TRUMPF zeigt Lasertechnik für KI-Chip-Kühlung
Mona Hopfinger
Das deutsche Technologieunternehmen TRUMPF präsentiert auf der Semicon Taiwan eine Ultrakurzpulslaser-Anwendung für integrierte Kühlsysteme in KI-Chips. Die Technologie soll die industrielle Fertigung von Mikrostrukturen zur Wärmeabfuhr ermöglichen.
Auf der Fachmesse Semicon Taiwan stellt TRUMPF erstmals eine Lösung vor, mit der sich Kühlsysteme direkt in KI-Chips integrieren lassen. Die Ultrakurzpulslaser des Unternehmens sollen die wirtschaftliche Produktion der dafür nötigen Mikrostrukturen in großem Maßstab möglich machen.
„Die Wärmeabfuhr wird zum Engpass künftiger KI-Prozessoren. Ohne neue Kühlkonzepte lassen sich die hohen Anforderungen nicht erfüllen. Unsere Ultrakurzpulslaser ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung der dafür erforderlichen Mikrostrukturen in industriellem Maßstab“, erklärt Cathrin Conrad, Business Development Managerin bei TRUMPF und verantwortlich für das Thema Chipkühlung.
Mit der Laseranwendung können Hersteller Kühlstrukturen flexibel im Chip-Stack platzieren. Das Verfahren funktioniert mit verschiedenen Materialien wie Siliziumkarbid und Diamant.
Advanced Packaging erfordert neue Kühlmethoden
Chip-Produzenten nutzen zunehmend Advanced Packaging – eine Technologie, bei der Halbleiter gestapelt oder eng verbunden werden, um auf kleinem Raum mehr Rechenleistung zu erreichen. Dadurch entsteht Wärme verstärkt im Inneren des Chip-Stacks, die sich mit klassischen Kühlmethoden wie der Kühlung von Serverracks oder Rechenzentren nur noch begrenzt ableiten lässt.
Führende Halbleiterhersteller planen daher neuartige Kühlungen für Chips, etwa mikrofluidische Kühlung oder Heatspreader. Dabei werden feinste Strukturen im Chippackage angebracht, die die Wärme dort abführen, wo sie entsteht.
Die Kühlstrukturen müssen beispielsweise in Siliziumkarbid eingebracht werden. Das Material eignet sich für anspruchsvolle Halbleiteranwendungen und leitet Wärme effizient ab. Die Herstellung der erforderlichen Mikrostrukturen stellt die Branche jedoch vor Herausforderungen, da Siliziumkarbid extrem hart ist und die benötigten Strukturen extrem klein sind. Mit etablierten Ätzprozessen lassen sie sich nur schwer fertigen.
Fünffach höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit
Mikrometergenau tragen die Ultrakurzpulslaser von TRUMPF das Siliziumkarbid ab und erzeugen so die feinen Strukturen. Entscheidend ist dabei hohe Präzision, damit die Kühlung zuverlässig funktioniert.
„Der entscheidende Vorteil unserer Technologie: Erst die Kombination aus hoher Laserleistung, Strahlformungstechnologie und unserem langjährigen Anwendungs-Know-how machen die industrielle Fertigung integrierter Kühlsysteme im Chip-Stack möglich“, sagt Conrad.
Im Vergleich zum Ätzen ermöglichen die Ultrakurzpulslaser eine mindestens fünffach höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger exzellenter Oberflächenqualität und präziser Geometrie der Kühlstrukturen. Damit erfüllt das Verfahren die Anforderungen der Halbleiterindustrie an Qualität und Wirtschaftlichkeit zugleich. Für Chiphersteller ist neben der Qualität vor allem die Produktivität wichtig.
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