O nitreto de gálio tem sido usado há muito tempo na produção de componentes semicondutores de potência, mas, para integrar funções de computação, esses chips exigiam componentes de silício tradicionais. A Intel aprendeu a criar chiplets de nitreto de gálio ultrafinos que podem ser integrados em chips de silício, reduzindo assim a área ocupada pelo componente. Essa tecnologia também oferece muitas outras vantagens.
Fonte da imagem: Intel
Especialistas da Intel compartilharam os resultados de suas pesquisas nessa área em uma seção dedicada de seu site. Conforme mencionado no artigo, os chiplets de nitreto de gálio foram criados nas profundezas dos laboratórios da Intel Foundry em um substrato de silício com apenas 19 mícrons de espessura, produzido a partir de um wafer de 300 mm. A resistência do nitreto de gálio a altas temperaturas e correntes permite que essa combinação de materiais seja usada em data centers, bem como na infraestrutura de comunicação 5G e 6G. Os chips de controle digital foram integrados diretamente no chip usando uma única tecnologia de processo, outra inovação inédita no setor. Essa abordagem reduz a perda de energia e economiza espaço.
A Intel acredita que essa tecnologia possibilitará a criação de reguladores de tensão para data centers mais compactos e eficientes, localizados mais próximos do processador, e reduzirá as perdas que ocorrem em caminhos mais longos. No segmento de sistemas de comunicação, os componentes de nitreto de gálio já comprovaram sua capacidade de operar com eficiência em frequências acima de 200 GHz. Em sistemas de comunicação por fibra óptica, a capacidade de alternar rapidamente entre estados também será muito requisitada, segundo representantes da Intel.
Os transistores de silício tradicionais tendem a gerar mais calor e perder mais energia à medida que as frequências aumentam. Os transistores de nitreto de gálio podem operar com mais eficiência em frequências mais altas, suportam tensões mais elevadas com maior facilidade, perdem menos energia e alternam entre estados com maior facilidade.Alta velocidade. Os componentes de nitreto de gálio são muito procurados em sistemas de conversão de energia. O uso, pela Intel, do formato de wafer de 300 mm, padrão da indústria, permitirá a introdução do processamento de nitreto de gálio sem grandes alterações tecnológicas na infraestrutura existente. Além disso, esse formato de wafer possibilita a produção de componentes em larga escala.
Para atingir uma espessura recorde de 19 mícrons em wafers de silício, a Intel utilizou um método inovador de pré-tratamento a laser que cria microfissuras que facilitam o subsequente processo de retificação do wafer. Os especialistas da Intel também tiveram que garantir que o uso de um wafer tão fino não afetasse o desempenho dos componentes. Transistores com comprimento de porta de 30 nm demonstraram boa condutividade de corrente com baixas perdas e suportam tensões de até 78 V. As características de radiofrequência dos transistores também foram testadas em frequências superiores a 300 GHz, o que supera em muito as necessidades dos sistemas de comunicação de próxima geração.
Componentes à base de nitreto de gálio podem encontrar aplicação não apenas em data centers e estações base, mas também em veículos elétricos e satélites espaciais. Componentes de silício tornam-se instáveis a temperaturas tão baixas quanto 150 graus Celsius, mas o nitreto de gálio permite que esse limite seja significativamente maior. Ao mesmo tempo, a menor necessidade de refrigeração dos componentes tem um impacto positivo nos custos operacionais, já que menos energia é necessária para o resfriamento. É importante destacar que a lógica de controle está integrada em um único chip com o elemento de nitreto de gálio, diferentemente do que acontecia anteriormente, quando esses componentes eram distribuídos em diferentes partes.
A Intel testou essa combinação de materiais em uma ampla gama de componentes semicondutores, confirmando a prontidão da tecnologia para uso em produção em massa. Os componentes fabricados com esse método demonstraram alta confiabilidade e…Durabilidade. As tecnologias dominadas pela Intel permitirão a criação de soluções cada vez mais complexas do ponto de vista da embalagem.