TRUMPF präsentiert Kühltechnologie für UKP-Laserchips – Verarbeitungsgeschwindigkeit 5-mal höher als beim herkömmlichen Ätzen

de.wedoany.com-Bericht: Am 1. September stellte die TRUMPF-Gruppe auf der SEMICON Taiwan 2026 erstmals eine neue Anwendung für ultrakurzpuls-Laser (UKP) vor, mit der sich mikrometerfeine Kühlstrukturen direkt im Inneren von Chip-Stapeln bearbeiten lassen – ein Schritt zur industriellen Fertigung integrierter Kühlsysteme für KI-Chips.

Da fortschrittliche Packaging-Technologien mehrere Chips stapeln oder eng miteinander verbinden, um auf kleinerem Raum höhere Rechenleistung zu erzielen, konzentriert sich die Wärme zunehmend im Inneren der Chip-Stapel. Herkömmliche Kühlmethoden auf Rack- oder Rechenzentrumsebene können den Kühlbedarf leistungsstarker KI-Chips kaum noch decken. Halbleiterhersteller haben neue Kühlkonzepte wie Mikrofluidik-Kühlung und Spreader-Schichten in ihre Technologie-Roadmaps aufgenommen, die das direkte Einbetten feinster Strukturen in das Chip-Gehäuse erfordern.

Allerdings sind Materialien wie Siliziumkarbid und Diamant, die zur Chip-Kühlung verwendet werden, extrem hart, und die benötigten Kühlstrukturen sind nur wenige Mikrometer groß – herkömmliche Ätzverfahren stoßen hier bei Qualität und Effizienz an ihre Grenzen. Mit mikrometerpräziser Ablationstechnologie bearbeitet der TRUMPF-Ultrakurzpuls-Laser Mikrokanäle und Säulenstrukturen direkt auf Materialien wie Siliziumkarbid und ermöglicht eine präzise Kontrolle von Seitenwandwinkeln und Geometrie; die Säulenbreite bleibt über eine Höhe von etwa 100 Mikrometern hochgradig gleichmäßig. Laut TRUMPF ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit dieses Verfahrens mindestens 5-mal höher als beim Ätzen, bei gleichbleibend hoher Oberflächenqualität und präziser Geometrie der Kühlstrukturen.

Cathrin Conrad, Global Business Development Manager Halbleiter bei TRUMPF Lasertechnik, erklärte, dass die Wärmeableitung zu den größten Engpässen der künftigen KI-Prozessorentwicklung zählen werde – ohne völlig neue Kühlkonzepte sei das Wachstum der Rechenleistung kaum zu erreichen. Die Mikrostruktur-Kühltechnologie wird voraussichtlich frühestens 2028 mit der 3D-Chip-Stapelarchitektur auf den Markt kommen.

TRUMPF stellte zudem die HiPIMS-Plasmabeschichtungstechnologie (Hochleistungs-Impulsmagnetronsputtern) vor, die das Problem der Metallisierung von Millionen mikrometerfeiner Durchkontaktierungen in Glassubstraten lösen soll. Durch Plasma mit hoher Ionisierungsrate werden Metallionen präzise in Mikrolöcher mit hohem Aspektverhältnis geleitet, wodurch eine gleichmäßige, dichte Metallbeschichtung entsteht. Piotr Lach, Leiter für neue Technologieanforderungen bei TRUMPF, wies darauf hin, dass bereits eine fehlerhafte Beschichtung einer einzigen Durchkontaktierung das gesamte Substrat unbrauchbar machen könne.

Der Jahresumsatz von TRUMPF mit Halbleitertechnologien liegt bereits bei rund 1 Milliarde Euro, weltweit sind mehr als 2.500 Mitarbeiter in Forschung, Entwicklung und Service tätig. Das Unternehmen plant zudem, die Produktionskapazität für EUV-Lithografielasersysteme innerhalb von 2 Jahren auf das Dreifache des aktuellen Niveaus auszubauen.