Дар инқилоби рақамии имрӯза, афзоиши босуръати интиқоли маълумот аз ҷониби мутақобилаҳои басомади баланд дар смартфонҳо, таҷрибаҳои ғарқкунандаи AR/VR ва сарбориҳои бузурги ҳисоббарорӣ дар ҳисоббарории баландсифат ба вуҷуд меояд. Бастабандии анъанавии дученака - бо роҳҳои тӯлонии пайвастшавӣ ва талафоти баланди интиқол - дигар наметавонад аз монеаҳои иҷроиш гузарад.
Дар натиҷа, ҷамъ кардани чипҳо ва бастабандии 3D ҳамчун самти стратегии соҳа пайдо шуданд. Барои таъмини пайвастҳои воқеан самараноки 3D, технологияи Through Glass Via (TGV) бо бартариҳои беназири худ фарқ карда, аз захираҳои R&D ба татбиқи саноатӣ гузаштааст. TGV ҳоло ба як омили калидӣ барои дастгоҳҳои электронии насли оянда табдил меёбад.
1. Технологияи TGV: «Пул»-и пайвасти сеченака
1.1 Консепсияи асосӣ: TGV чист?
Моҳияти TGV дар сохтани микровияҳои амудӣ тавассути субстрати шишагӣ мебошад. Ин вияҳо ҳамчун пулҳои барқӣ амал мекунанд, ки мустақиман чипҳо ё ҷузъҳои қабат-қабатшударо пайваст мекунанд ва ҳам интиқоли сигнал ва ҳам интиқоли барқро имконпазир мегардонанд. Дар муқоиса бо "ноқилҳои ҳамвор", пайвасти амудӣ роҳҳои интиқолро ба таври назаррас кӯтоҳ мекунад ва миниатюризатсияи дастгоҳ ва ҳамгироии баландро тақвият медиҳад.
1.2 Чаро субстратҳои шишагӣ интиқолдиҳандаи табиии TGV мебошанд
TGV аз TSV (Through Silicon Via) бинобар се бартарии асосии маводи шиша бартарӣ дорад:
Доимии пасти диэлектрикӣ - муҳофизати сигналҳои басомади баланд: Шиша дорои доимии пасти диэлектрикӣ мебошад, ки талафоти диэлектрикиро ҳангоми интиқол ба ҳадди ақал мерасонад ва якпорчагии сигналро дар барномаҳои басомади баланд ба монанди 5G ва HPC нигоҳ медорад.
Мутобиқати васеъшавии гармӣ бо кремний - эътимоднокиро баланд мебардорад: Шиша ба коэффитсиенти васеъшавии гармии кремний наздик аст, ки фишори термомеханикӣ ва нокомиро ҳангоми даври гармӣ коҳиш медиҳад ва бо ин васила мӯҳлати кори дастгоҳро дароз мекунад.
Шаффофияти баланди оптикӣ - имкон медиҳад, ки ҳамгироии оптоэлектронӣ таъмин карда шавад: Бар хилофи кремнийи ношаффоф, шаффофияти шиша барномаҳои гибридии электрооптикиро дастгирӣ мекунад. Масалан, дар модулҳои фотоникии кремний, шиша ҳам пайвастҳои барқӣ ва ҳам интиқоли сигнали оптикиро имконпазир месозад; дар микродисплейҳои AR/VR, шаффофият басташавии оптикиро кам мекунад ва равшанӣ ва возеҳиро беҳтар мекунад.
1.3 Аз TSV то TGV: Таҳаввулоти табиӣ
Пеш аз TGV, TSV технологияи бартаридоштаи пайвасти сеченакаи байнишабакавӣ буд. Аммо, TSV бо афзоиши зичии ҳамгироӣ бо мушкилоти афзоянда рӯбарӯ мешавад:
Арзиши баланд: Ҷараёнҳои мураккаби равандҳо - кандакорӣ, изолятсия, металлизатсия - TSV-ро барои истеҳсоли миқёси калон камтар мувофиқ мегардонанд.
Нигарониҳои эътимоднокӣ: Номутобиқатии васеъшавии гармӣ байни кремний ва дигар маводҳо аксар вақт боиси кафк ё вайрон шудани пайванди кафшер мегардад.
