Das Unternehmen 日本ガイシ (NGK Insulators) präsentierte auf einer vom 9. bis 11. September 2026 in Japan veranstalteten Technologiemesse eine Reihe keramischer Gehäusematerialien für die nächste Generation von Halbleitern. Im Mittelpunkt standen zwei Probleme, die in KI-Systemen immer deutlicher werden: die Wärmeabfuhr und die Aufrechterhaltung der Signalqualität bei hohen Geschwindigkeiten.
Diese Technologien kommen zu einem Zeitpunkt, an dem KI-Designs auf größere Chips und eine höhere Komplexität bei der Verbindung zwischen Modulen setzen, einschließlich Chiplet-Architekturen. In diesen Umgebungen reicht es nicht aus, allein die Leistung des Chips zu verbessern. Eigenschaften des Gehäusematerials wie Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient und Signalverlust werden zu Faktoren, die die Systemstabilität und die Integrationsdichte seiner Komponenten beeinflussen.
Aluminiumnitrid-Substrat zur Bewältigung der Wärme
日本ガイシ stellte ein Aluminiumnitrid-Substrat für Anwendungen vor, die Chips oder Wafer mit einer Größe von 300 mm oder mehr unterstützen. Die angegebene Wärmeleitfähigkeit des Materials beträgt 170 Watt pro Meter-Kelvin, während der Wärmeausdehnungskoeffizient 4,9 Teile pro Million pro Kelvin erreicht. Dieser Wert liegt nahe am Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium.
Diese Übereinstimmung trägt dazu bei, die durch unterschiedliche Ausdehnung zwischen Chip und Gehäusematerialien verursachten Spannungen während des Betriebs und bei Temperaturschwankungen zu verringern. Nach Angaben der Präsentation strebt das Unternehmen außerdem den Einsatz dieses Materials in Prozessen an, die eine höhere Wärmeableitungsfähigkeit erfordern, und befasst sich zugleich mit den Herausforderungen hinsichtlich Fertigungsgenauigkeit und Oberflächenqualität bei zunehmender Größe.
Co-Packaged Optics CPO
Zu den ausgestellten Produkten gehörte auch ein Keramikgehäuse für Anwendungen des Co-Packaged Optics (CPO), bei denen optische Siliziumschaltungen in der Nähe der Verarbeitungskomponenten integriert werden, anstatt sie vom Hauptgehäuse getrennt zu halten. Das Gehäuse verbindet eine hohe Wärmeleitfähigkeit mit einer Verringerung des Signalverlusts – zwei wichtige Faktoren bei der Datenübertragung mit hohen Geschwindigkeiten.
日本ガイシ beteiligt sich an einem industriellen Forschungsprojekt zur Entwicklung von Komponenten und Systemen für Rechenzentren und stellte in diesem Zusammenhang ein Konzept für ein Active Optical Package (AOP) vor. Das Design basiert auf der Integration einer optischen Siliziumschaltung in ein Keramikgehäuse, wobei eine Fan-out-Struktur aus Polymer und eine optische Verbindung zwischen der Schaltung und der Faser eingesetzt werden, einschließlich mikroskopischer optischer Komponenten.
Warum ist diese Nachricht wichtig?
Die praktische Aussage dieser Ausstellungen lautet, dass die Expansion der KI die Gehäuseebene ebenso stark belastet wie die Prozessorarchitektur. Die steigende Leistungsdichte erhöht den Bedarf an Materialien, die Wärme effizient ableiten, während der Übergang zu optischen Verbindungen und vernetzten Chips dazu führt, dass die elektrischen und optischen Eigenschaften der Gehäusematerialien Teil der Leistungsbilanz werden.
Die Präsentation belegt jedoch noch nicht, dass diese Lösungen in großem kommerziellem Umfang eingesetzt werden oder als Standardprodukte verfügbar sind. Außerdem nannte die Quelle weder Preise noch Produktionspläne oder Kundennamen. Der derzeitige Wert dieser Entwicklung liegt daher auf der Ebene von Material- und Gehäusetechnologien, die für die Anforderungen von KI-Systemen und Rechenzentren vorbereitet werden, und nicht in der Ankündigung einer vollständig ausgearbeiteten kommerziellen Plattform.