Belangrijke hindernis minder bij productie AI-chips

Trumpf heeft een industrieel coatingproces ontwikkeld waarmee miljoenen microscopisch kleine gaten in glazen chipsubstraten nauwkeurig kunnen worden voorzien van een geleidende laag. De technologie moet een belangrijke hindernis wegnemen bij de serieproductie van een nieuwe generatie krachtige AI-chips.

De toenemende rekenkracht van AI-processoren stelt steeds hogere eisen aan de manier waarop chips worden opgebouwd en met elkaar worden verbonden. Glas wordt gezien als een veelbelovend materiaal voor de substraten waarop deze chiponderdelen worden geplaatst. Het maakt nauwkeurige verbindingen mogelijk en kan bijdragen aan snellere en energiezuinigere gegevensoverdracht.

Om elektrische verbindingen door een glazen substraat te maken, moeten miljoenen uiterst kleine gaten worden aangebracht. Deze zogenoemde through-glass vias (TGV’s) moeten vervolgens aan de binnenzijde worden voorzien van een geleidende coating. Dat is lastig doordat de gaten zeer smal en relatief diep zijn. Conventionele coatingprocessen kunnen moeite hebben om het materiaal gelijkmatig over de volledige binnenwand aan te brengen. Zelfs een klein aantal defecte verbindingen kan ertoe leiden dat een compleet glaspaneel wordt afgekeurd.

Trumpf heeft daarom een industrieel proces ontwikkeld op basis van High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS). Volgens het bedrijf levert deze technologie ‘een stabieler coatingproces en een hogere productieopbrengst op dan conventionele methoden’.

Nauwkeuriger coaten

HiPIMS is een vorm van fysische dampdepositie waarbij materiaal met behulp van een plasma wordt losgemaakt van een doelmateriaal en vervolgens als dunne laag op een oppervlak wordt afgezet. Plasmageneratoren produceren korte pulsen met een hoog vermogen, waardoor er een plasma met een relatief hoog aandeel elektrisch geladen deeltjes ontstaat. Deze ionen kunnen met aanvullende elektrische en magnetische velden worden gestuurd.

Volgens Trumpf zorgt de hogere ionisatiegraad bovendien voor ‘een dichtere afgezette laag, wat de kwaliteit en betrouwbaarheid van de elektrische verbindingen ten goede komt’. Daarmee moet het economisch aantrekkelijker worden om glazen substraten toe te passen in toekomstige AI-processoren.

Het bedrijf heeft al langer ervaring met HiPIMS-technologie voor andere industriële toepassingen. De nieuwe ontwikkeling richt zich specifiek op de eisen van geavanceerde chipverpakkingen.

Lasers

Naast de plasmageneratoren leverde Trumpf ook al ultrakortepulslasers waarmee de microscopische gaten in het glas kunnen worden aangebracht. Daarmee is betrokken bij meerdere stappen in de productie van glazen chipsubstraten: van het aanbrengen van de gaten tot het realiseren van de geleidende verbindingen.