Доираи маҳдуди татбиқ: Шаффофияти кремний TSV-ро аз барномаҳои оптоэлектронӣ, ки шаффофиятро талаб мекунанд, истисно мекунад.
TGV ин нуқтаҳои дардро самаранок ҳал мекунад ва онро ба роҳи ҳалли афзалиятноки пайвасти насли оянда табдил медиҳад.
2. Тавассути пӯшиш: Фаъолкунандаи асосӣ, ки TGV-ро функсионалӣ мегардонад
2.1 Фаҳмиши асосӣ: Бе рӯйпӯш, TGV танҳо як "найчаи холӣ" аст
Трафҳои шишагӣ табиатан изолятсиякунандаанд ва наметавонанд барқро гузаронанд. Барои таъмини пайвастшавӣ, қабати конформалии гузаронанда (одатан плёнкаи металлӣ) бояд дар паҳлӯҳои деворҳои траф ҷойгир карда шавад. Ин қабат ҳамчун шоҳроҳи сигнал амал мекунад, ки суръат, талафот ва устувориро муайян мекунад. Рӯйпӯшҳои нобаробар ё нуқсондор боиси муқовимати баландтар, сустшавии сигнал ё ҳатто занҷирҳои кушода мешаванд, ки тавассути металлизатсия хати ҳаёти технологияи TGV мегардад.
2.2 Мушкилот: Ду нуқтаи муҳими дарднок
Фарогирии таносуби ҷанбаҳои баланд
Диаметрҳои TGV ҳоло дар диапазони микрометр (то ~30 мкм) қарор доранд ва умқи онҳо аз таносуби паҳлӯҳои 10:1 зиёд аст. Усулҳои анъанавии таҳшинкунӣ барои ноил шудан ба пӯшиши поёнӣ ва плёнкаҳои якхелаи деворҳои паҳлӯӣ душворӣ мекашанд ва аксар вақт "минтақаҳои мурда"-и пӯшониданашударо боқӣ мегузоранд, ки кори пайвасткуниро паст мекунанд.
Назорати камбудиҳо - Қотили пинҳонӣ
Кунҷҳо ва деворҳои ноҳамвор тавассути паҳлӯҳо ба пайдоиши холӣ ё ҳубобчаҳо моил мебошанд. Ин нуқсонҳо боиси афзоиши муқовимати маҳаллӣ ё кушодани занҷирҳо мешаванд, ки мустақиман пайвастҳои байни микросхемаҳо ва дастгоҳҳоро вайрон мекунанд. Аз ин рӯ, рафъи нуқсонҳо мушкилоти асосии пӯшонидани TGV мебошад.
3. Чор роҳи пӯшонидан: Қувват ва маҳдудиятҳо
Андозагирии буғи физикӣ (PVD): пухта, вале маҳдуд
Равандҳо ба монанди бухоршавӣ ва пошидан плёнкаҳои тозагии баланд ва сахт часпидаро таъмин мекунанд. Аммо, аз сабаби хусусияти "хати биниш", PVD бо vias таносуби баланди паҳлӯӣ мубориза мебарад ва барои viasҳое, ки аз таносуби ~5:1 камтаранд, беҳтар аст.
Ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ (CVD): Таносуби ҷанбаҳои баланд қобили истифода аст, аммо гарон аст
CVD аз прекурсорҳои газӣ истифода мебарад, ки тавассути деворҳои паҳлӯӣ паҳн мешаванд ва ҳатто дар сохторҳои таносуби баланди паҳлӯӣ рӯйпӯшҳои якхела ба даст меоранд. Аммо, шароити ҳарорати баланд ва фишор хатари вайрон шудани субстратҳои шишагиро дорад ва арзиши таҷҳизот баланд аст, ки онро асосан барои барномаҳои баландсифат мувофиқ мегардонад.
Анборкунии электрохимиявӣ (ECD): Истеҳсоли оммавии камхарҷ
Пластинаҳои ECD бо роҳи кам кардани ионҳои металлӣ дар деворҳои паҳлӯӣ плёнкаҳои ноқилро мепӯшонанд. Он арзиши паст ва қобилияти баланди гузаронандагӣ дорад, ки барои истеҳсоли ҳаҷмӣ беҳтарин аст. Бо вуҷуди ин, назорати қатъии консентратсияи электролитҳо ва зичии ҷараён муҳим аст - инҳирофҳо боиси плёнкаҳои сӯрохдор ё ифлосшавӣ мегарданд. Он одатан ба виаҳои диаметри 5-50 мкм истифода мешавад.
