Infineon gelingt ein Durchbruch in der Wafertechnologie. So hat das Unternehmen die dünnsten jemals hergestellten Silizium-Leistungswafer mit einer Dicke von nur 20 Mikrometern und einem Durchmesser von 300 Millimetern in einer hochskaligen Halbleiterfabrik vorgestellt.

Die ultradünnen Siliziumwafer sind nur ein Viertel so dick wie ein menschliches Haar und halb so dick wie die derzeit modernsten Wafer mit 40-60 Mikrometern. "Infineons Durchbruch in der ultradünnen Wafertechnologie stellt einen bedeutenden Fortschritt bei energieeffizienten Stromversorgungslösungen dar und hilft uns, das volle Potenzial der globalen Trends Dekarbonisierung und Digitalisierung auszuschöpfen", sagte Jochen Hanebeck, CEO von Infineon Technologies.

Die Energieeffizienz und Leistungsdichte kann nun drastisch erhöht werden

Laut Infineon wird diese Innovation dazu beitragen, die Energieeffizienz, Leistungsdichte und Zuverlässigkeit von Stromumwandlungslösungen für Anwendungen in KI-Rechenzentren sowie Verbraucher-, Motorsteuerungs- und Computeranwendungen erheblich zu steigern. Durch die Halbierung der Waferdicke wird der Substratwiderstand des Wafers um 50 % reduziert, wodurch der Leistungsverlust in Stromversorgungssystemen im Vergleich zu Lösungen auf Basis herkömmlicher Siliziumwafer um mehr als 15 % verringert wird. Für High-End-KI-Serveranwendungen, bei denen der wachsende Energiebedarf durch höhere Stromstärken getrieben wird, ist dies bei der Leistungsumwandlung besonders wichtig, denn hier müssen die Spannungen von 230 V auf eine Prozessorspannung unter 1,8 V reduziert werden.

Das KI-Geschäft soll innerhalb der nächsten beiden Jahre rund 1 Mrd. Euro erreichen

Die ultradünne Wafertechnologie verbessert das vertikale Stromversorgungsdesign, das auf der vertikalen Trench-MOSFET-Technologie basiert und eine sehr enge Verbindung zum KI-Chipprozessor ermöglicht, wodurch der Leistungsverlust verringert und die Gesamteffizienz verbessert wird. "Die neue ultradünne Wafertechnologie treibt unser Bestreben voran, verschiedene KI-Serverkonfigurationen vom Netz bis zum Kern auf die energieeffizienteste Weise mit Strom zu versorgen", sagte Adam White, Division President Power & Sensor Systems bei Infineon. "Da der Energiebedarf für KI-Rechenzentren deutlich steigt, wird Energieeffizienz immer wichtiger. Für Infineon ist dies eine schnell wachsende Geschäftsmöglichkeit. Mit Wachstumsraten im mittleren zweistelligen Bereich erwarten wir, dass unser KI-Geschäft innerhalb der nächsten zwei Jahre eine Milliarde Euro erreichen wird."

Die Ingenieure haben extra ein neues Schleifverfahren entwickelt

Um die technischen Hürden bei der Reduzierung der Waferdicke auf 20 Mikrometer zu überwinden, mussten die Ingenieure von Infineon einen innovativen Ansatz für das Waferschleifen entwickeln, da der Metallstapel, der den Chip auf dem Wafer hält, dicker als 20 Mikrometer ist. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Handhabung und Verarbeitung der Rückseite des dünnen Wafers.

Darüber hinaus haben technische und produktionsbezogene Herausforderungen wie Waferbogen und Wafertrennung große Auswirkungen auf die Backend-Montageprozesse, die die Stabilität und erstklassige Robustheit der Wafer gewährleisten. Der 20-Mikrometer-Dünnwafer-Prozess baut auf der bestehenden Fertigungskompetenz von Infineon auf und stellt sicher, dass die neue Technologie nahtlos in bestehende Produktionslinien für große Stückzahlen integriert werden kann, ohne dass zusätzliche Fertigungskomplexität entsteht. Dadurch werden die höchstmögliche Ausbeute und Versorgungssicherheit gewährleistet.

Die neue Technologie soll die Bestehende in den nächsten Jahren schrittweise ersetzen

Die Technologie wurde qualifiziert und in den integrierten intelligenten Leistungsstufen (DC-DC-Wandler) von Infineon eingesetzt, die bereits an erste Kunden ausgeliefert wurden. Mit dem aktuellen Ausbau der Ultradünnwafertechnologie geht Infineon davon aus, dass diese innerhalb der nächsten drei bis vier Jahre die bestehende konventionelle Wafertechnologie für Niederspannungs-Leistungswandler ersetzen wird.