'Samsung wil vanaf 2028 glazen substraten in chips gebruiken'

Samsung zou vanaf 2028 glazen substraten willen gebruiken in zijn chips. Het bedrijf wil hiermee naar verluidt inspelen op de toenemende vraag naar geavanceerde AI-chips. Het productieproces zou afwijken van de industrienorm om een snellere implementatie mogelijk te maken.

De Zuid-Koreaanse website ETNews schrijft dat Samsung momenteel met toeleveranciers onderhandelt over onder andere de afmetingen van de glasplaten voor de substraten. Het bedrijf zou namelijk enkel glasplaten met zelfgekozen afmetingen willen bestellen. De standaardmaat ligt naar verluidt op 510x515mm, terwijl Samsung een formaat van ongeveer 100x100mm zou verkiezen. Op die manier denkt het bedrijf de techniek sneller te kunnen implementeren en de uiteindelijke productie sneller te kunnen starten.

Samsung gebruikt op dit moment chipsubstraten van silicium in zijn halfgeleiders. De glazen varianten hebben in vergelijking met de siliciumtegenhangers echter enkele voordelen. Ze maken grotere, complexere en energiezuinige chips mogelijk, ze zijn mechanisch stabieler en de isolerende eigenschappen van glas beperken het energie- en signaalverlies. Hierdoor zijn hogere communicatiesnelheden mogelijk.

Samsung is niet het enige chipbedrijf dat werk maakt van glazen chipsubstraten. Intel maakte in 2023 al bekend dat het werkt aan glazen alternatieven voor interposers van silicium. Tweakers schreef een achtergrondartikel over dit onderwerp.

Glazen chipsubstraat van Samsung. Bron: ETNews

Reacties (33)

[JSBach]

Thermisch (warmte afgifte) lijkt mij glas dan weer een stap terug t.o.v. silicium.

[thomasv]

Gelijk over op synthetische diamanten, maar dan zijn de chips blijkbaar niet meer te betalen.

[Robbierut4]

Die zijn niet heel duur meer toch? Ze worden steeds meer gebruikt in de industrie, in boren en frezen bijvoorbeeld.

[MSalters]

Dat is eerder diamantgruis of diamantpoeder. Chemisch is het wel diamant, maar het is bepaald niet de 100x100 mm die Samsung hier wil.

[Z80]

Ik zou zeggen kijk deze Youtube link.
een inkijkje bij het maken van industrie diamanten.
YouTube: How to Make a Real Diamond - (Not Clickbait)
via: https://hackaday.com/2024/12/21/inside-a-diamond-plant/

Het eind resultaat is alles behalve gruis.
Wel te klein voor het gevraagde substraat.

[haarbal]

Wellicht lastig om daar een groot perfect kristal van te maken.

[GarBaGe]

De heatsink van een chip zit doorgaans aan de andere kant van het substraat.
De chips kunnen wellicht minder warmte kwijt via de socket, maar als ze beter isoleren en minder energieverlies en signaalverlies hebben, dan produceren de chips ook minder warmte.

[bamboe]

Ze zullen er echt wel over nagedacht hebben, glas isoleert beter en heeft daardoor ook weer voordelen.

[laurxp]

Dat maakt niet veel uit. Het gaat hier om de interposer, dus het "kaartje" onder de chips, die de verbinding maakt tussen de chiplets onderling, en met de socket. De koeler zit boven je chip, dus die zal vrij weinig merken van een ander materiaal in de interposer.

[Wouterie]

Glas is toch siliciumdioxide? Wat is dan het enorme verschil met silicium? Ik lees dat AMD ook glassubstraten gebruikt, maar het is me niet helemaal helder wat nou de significante verschillen zijn.

[Peoplen]

Lees het gelinkte artikel, zou ik zeggen.

[Wouterie]

Gedaan. Het enige voordeel wat ik lees is de prijs. Dat siliciumdioxide goedkoper zou zijn dan silicium. Maar technisch gezien ook als nadeel heeft dat de thermische geleidbaarheid minder is. Maar... SiO2 (glas) is zo'n beetje de meest voorkomende stof op aarde! Heeft men nooit eerder bedacht dat dit goedkoper/beter zou zijn dan Si!?