Ҷойгиркунии қабати атомӣ (ALD): Ҳалли дақиқ
ALD ба назорати ғафсии миқёси атомӣ ва мутобиқати аъло ноил мегардад, ки онро барои транзаксияҳои хеле баланди таносуб беҳтарин мегардонад. Он мушкилоти фарогириро ҳал мекунад, аммо аз суръати хеле сусти ҷойгиршавӣ ва арзиши баланд азият мекашад. Ҳамин тариқ, ALD асосан барои сенсорҳои кайҳонӣ ва боэътимоди баланд нигоҳ дошта мешавад.
4. Арзиши рӯйпӯши TGV: Баланд бардоштани самаранокии пайвасти сеченакаи байниҳамдигарӣ
Пешрафти суръат – Пайвастҳои мустақими баландсуръат
Дар бастабандии дученака, сигналҳо бояд масофаҳои дурро тай кунанд, ки талафотро зиёд мекунад. Бо металлизатсияи TGV, пайвастҳои байни чип ба плата ва байни чип ба система кӯтоҳ, амудӣ ва талафоти кам мешаванд. Дар серверҳои HPC, via-ҳои бо TGV пӯшонидашуда имкон медиҳанд, ки суръати алоқаи байни CPU ба хотира/GPU беш аз 30% беҳтар шавад, ки таъхирро кам мекунад ва самаранокии системаро афзоиш медиҳад.
Самаранокии энергетикӣ - таъхири камтар ва истеъмоли энергия
Роҳҳои кӯтоҳтари пайвастшавӣ таъхирро кам мекунанд, дар ҳоле ки рӯйпӯшҳои пастмуқовимат гармшавии Ҷоулро кам мекунанд. Масалан, бастабандии чипи смартфони дорои TGV метавонад истеъмоли қувваи аслиро 15-20% кам кунад, мӯҳлати кори батареяро дароз кунад ва таҷрибаи корбариро беҳтар созад.
5. Чангкашаки Zhenhua: Ҳалли пешрафтаи рӯйпӯшкунии TGV
Бартариятҳои таҷҳизот
Беҳсозии Deep-Via
Технологияи хусусии пӯшонидани сӯрохиҳои амиқ имкон медиҳад, ки қабати тухмӣ ҳатто дар сӯрохиҳои хурд то 30 мкм бо таносуби паҳлӯӣ аз 10:1 ҷойгир карда шавад ва яке аз мушкилоти душвортарини соҳаро ҳал кунад.
Коркарди зерқисмати танзимшаванда
Як қатор андозаҳои субстратҳои шишагиро, аз ҷумла 600 × 600 мм / 510 × 515 мм, бо имконияти миқёспазирӣ ба форматҳои калонтар, дастгирӣ мекунад.
Чандирии раванд - Мутобиқати бисёрмаводӣ
Плёнкаҳои ноқилӣ ва функсионалиро ба монанди Cu, Ti, W, Ni ва Pt дастгирӣ мекунад, ки ба талаботи гуногуни татбиқ барои ноқилӣ ва муқовимат ба зангзанӣ ҷавобгӯ мебошад.
Иҷрои устувор ва нигоҳдории осон
Бо системаҳои интеллектуалии идоракунии равандҳо барои назорати воқеии якрангии ғафсии плёнка ва тарҳи модулӣ барои нигоҳдории осон ва кам кардани вақти корношоямӣ муҷаҳҳаз шудааст.
Доираи татбиқ
Барои бастабандии пешрафтаи TGV/TSV/TMV мувофиқ аст, ки имкон медиҳад қабати тухмии конформалӣ дар найчаҳои амиқ бо таносуби паҳлӯии 10:1 ҷойгир карда шавад.
— Ин мақола аз ҷониби нашр шудааст таҷҳизоти пӯшонидани вакуумӣ истеҳсолкунанда чангкашаки Zhenhua
Вақти нашр: 27 сентябри соли 2025