TSMC parie sur le carbure de silicium 12 pouces pour relever les défis thermiques de l’ère IA
- ARKTechNews
- 20 sept. 2025
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TSMC, le géant taïwanais de la fonderie de semi-conducteurs, s’oriente vers un usage accru de substrats thermiques en carbure de silicium (SiC) de 12 pouces pour traiter les contraintes thermiques croissantes posées par les architectures modernes comme le 2.5D, le 3D et les accélérateurs pour l’intelligence artificielle. Dans une nouvelle stratégie de matériaux, l’entreprise prévoit de remplacer progressivement des substrats traditionnels comme la céramique, l’alumine ou le saphir, par des substrats en SiC beaucoup plus efficaces en dissipation thermique, avec des conductivités thermiques pouvant atteindre environ 500 W/m·K, comparées aux 200-230 W/m·K de certains matériaux céramiques. Ce glissement de stratégie accompagne le retrait progressif de TSMC du segment des substrats en nitrure de gallium (GaN), pour concentrer ses efforts sur le SiC. TechNews.tw rapporte que ce virage est motivé tant par des besoins de performance que par des impératifs de coût et de rendement dans les chaînes de production existantes.
Avantages techniques et défis à surmonter
L’utilisation de substrats en SiC de grand diamètre (12 pouces) offre plusieurs avantages : meilleure homogénéité thermique, résistance mécanique, et possibilité d’intégration dans les lignes de production basées sur des wafers 12 pouces existants, ce qui réduit le coût de transition. Ces substrats pourraient être utilisés non seulement comme simples dissipateurs passifs, mais aussi comme interposeurs semi-isolants dans les conceptions chiplet, permettant à la fois isolation électrique et dissipation thermique. Cependant, plusieurs défis techniques restent à résoudre. À 12 pouces, les substrats en SiC doivent maintenir une planéité très élevée, faible porosité et uniformité de densité du matériau pour éviter les déformations ou les défauts qui nuiraient à la qualité de l’assemblage et au rendement (yield). Le polissage, la découpe (“slicing”) et la préparation de surfaces planes sur des grands wafers SiC sont des étapes délicates. De plus, bien que les substrats thermiques n’exigent pas les mêmes normes que les dispositifs de puissance, les défauts cristallins, fissures internes ou variations de densité peuvent fortement affecter la conductivité thermique ou causer des points chauds.
Applications visées et portée du marché
Les cas d’usage cités pour ce type de substrats sont nombreux, en particulier dans les secteurs demandant une haute densité de puissance, comme les centres de données, les accélérateurs IA, les packaging avancés (3D IC, interposers), ainsi que les dispositifs compacts comme l’AR (réalité augmentée) où la gestion de la chaleur est critique. TSMC souhaite exploiter son expertise sur les wafers de 12 pouces pour introduire le SiC dans ces segments, car cela permettrait une production à plus grande échelle, tout en tirant parti des infrastructures existantes. Le secteur de l’emballage avancé à Taïwan semble déjà envisager sérieusement l’adoption des substrats SiC 12 pouces comme une option de croissance. Des fournisseurs locaux dans l’emballage et le test mentionnent la demande croissante pour ces substrats dans les produits liés à l’IA.
Signification stratégique
Ce mouvement de TSMC illustre que la dissipation thermique, auparavant vue comme un défi périphérique, devient un critère stratégique de différenciation. Au moment où des technologies comme 2.5D/3D, chiplets, densification accrue des transistors, et augmentation des fréquences exercent de fortes pressions thermiques, la capacité à gérer efficacement la chaleur peut déterminer la performance réelle, la fiabilité et les coûts de production. En outre, en s’investissant dans le SiC 12 pouces, TSMC anticipe la concurrence : d’autres fabricants et fournisseurs de matériaux explorent aussi le SiC, notamment en Chine, et cherchent des alternatives performantes aux substrats traditionnels ou aux solutions de refroidissement externes.
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