Bei KI-Chips der nächsten Generation rückt Advanced Packaging zunehmend in den Fokus und damit Glassubstrate, doch schon wenige fehlerhaft beschichtete Durchkontaktierungen können ein Glaspanel unbrauchbar machen. Trumpf setzt auf HiPIMS-Technologie, mit der sich die feinen Strukturen zuverlässig beschichten lassen.

Der Wettlauf um leistungsfähigere KI-Chips verlagert sich zunehmend auf das Packaging. Um künftig mehr Rechenleistung auf kleinerem Raum unterzubringen, setzen Branchenführer deshalb auf neue Substrattechnologien wie Glassubstrate: Sie bringen mehr Funktionen auf kleinerem Raum unter und übertragen Daten schneller sowie effizienter innerhalb des Chips. Dafür müssen Hersteller jedoch Millionen mikroskopisch kleiner Löcher ins Glas einbringen und anschliessend mit leitfähigem Material beschichten.

Fehlerhafte Durchkontaktierungen machen Panels unbrauchbar

Trumpf hat dafür nun erstmals ein Industrieverfahren entwickelt, das die Herstellung solcher Strukturen in hoher Qualität und mit reproduzierbaren Ergebnissen erlaubt. Mit seinen HiPIMS-Produkten unterstützt Trumpf die Halbleiterindustrie dabei, Glassubstrate für die nächste Generation leistungsfähiger KI-Prozessoren zur Serienreife zu bringen. «Die Rechenleistung moderner KI-Chips steigt rasant. Damit wachsen auch die Anforderungen an das Packaging. Through-Glass-Vias gelten als ein vielversprechender Ansatz für künftige Chipgenerationen. Entscheidend ist jedoch, dass sich Millionen feinster Strukturen zuverlässig beschichten lassen. Genau hier setzt unsere HiPIMS-Technologie an», sagt Piotr Lach, Head of Next Technology Demands bei Trumpf Elektronik.

Die Herausforderung: Die Löcher in den Glassubstraten sind gleichzeitig sehr tief und sehr schmal. Schon wenige fehlerhaft beschichtete Durchkontaktierungen können ein komplettes Glaspanel unbrauchbar machen. Für die Massenproduktion zählen deshalb vor allem zuverlässige Prozesse, gleichbleibende Ergebnisse und eine hohe Anzahl funktionsfähiger Bauteile. Die Trumpf-Technologie stabilisiert den Prozess und steigert die Ausbeute in der Fertigung gegenüber herkömmlichen Verfahren. Damit versetzt Trumpf Chip-Hersteller in die Lage, neue Packaging-Konzepte für KI-Anwendungen wirtschaftlich in die Serienproduktion zu überführen.

Elektrische und magnetische Felder lenken die Ionen gezielt

HiPIMS ist ein besonders leistungsfähiges Beschichtungsverfahren: Die industriell gefertigten HiPIMS-Generatoren von Trumpf erzeugen ein hochionisiertes Plasma mit einem höheren Anteil elektrisch geladener Teilchen als konventionelle Verfahren. Zusätzliche elektrische und magnetische Felder steuern diese Ionen gezielt und lenken sie in die tiefen, schmalen Strukturen. So gelingt eine deutlich gleichmässigere Beschichtung auch in tiefen Trenches.

Die deutlich höhere Ionisierung von HiPIMS führt zu einer höheren Dichte der abgeschiedenen Moleküle. «Das verbessert die Qualität der Beschichtung. Die Technologie trägt dazu bei, die Ausbeute in der Fertigung zu steigern und die Grundlage für eine wirtschaftliche Serienproduktion künftiger KI-Chips zu schaffen», sagt Lach.

Trumpf sammelt seit Jahren Erfahrung mit HiPIMS-Verfahren

Trumpf bringt langjährige Erfahrung mit HiPIMS-Technologien aus industriellen Produktionsumgebungen mit. Schon vor vielen Jahren hat das Unternehmen erste HiPIMS-Lösungen für andere Anwendungsfelder auf den Markt gebracht und die Technologie seither kontinuierlich weiterentwickelt. Heute stützt sich Trumpf auf umfangreiche Erfahrungen aus realen Fertigungsprozessen.

«Für unsere Kunden zählt nicht allein die technologische Leistungsfähigkeit. Entscheidend ist, dass sich Prozesse weltweit reproduzierbar skalieren lassen. Mit unserer Industrialisierungserfahrung und unserem Technologievorsprung unterstützen wir führende Chiphersteller dabei, Advanced-Packaging-Technologien schnell und zuverlässig in die Massenproduktion zu bringen», sagt Lach.

Trumpf deckt mehrere Technologien fürs Advanced Packaging ab

Neben HiPIMS bietet Trumpf weitere Technologien für das Advanced Packaging: Ultrakurzpulslaser für die Herstellung von Through-Glass-Vias sowie Plasma-Stromversorgungen für Beschichtungs- und Ätzprozesse in der Halbleiterfertigung. Gemeinsam bilden diese Technologien eine wichtige Grundlage für die Herstellung leistungsfähiger Chips für künstliche Intelligenz, Rechenzentren und Hochleistungsrechner.