耗電量巨大的生成式AI對晶片封裝、散熱與系統供電帶來極具挑戰性的要求。在此同時,減少碳足跡的壓力也促使晶片跟設備製造商,必須導入更低碳的材料。作為封裝材料的主要供應商,賀利氏電子除了積極研發新產品,同時也在提供設計支援、幫助客戶實現製程最佳化方面,做出更多投入。
賀利氏電子半導體材料全球負責人陳麗珊指出,如果單純從量的角度來看,因AI興起而帶動的封裝材料需求並不大,但由於AI應用對材料性能的要求較高,因此這類產品具有更高的價值。而在散熱方面,AI晶片的散熱議題,確實是一大挑戰,因此賀利氏電子正在全力開發新的散熱材料,以滿足客戶需求。
不過,除了導入新的散熱材料,在晶片設計階段就將散熱問題列入考量,也是解決散熱問題的關鍵。舉例來說,封裝內部的銅柱,就是很好的熱傳導材料。若能將銅柱配置在理想的位置,便可緩解晶片上的熱點。因此,賀利氏電子近幾年跟IC設計公司直接合作的案例越來越多,因為賀利氏電子的團隊具有專業設計分析、模擬能力,可協助IC設計公司實現散熱設計最佳化。
至於在電源晶片部分,為實現更高的功率密度,許多電源模組廠商已開始導入氮化鎵(GaN)跟碳化矽(SiC)電源晶片。這類寬能隙半導體具有許多優勢,但也帶來新的挑戰。例如氮化鎵是非常脆弱的材料,如果打線力道太強,晶片很容易破片。因此,賀利氏電子開發出Die Top System(DTS),先在晶片頂端配置一層銅或銀貼片再進行打線,就能有效分散應力,降低晶片破片的風險;DTS同時也具有更好的散熱與耐熱能力,不僅能改善電源晶片的散熱表現,而且也能承受更高溫度,延長電源晶片的生命週期。
封裝材料的耐熱能力會對電源晶片、模組的可靠度產生重大影響。因此,有許多對可靠度有極致要求的汽車客戶,至今仍在使用高鉛銲錫,即便這種材料並不環保。作為材料供應商,賀利氏電子正在積極推廣燒結銀或燒結銅方案,希望在兼顧可靠度的前提下,促進環境永續。
陳麗珊總結稱,為滿足AI應用需求,半導體客戶需要更多新材料,而且這些新材料不只要具有更好的效能,對環境的衝擊也必須更低。因此,賀利氏電子除了持續開發新材料配方,同時也投入大量資源,幫助客戶導入與新材料搭配的製程,並降低製程的環境衝擊。