Firma Intel Foundry osiąga kamień milowy, tworząc najcieńszy na świecie chiplet GaN o grubości zaledwie 19 μm

Firma Intel Foundry poczyniła ostatnio znaczące postępy w dziedzinie innowacji w dziedzinie półprzewodników, prezentując pierwszy i najcieńszy na świecie chiplet GaN o imponującej grubości wynoszącej zaledwie 19 μm.

Transformacja centrów danych i łączności dzięki technologii GaN

Ten przełomowy chiplet jest przykładem zaangażowania firmy Intel w zwiększanie mocy, szybkości i wydajności w kompaktowej konstrukcji. Zaprezentowany przez zespół badawczy Intel Foundry, ten innowacyjny chiplet z azotku galu (GaN) wykorzystuje 300-milimetrowe wafle GaN na krzemie i charakteryzuje się kilkoma godnymi uwagi cechami:

Chiplet GaN ma grubość zaledwie 19 mikrometrów (μm) i został opracowany na podstawie 300-milimetrowej (mm) płytki GaN-na-krzemie.
Udane połączenie tranzystorów GaN z tradycyjnymi cyfrowymi układami krzemowymi na jednym układzie scalonym pozwala na realizację zaawansowanych funkcji obliczeniowych bez konieczności stosowania oddzielnych chipletów.
Szczegółowe testy wykazały, że ta innowacyjna technologia GaN spełnia wysokie standardy niezawodności wymagane w praktycznych zastosowaniach, dzięki czemu nadaje się do stosowania w mniejszych, bardziej wydajnych urządzeniach elektronicznych niezbędnych w nowoczesnych centrach danych oraz w przyszłości komunikacji 5G i 6G.

W niedawnym komunikacie prasowym firma Intel Foundry określiła tę rewolucyjną technologię chipletów GaN jako przełomowy postęp w projektowaniu półprzewodników. Zaprezentowana na Międzynarodowym Spotkaniu Urządzeń Elektronowych IEEE (IEDM) 2025, innowacja ta ma na celu sprostanie poważnym wyzwaniom w branży informatycznej, w szczególności zapotrzebowaniu na większą moc, szybkość i wydajność w coraz bardziej kompaktowych formatach.

W obliczu rosnącego zapotrzebowania na wyższą wydajność w różnych sektorach, w tym w przetwarzaniu grafiki, technologiach serwerowych i szybkich sieciach bezprzewodowych, ultracienki chiplet GaN firmy Intel Foundry – o grubości zaledwie 19 μm, co odpowiada jednej piątej ludzkiego włosa – oznacza znaczącą ewolucję w produkcji półprzewodników. Uzupełnieniem tej innowacji są pierwsze w branży w pełni monolityczne, cyfrowe układy sterowania on-die, zintegrowane w ramach jednego procesu produkcyjnego.

Postępy firmy Intel Foundry są odpowiedzią na ciągłe wyzwanie w elektronice: dążenie do upchnięcia większej funkcjonalności w mniejszej przestrzeni, przy jednoczesnym zapewnieniu zwiększonego zapotrzebowania na energię i wyższych prędkości transferu danych. Tradycyjne technologie krzemowe zbliżają się do swoich granic, co prowadzi do poszukiwań alternatywnych materiałów, takich jak GaN. Ta nowa technologia zmniejsza konieczność stosowania oddzielnych chipletów towarzyszących, skutecznie minimalizując straty energii podczas routingu sygnału i optymalizując ogólną wydajność systemu. Obszerne testy niezawodności wskazują na dobre perspektywy dla tej platformy jako produktu w rzeczywistych warunkach.

Diagram przedstawiający komponenty oznaczone jako „GaN N-MOSHEMT” i „Si PMOS” z różnymi warstwami i połączeniami oznaczonymi jako „M1”, „V0”, „Gate”, „BOX” i „GaN”.

Implikacje tej technologii wykraczają daleko poza izolowane zastosowania. W centrach danych chiplety GaN mogą działać wydajniej, szybciej się przełączając i tracąc mniej energii w porównaniu z ich krzemowymi odpowiednikami. Prowadzi to do rozwoju regulatorów napięcia, które są nie tylko mniejsze i bardziej wydajne, ale także wygodniej zlokalizowane bliżej procesorów, minimalizując straty rezystancyjne powstające na długich trasach zasilania.

Ponadto, możliwości wysokoczęstotliwościowe tranzystorów GaN sprawiają, że idealnie nadają się one do technologii front-end częstotliwości radiowej (RF), niezbędnej dla rozwijających się systemów 5G i 6G w nadchodzącej dekadzie. Zdolność GaN do efektywnego działania w częstotliwościach powyżej 200 GHz sprawia, że jest to kluczowy element pasm fal centymetrowych i milimetrowych, integralnych dla sieci nowej generacji. Poza komunikacją, technologia ta ma również istotne znaczenie dla systemów radarowych, łączności satelitarnej i zastosowań fotonicznych, gdzie szybkie przełączanie elektryczne jest niezbędne.

W porównaniu z konwencjonalną technologią CMOS w krzemie, chiplety GaN oferują istotne zalety, z którymi konwencjonalne materiały mają problem. Oferują one większą gęstość mocy, umożliwiając tworzenie bardziej wydajnych systemów o mniejszych gabarytach – co jest niezbędne w środowiskach o ograniczonej przestrzeni, takich jak zasilanie punktów poboru mocy w centrach danych, najnowocześniejszych pojazdach elektrycznych i bezprzewodowych stacjach bazowych. Tradycyjny krzem zaczyna mieć problemy z niezawodnością w temperaturach powyżej około 150°C, co ogranicza jego użyteczność w warunkach wysokiej temperatury.

Dzięki szerszej przerwie energetycznej technologia GaN może działać w środowiskach o wyższej temperaturze, zapewniając większą stabilność, co przekłada się na mniejsze straty mocy podczas przełączania i lepsze zarządzanie temperaturą. Taka wydajność nie tylko obniża koszty operacyjne, ale także zmniejsza skalę i koszty systemów chłodzenia. Co więcej, decyzja firmy Intel Foundry o wykorzystaniu 300-milimetrowych płytek krzemowych do produkcji GaN doskonale współgra z istniejącą infrastrukturą produkcyjną, potencjalnie minimalizując potrzebę znacznych nowych inwestycji kapitałowych.

Przeczytaj więcej o wydarzeniach i zobacz zdjęcia