้นก็หมดไป อัตราผลตอบแทนการประกอบโดยรวมเพิ่มขึ้น 5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมากในตลาดที่มีการแข่งขันสูง โดยการผสมผสานเลเซอร์หั่นลูกเต๋าและการเจาะ TSVในการไหลของกระบวนการเดียวกัน พวกเขาประสบความสำเร็จในการเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นและมีข้อบกพร่องน้อยลง การลงทุนคืนทุนภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี

แนวโน้มในอนาคต: เครื่องมือเลเซอร์กลายเป็นหน่วยประมวลผลหลัก

ในขณะที่สถาปนิกชิปผลักดันไปสู่บรรจุภัณฑ์ 2.5D และ 3D เต็มรูปแบบเลเซอร์หั่นลูกเต๋าและการเจาะ TSVจะพัฒนาจากขั้นตอนทางเลือกไปสู่หน่วยกระบวนการหลัก เลเซอร์ที่เร็วเป็นพิเศษจะผสานรวมกับการตรวจสอบแบบอินไลน์และการควบคุมกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วย AI “มีดเบา” จะไม่เพียงแต่แกะสลักเวเฟอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงแผนงานทั้งหมดสำหรับเซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไปด้วย

พร้อมนำความแม่นยำเลเซอร์หั่นลูกเต๋าและการเจาะ TSVไปยังสายการบรรจุของคุณ?ติดต่อ ZGLC Laser เพื่อขอคำปรึกษา