Applied Materials: Neue Systeme zur Beschleunigung von DRAM und fortschrittlicher Verpackung für KI-Chips vorgestellt

Die Rechenleistung im KI-Bereich wird zunehmend durch den Speicher begrenzt, da die Anforderungen an Modellgröße und Datenübertragung die Fortschritte bei Bandbreite, Kapazität und Energieeffizienz übersteigen. Diese wachsende „Speicherbarriere“ beschleunigt die Einführung fortschrittlicher Verpackungsarchitekturen, darunter High-Bandwidth-Memory (HBM) und 3D-Stapelung. Diese Technologien sorgen für sprunghafte Verbesserungen bei Bandbreite und Effizienz, bringen jedoch neue Herausforderungen hinsichtlich der Prozesskomplexität mit sich. Applied unterstützt diesen Übergang mit einem Materialtechnik-Portfolio, das DRAM, fortschrittliche Verpackung und Prozesssteuerung umfasst, und baut damit seine Führungsposition in jedem dieser Bereiche aus, um Kunden dabei zu helfen, eine neue Generation von KI-Chips schneller und mit höherer Ausbeute in die Produktion zu bringen.

Verbesserte Epitaxie bringt Technologie der Logikklasse in die nächste DRAM-Generation

Epitaxie wird seit Jahren in modernster Logiktechnik eingesetzt, wo das präzise Aufwachsen eines kristallinen Materials im Transistorkanal die Leistung weit über das hinaus gesteigert hat, was durch geometrische Skalierung allein erreicht werden kann. Dieselben Techniken werden nun auch in den Peripherietransistoren von DRAMs entscheidend. Applied war vor mehr als einem Jahrzehnt mit seinem Centura™ Prime™ Epi-System Vorreiter bei der Silizium-Germanium-Epitaxie in Transistorkanälen.

Verbessertes Centura™ Prime™ Epi 

Applied stellt nun ein verbessertes Centura™ Prime™ Epi-System vor, das selektiv dotiertes Silizium-Germanium und Silizium-Phosphor in Source-/Drain-Bereichen aufbringt und dabei fortschrittliches Spannungs-Engineering mit präziser Dotierungssteuerung kombiniert. Das Ergebnis sind ein höherer Ansteuerstrom und eine höhere Transistoreffizienz, was einen schnelleren und energieeffizienteren DRAM-Betrieb ermöglicht – unerlässlich für die Bandbreitenanforderungen von HBM und DDR der nächsten Generation. Das neue System zeichnet sich zudem durch eine um 20 % geringere Stellfläche aus, was eine höhere Anlagendichte und eine schnellere Kapazitätsskalierung in DRAM-Fabriken ermöglicht.

„Die Transistor- und Materialtechnologien, die Leistungssteigerungen in der Spitzentechnologie der Logikchips vorangetrieben haben, werden nun auch im DRAM-Bereich unverzichtbar“, sagte Dr. , Präsident der bei Applied Materials. „Da DRAM skaliert wird, um die Bandbreitenanforderungen von HBM und KI-Workloads zu erfüllen, verschwimmt die Grenze zwischen Logik- und Speicherprozesstechnologie zunehmend. Durch die Nutzung unserer Führungsposition in der Epitaxie bei modernster Logiktechnologie ist Applied in einer einzigartigen Position, um diesen Wandel im DRAM-Bereich voranzutreiben.“

Neue CMP- und Abscheidungssysteme zielen auf die kritischsten Schritte im Bereich Advanced Packaging ab

In den letzten Jahren hat Advanced Packaging für die Computerindustrie eine ebenso strategische Bedeutung erlangt wie die Transistorskalierung auf dem Chip. Moderne KI-Serverchips vereinen Billionen von Transistoren, indem sie mehrere Chips in einem einzigen Gehäuse integrieren. HBM ist ein führendes Beispiel für diesen Ansatz, bei dem DRAM-Chips übereinander gestapelt und über Through-Silicon-Vias (TSVs) miteinander verbunden werden. Applied ist Marktführer bei Prozessanlagen für die fortschrittliche Verpackung, darunter Systeme, die den Großteil der materialtechnischen Schritte abdecken, die zur Herstellung der TSVs, Kupfersäulen und Mikrobumps erforderlich sind, welche die gestapelten Chips verbinden. Heute stellt Applied drei neue Systeme vor, die auf die kritischsten Prozessschritte der fortschrittlichen Verpackung ausgerichtet sind.

