半导体领域的3D
助力实现高精度、高性能组件,推动新一代半导体制造发展
半导体行业正迎来新一轮增长周期。德勤《2024年半导体行业展望》报告指出,受内存市场复苏、个人电脑与智能手机需求增长以及生成式人工智能应用加速推动,全球芯片销售额预计将在2024年回升至5880亿美元。
尽管行业重现增长态势,制造复杂性和竞争压力仍在持续加剧。仅通信与计算应用就占据全球半导体销售额的56%,而内存市场——占整体市场近四分之一——仍是影响产量和设备需求的关键波动因素。这种波动性使原始设备制造商和晶圆厂面临日益严峻的压力:必须最大化晶圆良率、提升温度均匀性、缩短开发周期,并构建更具韧性的供应链体系。
工业3D 正是在此成为创新的催化剂——释放传统制造无法企及的性能与设计潜力。
3D 在半导体应用中的优势
AM技术在晶圆制造设备中的应用
冷却板的增材制造
冷却板是等离子体腔室和晶圆处理子模块中的关键组件。传统制造工艺限制了设计复杂度,阻碍了热优化,且通常需要较长的生产周期。借助增材制造技术,工程师能够创建符合精确热分布曲线的贴合冷却通道,从而提升晶圆背面的冷却效果并改善整体温度均匀性。
通过消除传统加工的限制,增材制造技术实现了更大的通道直径、更高的冷却体积、优化的内部流道以及更快的迭代周期。由此带来的结果是:提升产量、增强工艺稳定性,并降低对传统供应链的依赖。
HS高科技
韩国领先的半导体设备零部件供应商HS Hitech与EOS合作,成功突破了传统钎焊冷却板的局限性。原始设计不仅需要复杂的组装流程,还存在泄漏风险,且热效率和冷却面积均受限。通过采用EOS金属增材制造技术,内部冷却架构得以全面重构,实现:
- +50% 频道音量
- +10% 通道长度
- +50%冷却表面积
- –30%峰值温度
- +60% 温度均匀性
经过AM优化的部件在仿真中也表现出较小的变形,并满足了所有流量和压力完整性要求。该案例展示了增材制造 如何增材制造 高性能热管理组件,显著提升半导体工艺稳定性。
液压歧管与动力系统晨间会议
晶圆制造工厂依赖数千套冷却、温控及液压动力系统。这些组件必须具备卓越的可靠性和可维护性,以最大限度减少设备停机时间。然而传统管汇在流量优化、装配复杂性和长期可靠性方面存在局限。增材制造技术为原始设备制造商和原始设计制造商开辟了新机遇,使其能够定制和集成热液压系统,实现更优化的流体动力学特性、减少装配接口,并显著提升耐久性。
HDC有限公司
HDC株式会社采用EOS金属增材制造技术重新设计了液压总成系统,突破了传统制造工艺的局限。该增材制造总成体积缩减30%,重量减轻高达70%,其高度优化的曲面内部流道设计有效降低了压力损失,并彻底消除了对辅助盖帽和堵头的依赖。
通过将多个部件整合为单一整体结构,该歧管不仅更坚固耐用、维护更便捷,可靠性也显著提升。增材制造技术还能实现模块化设备的完全定制化,缩短交付周期,并集成温度或压力传感器以支持预测性维护。这充分展现了增材制造如何将液压系统升级为高性能的下一代半导体组件。
冷却模块或散热器的AM
AM技术为换热器、冷却模块、冷指和散热器开辟了全新的设计可能性。工程师能够集成复杂的内部通道网络、晶格结构和高表面积几何形状,这些设计能显著提升散热和冷却性能——其效果远超传统机械加工或钎焊工艺所能达到的水平。
德尔维有限公司
Delvy Oy通过制造一款内部通道极其复杂且具有先进晶格表面的铜制热交换器,展示了增材制造的变革性影响。该团队采用具有卓越导热性能的铜材料EOS CuCP,成功将散热表面积提升了300%以上。
这使得在苛刻的半导体环境中能够实现更快速、更均匀的温度分布,改善冷却液循环,减少湍流,并保持更稳定的传感器温度。该案例充分展示了增材制造如何为新一代冷却应用提供无与伦比的热性能。
塑造半导体热管理未来
增材制造 半导体设备的研发、优化与生产模式。无论是提升冷却效率、改善温度均匀性、缩减系统占地面积,还是实现完全定制化的热架构设计,EOS增材制造技术所释放的性能水平均超越传统制造工艺。本文所列案例仅是开端。