AI时代的核心助力:贵金属材料在芯片与存储封装中的关键作用粉体资讯

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随着人工智能(AI)技术迅速渗透到各个行业,高速计算和大容量存储器的需求激增。为满足这一需求,芯片制造商们正越来越倚重贵使用金属材料的先进封装技术。这些“金银家族”不仅价格昂贵,还凭借其优越的性能在芯片和存储器封装中扮演着至关重要的角色。

这种“重视”源于先进制程尺寸的不断缩小,贵金属在实现小线宽、低电阻率、高粘附性和低接触电阻等方面具有无可替代的优势。从21世纪以来新增的芯片材料中可以看出,约40种新元素中有90%是贵金属和过渡金属,它们为芯片性能的提升提供了强大支撑。

目前,常用在芯片和存储器封装中的贵金属材料主要包括以下几种:

①金(Au):

应用:金常用于芯片封装中的键合线(wirebonding)、引线框架电镀和焊接材料。它具有优良的导电性、耐腐蚀性和化学稳定性,是高端芯片封装的首选材料。

特点:导电性能好,耐氧化,适合严苛环境中的高可靠性应用。

②银(Ag):

应用:银用于导电胶、电极和反射层等,尤其在光电子器件中作为高效反射材料。

特点:导电率最高,适合需要高导电性和高反射率的场合,但容易氧化,因此常与其他材料合用。

③钯(Pd):

特点:耐氧化性优异,适合高温应用,且成本较金更低。

④铂(Pt):

应用:铂常用于高温稳定性要求较高的封装,如传感器和特种半导体器件的封装中。

特点:具有良好的耐高温和耐腐蚀性,适合极端条件下的应用。

⑤铑(Rh):

应用:铑主要用于芯片封装的电镀中,尤其在对抗腐蚀和磨损有高要求的环境下。

特点:极高的抗腐蚀性和硬度,适合高耐磨和高反射应用。

⑥钌(Ru):

应用:钌被广泛用于作为晶体管栅极的电极材料以及存储器(如DRAM和MRAM)中。

特点:良好的导电性和耐腐蚀性,同时具备优异的热稳定性。此外,钌薄膜可以极薄而不会显著增加电阻,是替代钴和钽的新兴候选材料。

⑦金锡合金(Au-Sn):

应用:这种合金广泛用于高可靠性焊接材料,如光电子、MEMS和微波器件等。

特点:低熔点、良好的润湿性和高导热性,是高精度封装中常见的选择。

Au-Sn粉体

贵金属材料对AI产业的助力

之所以贵金属材料在AI产业中大放异彩,成为芯片和存储器的“幕后英雄”,是因为它们拥有卓越的导电、导热和耐腐蚀性能。这些独特的物理和化学特性,使它们在封装技术中占据了无可替代的位置,确保了高端电子器件的稳定运行。接下来,我们一起来看看贵金属材料在这个领域中究竟有多“硬核”吧:

1、提升计算速度和效率

随着AI模型变得越来越复杂,对高速计算、大数据处理和低延迟的需求也在持续上升。而在高速运算场景中,贵金属的低电阻率特性显著降低了电能损耗,提升了数据传输速度。钯和金等材料在电极、互连线和焊接中的应用,可以确保芯片在高频下稳定运行,这对训练大型AI模型和实时数据处理至关重要。

2、改善散热性能,提升系统稳定性

高性能AI芯片在运算时会产生大量热量,散热成为一大挑战。贵金属材料如银和金具有优异的导热性能,可以有效将热量传导至散热器和封装外部,从而降低芯片的工作温度,提升系统的整体稳定性和寿命。

3、增强封装可靠性,延长设备寿命

4、支撑先进存储技术的实现

AI技术不仅需要高性能处理器,还需要大容量、快速响应的存储器。贵金属材料在存储器封装中能提供更好的导电性和抗氧化性,有助于提高存储器的可靠性和寿命。如钌具有高熔点,硬度大和良好的电导率,使其成为制造高密度存储芯片的合适材料,有望用于新一代存储技术(如MRAM、ReRAM等)的开发。

5、促进微型化和集成化发展

随着芯片集成度的提升和制程的微缩,传统材料难以满足更小线宽和更高连接精度的需求。贵金属及其合金材料的应用,突破了微型化的技术瓶颈,使得更小、更快、更智能的AI芯片成为现实。

总之,贵金属材料以其独特的物理化学特性,在AI芯片和存储器封装中发挥着无可替代的作用。未来,随着AI技术的进一步发展,对贵金属材料的需求必将持续增长,为新一代电子器件的性能提升和创新突破提供更强大的支撑。

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