Opta™ Quad CMP

Aufbauend auf der führenden Position von Applied im Bereich der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP) wurde die Opta™ Quad-Plattform speziell für das Advanced Packaging entwickelt, wo dickere Schichten, längere Polierzeiten und engere Toleranzen das Risiko von Ungleichmäßigkeiten und Ertragsverlusten erhöhen. Opta Quad überwacht kontinuierlich den Zustand der Wafer während des Poliervorgangs und passt sich dynamisch in Echtzeit an, wodurch die Gleichmäßigkeit innerhalb des Wafers und die Kontrolle der Gesamtdickenabweichung verbessert werden. Dies ist besonders kritisch für das Hybrid-Bonding – eine aufkommende 3D-Stapeltechnologie, bei der Kupferverdrahtungen und umgebende Dielektrika von zwei Chips in einem einzigen Schritt miteinander verschmolzen werden, was eine nahezu perfekte Oberflächenplanarität für Ergebnisse mit hoher Ausbeute erfordert.

Nokota™ VMax™ 2 ECD

Mit zunehmender Miniaturisierung von 3D-Stapeln können ungleichmäßige Verbindungen Lücken hinterlassen, die einen zuverlässigen Kontakt zwischen den Schichten verhindern. Die Gewährleistung, dass die TSVs und Mikrobumps über den gesamten Wafer hinweg eben sind, ist entscheidend für die Stapelausbeute. Nokota™ VMax™ 2 ist ein System zur elektrochemischen Abscheidung (ECD), das für hochpräzises Kupferplattieren in einem breiten Anwendungsspektrum der nächsten Verpackungsgeneration entwickelt wurde – von der TSV-Füllung für 3D-Stapelung bis hin zu Feinraster-Verbindungen wie der Bildung von Mikrobumps. Nokota VMax 2 führt das Adaptive Pattern Tuning (APT) ein, das das elektrische Feld dynamisch formt, um layoutbedingte Abweichungen zu korrigieren und die Gleichmäßigkeit der Beschichtung über den gesamten Wafer hinweg zu verbessern.

Producer™ Avila™ 2 PECVD

Um mehr Schichten in einen Stapel unterbringen zu können, werden HBM-Chips auf etwa 1/25 der Dicke eines Standard-Wafers verdünnt, wodurch sie anfällig für Verformungen und Verwindungen werden. Diese Effekte verstärken sich mit jeder hinzugefügten Schicht und erhöhen das Risiko von Bondfehlern und Ertragsverlusten. Producer™ Avila™ 2 ist ein PECVD-System (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), das die mechanische Stabilität ultradünner DRAM-Chips verbessert, indem es spannungsausgleichende dielektrische Schichten um TSVs herum aufbringt und so eine zuverlässige Stapelung von HBM-Designs mit 12, 16 und künftig noch mehr Schichten ermöglicht. Neben HBM unterstützt das System eine Reihe fortschrittlicher Speicher- und Logik-Integrationskonzepte.

„Fortschrittliche Verpackungstechniken sind zu einem Haupttreiber der Leistung auf Systemebene geworden, und die Komplexität der 3D-Architekturen der nächsten Generation erfordert ein neues Maß an Präzision in jedem Prozessschritt“, sagte Raja. „Die Führungsposition von Applied in den Bereichen dielektrisches CVD, ECD und CMP – kombiniert mit fundiertem Know-how in der Prozessintegration – gibt Kunden die Werkzeuge an die Hand, die sie benötigen, um 3D-Stapel zuverlässig und mit hoher Ausbeute zu skalieren.“