[Hayamimi]

In de halfgeleiderindustrie wordt gebruik gemaakt van boorsilicaatglas en gesmolten silica, "fused silica/quartz". Het boorsilicaatglas is een mengsel, je raadt het misschien al, van siliciumdioxide en boortrioxide, plus nog andere oxiden om de eigenschappen te tunen, bijvoorbeeld om de uitzettingscoëfficiënt te matchen met silicium. LCD en OLED displays maken hier gebruik van. Ongetwijfeld ook voor packaging van silicium chips. (Hier een link.https://www.samtec.com/s2...nology/#technologyroadmap) Het kan tot 450-500°C gebruikt worden. Corning heeft een prachtige video over dit soort glas. https://www.corning.com/w...nings-fusion-process.html
Gesmolten silica is ook een glas en is in amorfe toestand met gevolg dat de eigenschappen verschillen met kristallijn quartz. Het wordt vaak als substraat voor lithografische maskers gebruikt. Het wordt doorgaans gemaakt van puur silica en gesmolten bij heel hoge temperaturen van zo'n 2000°C.

[MSalters]

Wat is het "enorme verschil" tussen siliciumdioxide en silicium?! Dat is natuurlijk geen zinnige vraag. Waterstof is een gas; waterstofoxide is water. Zwavel is een gele vaste stof, zwavelodioxide een gas. Oxides lijken in het algemeen totaal niet op de pure elementen.

[Wouterie]

Si is een vaste stof, SiO2 ook. Wat is precies je punt? Men doet vrij veel moeite om zuivere Si te verkrijgen, terwijl ze in feite ook SiO2 zouden kunnen gebruiken. Zoals nu blijkt. Heeft men dan pakweg 100 jaar energie en moeite lopen verspillen op Si halfgeleiders als men ook 'gewoon' SiO2 had kunnen gebruiken? Er moet toch een zeer goede motivatie zijn om niet meteen SiO2 te hebben gebruikt?

[MSalters]

Ik geef twee overduidelijke voorbeelden waarin de natuurkundige eigenschappen van oxides extreem afwijken. SiO2 is bij kamertemperatuur inderdaad vast, net zoals Si. Logisch voor iets wat je als een chipsubstraat wil gebruiken. Maar elke andere natuurkundige eigenschap is óók ongerelateerd. Dielektrische constante? Anders. Warmtegeleiding? Anders.

Dat staat nog even los van het feit dat we het hier over het substraat hebben. Jij begint hier opeens over Si halfgeleiders, en dan kunnen we helemaal kort zijn. SiO2 is geen halfgeleider maar een isolator.

[Hayamimi]

Ook silicium kan gezien worden als een isolator bij kamertemperatuur, mits het kristallijn en zuiver genoeg is, en geen licht ontvangt. De meeste oxides hebben een hoge bandafstand, een energiebereik waar geen elektronen (of gaten) voor kunnen komen. Voor siliciumdioxide is die heel hoog, bijna acht zo hoog als voor silicium. Dat houdt in dat siliciumdioxide UV-C licht nodig heeft om te geleiden. Zoals je weet, is zichtbaar licht genoeg voor silicium, zoals in PV cellen.
De meest gangbare substraten in de halfgeleiderindustrie zijn: silicium (P-, N-gedoteerd, of isolerend), saffier, dat isolerend is, voor galliumnitride (blauwe) LEDs in al jouw lampen, galliumarsenide voor niet-zichtbare LEDs in je bewakingscamera of je LIDAR in je mobiele telefoon, indiumfosfide voor alle glasfiber telecom.

[Netrunner]

Hey kerel anders ga je ff bij ze op bezoek en vertel je dat ze de afgelopen 20 jaar met miljarden verspild hebben aan R&D.

[Stoney3K]

Het substraat op Si-halfgeleiders is doorgaans al siliciumdioxide (kwarts). Aan elementair, undoped silicium heb je in de halfgeleidertechniek vrij weinig behalve bij specifieke toepassingen.

[PaulHelper]

Even ingrijpen. Waterstof is een gas? Waterstof is de laatste keer dat ik keek een element en kan vloeibaar worden als diwaterstof (bij lage temperaturen. En voor zwavel hetzelfde.

[laurxp]

Het gaat hier om de interposer, dus in feite de "printplaat" die de verbinding maakt tussen de verschillende chiplets. De silicium interposer fabriceren ze eigenlijk als een traditionele chip, en dat is een verschrikkelijk duur en complex proces - terwijl je de meeste eigenschappen daarvan helemaal niet nodig hebt!

Een glazen interposer is een héél stuk goedkoper om te maken en heeft betere eigenschappen voor de transmissie van snelle chip-to-chip signalen - maar de overstap is geen triviaal proces. Zo moet je bijvoorbeeld een glasvariant vinden dat bij verhitting precies evenveel uitzet als de chiplet zelf, is het lastig om de koperen "draadjes" aan te brengen op het glas, heeft glas de neiging om krom te trekken, en moet je überhaupt een compleet nieuwe productielijn optuigen. In tegenstelling tot de silicium interposer (die eigenlijk alles 1:1 overneemt van decennia-oude chipproductie processen), is dat niet iets dat je zomaar eventjes in een middagje kan regelen.

