不久前，在宣布全球首个300毫米氮化镓（GaN）功率晶圆并在马来西亚古林开设全球最大的200毫米碳化硅（SiC）功率工厂后，英飞凌科技公司（Infineon Technologies AG）又迎来了半导体制造技术的新里程碑。英飞凌在高产能半导体工厂中成功研发出了有史以来最薄的硅功率晶圆，这些晶圆厚度仅为20微米，直径为300毫米。超薄硅晶圆的厚度只有人类头发的四分之一，并且比当前最先进的40-60微米晶圆要薄一半。
英飞凌首席执行官约翰·哈内贝克（Jochen Hanebeck）表示：“全球最薄的硅晶圆证明了我们致力于通过推动功率半导体技术的技术极限来为客户提供卓越价值的决心。英飞凌在超薄晶圆技术方面的突破标志着能源高效解决方案的一大进步，有助于我们充分利用全球去碳化和数字化的趋势。通过这项技术杰作，我们巩固了自己作为行业创新领导者的地位，掌握了硅、碳化硅和氮化镓三种重要半导体材料。”
这一创新将显著提高电能转换解决方案的能效、电力密度和可靠性，适用于人工智能数据中心以及消费电子、马达控制和计算应用。晶圆厚度减半使晶圆的基板电阻降低了50%，从而减少了功率系统中超过15%的功率损耗，相比于传统硅晶圆方案。这在高端人工智能服务器应用中尤其重要，因为这些应用需要降低电压，从230伏降至低于1.8伏的处理器电压。超薄晶圆技术提升了基于垂直沟槽MOSFET技术的垂直功率传输设计，能够与AI芯片处理器紧密连接，从而减少功率损耗并增强整体效率。
图：英飞凌成功研发全球最薄硅功率晶圆（图源：New Electronics）
英飞凌电源与传感器系统事业部总裁亚当·怀特（Adam White）表示：“新超薄晶圆技术推动了我们以最具能效的方式为各种人工智能服务器配置供电的愿景。随着人工智能数据中心对能源的需求显著增加，能效变得愈发重要。对英飞凌而言，这是一个快速增长的商业机会，我们预计在未来两年内，人工智能业务将达到十亿欧元。”
为了克服将晶圆厚度降低至20微米所面临的技术难题，英飞凌工程师们建立了一种创新的独特晶圆研磨方法，因为支撑芯片的金属层厚度超过20微米。这对处理和加工薄晶圆的背面产生了重大影响。此外，晶圆弯曲和分离等技术和生产相关挑战对后端组装过程也产生了很大影响，确保晶圆的稳定性和优越的耐用性。20微米超薄晶圆工艺基于英飞凌现有的制造专长，确保新技术能够无缝集成到现有的大规模硅生产线中，而不会增加额外的制造复杂性，从而保证最高的产量和供应安全。
该技术已在英飞凌的集成智能功率级（DC-DC转换器）中得到验证并应用，首批产品已经交付给客户。这进一步证明了英飞凌在半导体制造领域的创新领导地位，同时还拥有与20微米晶圆技术相关的强大专利组合。随着超薄晶圆技术的逐步推广，英飞凌预计在未来三到四年内将取代现有的传统晶圆技术，用于低压功率转换器。这一突破将巩固英飞凌在市场上的独特地位，使其拥有最广泛的产品和技术组合，包括硅、碳化硅和氮化镓基器件，这些都是去碳化和数字化的关键推动力。
据悉，英飞凌将在2024年11月12日至15日的慕尼黑电子展（electronica 2024）上公开展示首个超薄硅晶圆。