Neue eBeam-Systeme bringen die Prozesskontrolle aus der Waferfertigung in die fortschrittliche Verpackung

Fabriken für fortschrittliche Verpackung stehen vor Herausforderungen hinsichtlich Defekten und Messtechnik, die früher ausschließlich in Waferfabriken auftraten. Die Strukturabmessungen sind unter die Auflösungsgrenze optischer Inspektionswerkzeuge gesunken, und Partikel, die bei größeren Bumps noch tolerierbar waren, beeinträchtigen nun die Ausbeute. Ein einziger Defekt kann bereits die Ausschusserklärung eines gesamten HBM-Stacks erfordern, wodurch die Prozesskontrolle zu einer strategischen Priorität wird. Applied baut seine Führungsposition im eBeam-Bereich mit zwei neuen Systemen aus, die speziell für die fortschrittliche Verpackung entwickelt wurden – beide sind so konzipiert, dass sie eine breite Palette an Substratgeometrien und -materialien verarbeiten können.

VeritySEM™ 7AP CD-Messtechnik

Als neuestes Mitglied des VeritySEM™-Portfolios von Applied für die Messung kritischer Abmessungen (CD) ermöglicht das VeritySEM™ 7AP die präzise Messung von Strukturen auf dicken, heterogenen und stark verzogenen Substraten, wie sie in HBM- und Chiplet-Architekturen üblich sind. VeritySEM AP-Systeme passen sich automatisch an verschiedene Größen und Materialien an und bieten dabei eine Empfindlichkeit im Sub-10-nm-Bereich – um Größenordnungen besser als optische Messgeräte.

SEMVision™ G7AP Defektanalyse

SEMVision™ ist die branchenführende eBeam-Defektanalyseplattform. SEMVision™ G7AP baut die Führungsposition von Applied im Bereich Advanced Packaging weiter aus und ermöglicht eine hochauflösende Defektprüfung sowie automatisierte Klassifizierung auf Silizium-, organischen und Glassubstraten. Das System kann die Ertragsoptimierung beschleunigen, indem es Kunden dabei unterstützt, kritische Defekte schnell von Störsignalen zu unterscheiden. SEMVision G7AP ist bereits bei führenden Speicher- und Logik-Herstellern im Einsatz und unterstützt die Massenfertigung im Bereich Advanced Packaging.

„Applied ist seit Jahrzehnten Vorreiter in der eBeam-Technologie“, sagte , Group Vice President und General Manager der bei Applied Materials. „Da die Geometrien fortschrittlicher Verpackungstechnologien unter die Auflösungsgrenze optischer Werkzeuge sinken, benötigen Verpackungsfabriken Präzision auf eBeam-Niveau, um die Defekte sowohl erneut zu erkennen als auch zu klassifizieren. Mit der Entwicklung der Systeme VeritySEM 7AP und SEMVision G7AP überträgt Applied sein bewährtes Know-how aus der Waferfertigung auf den Bereich der Verpackung – speziell zugeschnitten auf die Substrate und Defektherausforderungen von 3D-Architekturen.“

Ein Medienkit mit weiteren Informationen zu den neuen Systemen ist auf der Website von Applied Materials verfügbar. Weitere Details zu den fortschrittlichen Technologien von Applied werden im Rahmen der DRAM- und Advanced-Packaging-Veranstaltung des Unternehmens vorgestellt, die im Laufe des heutigen Tages stattfindet.

Über Applied Materials

Applied Materials, Inc. (Nasdaq: AMAT) ist der Marktführer für materialtechnische Lösungen, die die Grundlage für praktisch jeden neuen Halbleiter und jedes fortschrittliche Display weltweit bilden. Die von uns entwickelten Technologien sind unerlässlich für den Fortschritt im Bereich der KI und die Beschleunigung der Kommerzialisierung von Chips der nächsten Generation. Bei Applied Materials erweitern wir die Grenzen von Wissenschaft und Technik, um Materialinnovationen zu schaffen, die die Welt verändern. 

– – – – –

Weiterführende Links

👉 www.appliedmaterials.com  

Foto: unsplash