TRUMPF präsentiert integrierte KI-Chip-Kühltechnologie auf der Semicon Taiwan 2026

TRUMPF treibt das Ökosystem für das Wärmemanagement in der Halbleiterindustrie mit einer neuen Ultrakurzpulslaser-Anwendung voran, die für die direkte Herstellung integrierter Kühlsysteme in KI-Prozessoren entwickelt wurde. Diese Laserablationstechnologie ermöglicht es Halbleiterherstellern, mikroskalige Kühlstrukturen in harten Substratmaterialien zu erzeugen und so eine lokale Wärmeableitung direkt innerhalb hochdichter, moderner Chipgehäuse zu ermöglichen.

Bewältigung thermischer Engpässe in modernen Packaging-Architekturen
Hersteller setzen zunehmend auf fortschrittliche Packaging-Technologien, bei denen gestapelte oder eng miteinander verbundene Chips kombiniert werden, um die Rechenleistung auf möglichst kleinem Raum zu erhöhen. Dadurch entsteht Wärme tief innerhalb des Chipstapels, was die Wirksamkeit herkömmlicher Kühlsysteme auf Ebene von Rechenzentren oder Serverracks erheblich einschränkt.

Um die Leistung und Zuverlässigkeit von Prozessoren aufrechtzuerhalten, integrieren Halbleiterhersteller mikrofluidische Kühlmechanismen und integrierte Wärmeverteiler direkt in die Gerätearchitektur. Diese Strategie erfordert die Herstellung ultrafeiner Kanäle in Gehäusesubstraten wie Siliziumkarbid und Diamant, um thermische Lasten genau dort abzuleiten, wo sie entstehen.

Ultrakurzpulslaserbearbeitung für Siliziumkarbid-Substrate
Die Integration von Kühlstrukturen in Materialien wie Siliziumkarbid stellt erhebliche Herausforderungen in der Fertigung dar. Obwohl Siliziumkarbid über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit verfügt und sich für anspruchsvolle Halbleiteranwendungen eignet, erschwert seine extreme Härte die Herstellung von Strukturen im Mikromaßstab mit herkömmlichen Ätzverfahren.

TRUMPF begegnet dieser Herausforderung durch den Einsatz von Ultrakurzpulslasern zur Ablation von Siliziumkarbid mit Mikrometerpräzision. Eine hohe Genauigkeit ist entscheidend, um zuverlässige Strömungsdynamik und Wärmeübertragung innerhalb der fertigen Kühlkomponente sicherzustellen, ohne das umliegende Material mechanisch zu beeinträchtigen.




Integration im industriellen Maßstab und Fertigungsdurchsatz
Auf der Fachmesse Semicon Taiwan demonstrierte TRUMPF, dass diese Laseranwendung den für die Serienfertigung erforderlichen Durchsatz und die notwendige geometrische Präzision bietet. Cathrin Conrad, Business Development Manager bei TRUMPF, betont, dass die Wärmeableitung eine grundlegende Grenze für Hochleistungsprozessoren darstellt und integrierte Kühlsysteme daher unverzichtbar macht.

Sie erklärt: „Die Kombination aus hoher Laserleistung, Strahlformungstechnologie und unserer langjährigen Anwendungserfahrung ermöglicht die industrielle Produktion integrierter Kühlsysteme in Chipstapeln.“

Im direkten Vergleich mit herkömmlichen Ätzverfahren in der Halbleiterfertigung erreicht die Ultrakurzpulslaser-Methode mindestens die fünffache Verarbeitungsgeschwindigkeit und gewährleistet gleichzeitig eine ausgezeichnete Oberflächenqualität sowie präzise Mikrokanalgeometrien. Dieser kontinuierliche Durchsatz ermöglicht es der Halbleiterindustrie, Qualitätsanforderungen und Kosteneffizienz bei der Herstellung von Computing-Hardware der nächsten Generation gleichzeitig zu erfüllen.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten sind.

Im Bereich der Halbleiterfertigung basiert die Herstellung mikrofluidischer Kanäle in harten Materialien mit großer Bandlücke wie Siliziumkarbid und Diamant traditionell auf dem tiefen reaktiven Ionenätzen. Während chemische Ätzverfahren für herkömmliches Silizium weit verbreitet sind, stoßen sie aufgrund der chemischen Inertheit und Materialhärte von Siliziumkarbid an ihre Grenzen, was zu niedrigen Ätzraten und einem beschleunigten Verschleiß der Maskierungsschichten führt.

Wettbewerber im Bereich der Lasermikrobearbeitung bieten alternative Lasersysteme für das Vereinzeln von Wafern an. Die Anwendung von TRUMPF konzentriert sich jedoch auf die interne Kühlung von Bauelementen und nutzt spezielle strahlformende Optiken, um volumetrische Ablationsraten zu maximieren.

Durch den Betrieb im Ultrakurzpulsbereich erzeugt das System eine Kaltablation, bei der das Substratmaterial verdampft wird, ohne verbleibende Wärmeenergie zu übertragen, die Mikrorisse verursachen oder das Halbleitergehäuse verformen könnte. Dieser präzise Energieeintrag erklärt unmittelbar die dokumentierte fünffache Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit gegenüber chemischen Ätzverfahren und erfüllt gleichzeitig die strengen strukturellen Toleranzen, die für das mikrofluidische Wärmemanagement direkt auf dem Chip erforderlich sind.

Bearbeitet von Natania Lyngdoh, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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