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onsemi présente une plateforme d'alimentation intégrée pour une densité de puissance accrue
Le packaging sur tranche de silicium intègre plusieurs puces et optimise les performances électriques, thermiques et mécaniques pour les infrastructures d'IA, les véhicules électriques et les applications industrielles.
www.onsemi.com
Wafer de la plateforme Embedded Power d’onsemi
onsemi a présenté la plateforme Embedded Power Platform (EPP) afin de regrouper l'électronique de puissance, le support mécanique et la dissipation thermique au sein d'une architecture unifiée au niveau du wafer. Ce procédé de fabrication répond aux contraintes croissantes de distribution électrique dans les centres de calcul d'intelligence artificielle, les groupes motopropulseurs de véhicules électriques et les équipements d'automatisation industrielle.
Intégration au niveau du wafer et réduction de l'inductance parasite
Le packaging traditionnel en électronique de puissance repose sur un flux de conception séquentiel où des puces discrètes de semi-conducteurs de puissance sont fixées sur des substrats en céramique, reliées par des fils de câblage (wire bonding) à des bornes externes, puis encapsulées dans des résines de moulage plastique. Cet assemblage mécanique introduit une inductance de boucle parasite qui limite les fréquences de découpage et génère des interfaces thermiques à résistance thermique élevée.
L'Embedded Power Platform transforme la tranche de silicium de 300 mm (12 pouces) en base structurelle et fonctionnelle du boîtier. Au sein d'une ligne de fabrication en salle blanche, des puces semi-conductrices hétérogènes — comprenant le silicium, le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) — sont intégrées aux côtés des circuits de commande de grille (gate drivers) et des circuits de contrôle. Des couches de redistribution (RDL) planaires en cuivre au niveau du wafer et des vias conducteurs verticaux remplacent les fils de câblage traditionnels. Cette configuration raccourcit les trajets de courant, minimise l'inductance de boucle et permet une commutation haute fréquence stable tout en réduisant les pertes par découpage.
Premiers déploiements dans l'automobile et les centres de données
Dans la distribution électrique des centres de données, la densité croissante des baies de serveurs exige des systèmes d'alimentation occupant un encombrement minimal tout en dissipant efficacement la chaleur. Lors d'une première évaluation sur disjoncteur à semi-conducteurs (solid-state circuit breaker) utilisant cette plateforme, le boîtier intégré a permis de réduire le volume physique d'environ 50 % et a fonctionné avec une température inférieure de 20 % par rapport aux assemblages discrets actuels.
Pour la mobilité électrique, les onduleurs de traction automobile conçus sur cette architecture atteignent une densité de puissance jusqu'à quatre fois supérieure et réduisent les pertes de puissance électrique de 15 % par rapport aux modules de puissance conventionnels à fils de câblage. L'architecture unifiée prend en charge des étages de puissance évolutifs à travers différents segments de véhicules, permettant aux équipementiers de réutiliser leurs conceptions d'onduleurs. Subaru Corporation a conclu un accord technologique précoce avec onsemi pour évaluer la plateforme, en s'appuyant sur des modèles de simulation et des premiers prototypes d'ingénierie afin d'étudier l'intégration au groupe motopropulseur.
Puce de la plateforme Embedded Power d’onsemi
Contexte supplémentaire :
Cette section détaille les spécifications techniques et l'analyse comparative concurrentielle non incluses dans l'annonce initiale du produit.
Sur le marché du packaging de semi-conducteurs de forte puissance, cette architecture rivalise avec les méthodes d'intégration de puces discrètes et les concepts avancés de modules de puissance, y compris les technologies d'intégration dans les circuits imprimés (PCB embedding) développées par AT&S et Schweizer Electronic, ainsi que les modules de puissance sur substrat d'interconnexion moulé (MIS) proposés par des fournisseurs tels qu'Infineon Technologies et STMicroelectronics.
Une distinction technique fondamentale réside dans le substrat utilisé et la méthodologie de fabrication des interconnexions. Les solutions d'alimentation intégrée industrielles reposent généralement sur des stratifiés organiques en résine FR-4 ou bismaléimide-triazine (BT), dans lesquels les puces sont logées dans des cavités percées au sein de cœurs PCB multicouches. Bien que l'intégration sur substrat organique réduise l'inductance de boucle par rapport au câblage filaire, elle reste limitée par la conductivité thermique des préimprégnés organiques (généralement inférieure à 1 à 3 W/m·K) et les règles de conception des circuits imprimés, dont les largeurs de piste et isolements se mesurent en dizaines de micromètres.
En revanche, l'utilisation d'une tranche de silicium monocristallin de 300 mm tire parti de la conductivité thermique naturelle du silicium massif (environ 148 W/m·K à température ambiante), agissant directement comme un dissipateur thermique intégré et éliminant le besoin de matériaux d'interface thermique épais. De plus, les couches de redistribution en cuivre à couche mince de qualité semi-conducteur atteignent des résolutions de ligne et d'espacement inférieures à 5 micromètres. Ce routage lithographique micrométrique autorise des boucles driver-grille très couplées avec des inductances de boucle inférieures au nanohenry. Une inductance aussi faible est indispensable pour éliminer les surtensions transitoires et les déclenchements intempestifs sur les commutateurs ultra-rapides à large bande interdite en GaN et SiC lors de transitoires à forte vitesse de balayage dépassant 100 V/ns.