[Wouterie]

Thanks voor de verduidelijking.

[Umbrah]

Ik snap dat substraten en PCB's vrij significant anders zijn, en in sommige gevallen is het "handlen" een nachtmerrie, maar gezien hoe ontzettend veel moeite we met moderne DDR5/PCIe5 standaarden we al hebben met signaal integriteit... zal een glazen moederbord/GPU misschien óók wel cool zijn. En als we dan toch bezig zijn... zonder verf graag. Als volgende stap meer GaN on-board + GaN chips, en on-chip optical interconnects... hmmm... crystal computer....

[Mathijs Kok]

zijn... zonder verf graag.

Meestal gaat het hier niet om doorzichtig glas.

[laurxp]

Moederborden en GPUs hebben intern op meerdere lagen een soort koperen "plaat" voor stroomtoevoer en aarde, dus er zal vrij weinig te zien zijn. Je kan dan net zo goed gaan voor een clear solder mask.

Doorzichtige printplaten kán je al bestellen, het is alleen de moeite niet waard. Je moet een hele hoop lastige engineering opnieuw doen, en het is nog maar de vraag of er genoeg mensen zijn die bereid zijn daar een significante meerprijs voor te betalen.

[Umbrah]

Ik weet het. Sterker nog: het is ook een belangrijk onderdeel van het koelen van sommige componenten, en een van de redenen dat PCB's verdraaid lastig te solderen zijn (ik warm ze op met met een verwarmer tot zo'n 50 graden als dat moet).

Maar een man kan dromen en hopen dat z'n PC ooit zo'n soort van volledige verzameling van sci-fy kristallen is!

[Frappuccino]

De leverancier kan die (afgerond) 5x5m platen toch kleiner snijden naar 1x1m?
Leveren ze ipv 1 stuks 5x5 toch 25x 1x1 aan.
Of is dat te simpel gedacht?

Edit.
510x515mm is natuurlijk geen 5.10m x 5.15m.

Edit2:
En dan is 100x100mm natuurlijk ook geen 1x1m.

Edit 3:
Dus de leveranciers zouden dan alsnog 1 stuks (afgerond) 500x500mm toch
kleiner kunnen snijden naar 100x100mm formaat waar Samsung om vraagt?
Of denk ik dan alsnog te simpel?

[Reactie gewijzigd door Frappuccino op 26 mei 2025 12:53]

[Manzara]

Je was me net voor . Daar dacht ik ook aan, waarom niet gelijk in de kleinere formaat snijden?

[kodak]

510x515mm is 51,0x51,5cm of 5,1x5,15dm.

De platen zijn vast kleiner te snijden maar er zal waarschijnlijk ook bij de productie, verpakking en transport van het glas rekening met het formaat gehouden moeten worden om de nodige kwaliteit te blijven leveren.

Ik vermoed dat het formaat van 510x515mm daarom 'standaard' is genoemd. Niet omdat het formaat zo gebruikelijk is maar omdat concurrentie daarmee is begonnen en er nog geen duidelijke andere afmetingen zijn.

[Frappuccino]

Je hebt gelijk. Even een foute maatvoering in gedachte zo op de vroege maandagochtend.

Ik pas het even aan.

[Reactie gewijzigd door Frappuccino op 26 mei 2025 11:15]

[Alex Boom]

het zal ook te maken hebben met het aantal chips op de plaat, bij 510x515mm kan ik mij voorstellen dat er veel meer gebind wordt dan bij 100x100mm. mijn redenatie is dat hier minder chips op zitten dan op een grote plaat en de kans dat het dan fout gaat lijkt mij kleiner? dat is ook de rede dat AMD met chiplets is gaan werken een grote chip maken met meerdere kleinere chips waar door er minder weggegooid hoeft te worden.

[SuperDre]

De standaardmaat ligt naar verluidt op 510x515mm, terwijl Samsung een formaat van ongeveer 100x100mm

Artikel is misschien inmiddels aangepast sinds je originele en aangepaste comment, wat nogal vaak voorkomt, zonder dat dit vermeldt wordt bij het artikel.
Samsung wil dus kleiner, niet groter.

[Frappuccino]

Ja, 100x100mm is natuurlijk ook geen 1x1m

Ik moet nog even wakker worden.