TRUMPF presenta una tecnologia integrata di raffreddamento per chip AI a Semicon Taiwan 2026

TRUMPF sta sviluppando l'ecosistema della gestione termica dei semiconduttori introducendo una nuova applicazione basata su laser a impulsi ultracorti, progettata per la fabbricazione diretta di sistemi di raffreddamento integrati nei processori per l'intelligenza artificiale. Questa tecnologia di ablazione laser consente ai produttori di semiconduttori di realizzare strutture di raffreddamento su scala microscopica in materiali di substrato duri, facilitando la dissipazione localizzata del calore direttamente all'interno di package avanzati per chip ad alta densità.

Affrontare i colli di bottiglia termici nelle architetture di packaging avanzato
I produttori utilizzano sempre più tecniche di packaging avanzato, combinando chip impilati o densamente interconnessi per aumentare la potenza di calcolo in spazi ridotti. Di conseguenza, il calore viene generato in profondità all'interno dello stack di chip, limitando significativamente l'efficacia dei metodi convenzionali di raffreddamento a livello di data center o rack di server.

Per mantenere le prestazioni e l'affidabilità dei processori, i produttori di semiconduttori stanno integrando direttamente nell'architettura dei dispositivi meccanismi di raffreddamento microfluidico e diffusori di calore integrati. Questa strategia richiede la realizzazione di canali ultrasottili nei substrati del package, come il carburo di silicio e il diamante, per dissipare i carichi termici esattamente nel punto in cui vengono generati.

Lavorazione con laser a impulsi ultracorti per substrati in carburo di silicio
L'integrazione di strutture di raffreddamento in materiali come il carburo di silicio presenta notevoli ostacoli produttivi. Sebbene il carburo di silicio possieda un'eccellente conducibilità termica, adatta alle applicazioni più impegnative nel settore dei semiconduttori, la sua estrema durezza rende difficile la fabbricazione su scala microscopica attraverso i processi di incisione standard.

TRUMPF affronta questa sfida utilizzando laser a impulsi ultracorti per ablare il carburo di silicio con precisione micrometrica. Un'elevata accuratezza è fondamentale per garantire una dinamica dei fluidi e un trasferimento termico affidabili all'interno del componente di raffreddamento finale, senza causare degrado meccanico del materiale circostante.




Integrazione su scala industriale e produttività manifatturiera
In occasione della fiera Semicon Taiwan, TRUMPF ha dimostrato che questa applicazione laser offre la produttività e la precisione geometrica necessarie per la produzione su larga scala. Cathrin Conrad, Business Development Manager di TRUMPF, sottolinea che la dissipazione del calore rappresenta un limite fondamentale per i processori ad alte prestazioni, rendendo il raffreddamento integrato una necessità assoluta.

Afferma: «La combinazione di un'elevata potenza laser, della tecnologia di sagomatura del fascio e dei nostri molti anni di esperienza applicativa rende possibile la produzione industriale di sistemi di raffreddamento integrati negli stack di chip».

Rispetto ai tradizionali processi di incisione utilizzati nella produzione di semiconduttori, la metodologia basata sui laser a impulsi ultracorti raggiunge una velocità di lavorazione almeno cinque volte superiore, mantenendo al contempo un'eccellente qualità superficiale e precise geometrie dei microcanali. Questa capacità produttiva continua consente all'industria dei semiconduttori di soddisfare contemporaneamente i requisiti di qualità e di efficienza economica richiesti dall'hardware informatico di nuova generazione.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione descrive specifiche tecniche e confronti competitivi non inclusi nell'annuncio originale del prodotto.

Nel settore della produzione di semiconduttori, la realizzazione di canali microfluidici in materiali duri a larga banda proibita, come il carburo di silicio e il diamante, si è tradizionalmente basata sull'incisione ionica reattiva profonda. Sebbene l'incisione chimica sia una procedura standard per il silicio convenzionale, essa incontra difficoltà dovute all'inerzia chimica e alla durezza del carburo di silicio, con conseguenti basse velocità di incisione e un'usura accelerata degli strati di mascheratura.

I concorrenti nel settore della microlavorazione laser offrono sistemi laser alternativi per il taglio dei wafer. Tuttavia, l'applicazione di TRUMPF è rivolta al raffreddamento interno dei dispositivi e utilizza specifiche ottiche per la sagomatura del fascio che massimizzano i tassi di ablazione volumetrica.

Operando nel regime degli impulsi ultracorti, il sistema genera un'ablazione a freddo, vaporizzando il materiale del substrato senza trasferire energia termica residua che potrebbe provocare microfratture o deformare il package del semiconduttore. Questo preciso meccanismo di trasferimento dell'energia spiega direttamente l'aumento documentato di cinque volte della velocità di lavorazione rispetto all'incisione chimica, soddisfacendo al contempo le rigorose tolleranze strutturali richieste per la gestione termica microfluidica integrata direttamente nei chip.

A cura di Natania Lyngdoh, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

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