Édité par Natania Lyngdoh, rédactrice d’Induportals, avec l’assistance de l’IA.
www.onsemi.com
onsemi a présenté la plateforme Embedded Power Platform (EPP) afin de regrouper l'électronique de puissance, le support mécanique et la dissipation thermique au sein d'une architecture unifiée au niveau du wafer. Ce procédé de fabrication répond aux contraintes croissantes de distribution électrique dans les centres de calcul d'intelligence artificielle, les groupes motopropulseurs de véhicules électriques et les équipements d'automatisation industrielle.
Intégration au niveau du wafer et réduction de l'inductance parasite
Le packaging traditionnel en électronique de puissance repose sur un flux de conception séquentiel où des puces discrètes de semi-conducteurs de puissance sont fixées sur des substrats en céramique, reliées par des fils de câblage (wire bonding) à des bornes externes, puis encapsulées dans des résines de moulage plastique. Cet assemblage mécanique introduit une inductance de boucle parasite qui limite les fréquences de découpage et génère des interfaces thermiques à résistance thermique élevée.
L'Embedded Power Platform transforme la tranche de silicium de 300 mm (12 pouces) en base structurelle et fonctionnelle du boîtier. Au sein d'une ligne de fabrication en salle blanche, des puces semi-conductrices hétérogènes — comprenant le silicium, le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) — sont intégrées aux côtés des circuits de commande de grille (gate drivers) et des circuits de contrôle. Des couches de redistribution (RDL) planaires en cuivre au niveau du wafer et des vias conducteurs verticaux remplacent les fils de câblage traditionnels. Cette configuration raccourcit les trajets de courant, minimise l'inductance de boucle et permet une commutation haute fréquence stable tout en réduisant les pertes par découpage.
Premiers déploiements dans l'automobile et les centres de données
Dans la distribution électrique des centres de données, la densité croissante des baies de serveurs exige des systèmes d'alimentation occupant un encombrement minimal tout en dissipant efficacement la chaleur. Lors d'une première évaluation sur disjoncteur à semi-conducteurs (solid-state circuit breaker) utilisant cette plateforme, le boîtier intégré a permis de réduire le volume physique d'environ 50 % et a fonctionné avec une température inférieure de 20 % par rapport aux assemblages discrets actuels.
Pour la mobilité électrique, les onduleurs de traction automobile conçus sur cette architecture atteignent une densité de puissance jusqu'à quatre fois supérieure et réduisent les pertes de puissance électrique de 15 % par rapport aux modules de puissance conventionnels à fils de câblage. L'architecture unifiée prend en charge des étages de puissance évolutifs à travers différents segments de véhicules, permettant aux équipementiers de réutiliser leurs conceptions d'onduleurs. Subaru Corporation a conclu un accord technologique précoce avec onsemi pour évaluer la plateforme, en s'appuyant sur des modèles de simulation et des premiers prototypes d'ingénierie afin d'étudier l'intégration au groupe motopropulseur.
Puce de la plateforme Embedded Power d’onsemi
Contexte supplémentaire :
Cette section détaille les spécifications techniques et l'analyse comparative concurrentielle non incluses dans l'annonce initiale du produit.
Sur le marché du packaging de semi-conducteurs de forte puissance, cette architecture rivalise avec les méthodes d'intégration de puces discrètes et les concepts avancés de modules de puissance, y compris les technologies d'intégration dans les circuits imprimés (PCB embedding) développées par AT&S et Schweizer Electronic, ainsi que les modules de puissance sur substrat d'interconnexion moulé (MIS) proposés par des fournisseurs tels qu'Infineon Technologies et STMicroelectronics.
Une distinction technique fondamentale réside dans le substrat utilisé et la méthodologie de fabrication des interconnexions. Les solutions d'alimentation intégrée industrielles reposent généralement sur des stratifiés organiques en résine FR-4 ou bismaléimide-triazine (BT), dans lesquels les puces sont logées dans des cavités percées au sein de cœurs PCB multicouches. Bien que l'intégration sur substrat organique réduise l'inductance de boucle par rapport au câblage filaire, elle reste limitée par la conductivité thermique des préimprégnés organiques (généralement inférieure à 1 à 3 W/m·K) et les règles de conception des circuits imprimés, dont les largeurs de piste et isolements se mesurent en dizaines de micromètres.
En revanche, l'utilisation d'une tranche de silicium monocristallin de 300 mm tire parti de la conductivité thermique naturelle du silicium massif (environ 148 W/m·K à température ambiante), agissant directement comme un dissipateur thermique intégré et éliminant le besoin de matériaux d'interface thermique épais. De plus, les couches de redistribution en cuivre à couche mince de qualité semi-conducteur atteignent des résolutions de ligne et d'espacement inférieures à 5 micromètres. Ce routage lithographique micrométrique autorise des boucles driver-grille très couplées avec des inductances de boucle inférieures au nanohenry. Une inductance aussi faible est indispensable pour éliminer les surtensions transitoires et les déclenchements intempestifs sur les commutateurs ultra-rapides à large bande interdite en GaN et SiC lors de transitoires à forte vitesse de balayage dépassant 100 V/ns.
Édité par Natania Lyngdoh, rédactrice d’Induportals, avec l’assistance de l’IA.
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