Serienproduktion und Markteinführung von DTC-Silizium-Kondensatoren mit hoher Dichte – Morimaru Electronics bringt eine Reihe von Chip-Kondensatorprodukten auf den Markt

01. Siliziumkondensatoren: Revolutionäre Breakthroughs bei passiven elektronischen Bauelementen

Siliziumkondensatoren (Silicon Capacitor) verwenden einen einkristallinen Siliziumsubstrat. Durch die Tieftrench-Ätztechnik wird eine dreidimensionale Mikrostruktur auf dem Siliziumwafer aufgebaut, und dann wird eine hochreine Dielektrikumsschicht durch eine Reihe von Dünnschichtabscheidungs- und Ätzprozessen realisiert. Diese innovative Gestaltung, die die Halbleiterherstellungsprozesse integriert, hat die Leistung der Kondensatoren qualitativ verbessert:

· Exzellente Kapazitätsstabilität: Die Kapazitätsdrift, die durch Temperatur, Vorspannung und Alterungseffekte verursacht wird, beträgt weniger als 1/10 derjenigen von MLCCs.

· Ultra-dünne Form: Es kann eine Dicke von weniger als 50 Mikrometern erreicht werden, sogar weniger als der Durchmesser eines Haarstrangs.

· Sehr hohe Dichte: Die Kapazität pro Flächeneinheit wird um mehr als das 10-fache erhöht.

· Sehr niedriger ESL und ESR: Dies gewährleistet die Signalintegrität und reduziert das Stromrauschen und die Impedanz.

Herkömmliche MLCCs verwenden das Keramikpulver-Stack-Sinterverfahren und haben inhärente Mängel: Es können leicht Mikrorisse zwischen den Keramikschichten auftreten, die Hochtemperatursinterung führt zur Akkumulation von inneren Spannungen, und die mehrschichtige Struktur bringt eine hohe parasitäre Induktivität mit sich. Im Gegensatz dazu hat der einkristalline Siliziumsubstrat des Siliziumkondensators eine hochgeordnete Atomordnung ohne Korngrenzendefekte, was diese Probleme grundlegend löst.

Siliziumkondensatoren sind keine einfache Verbesserung von MLCCs, sondern eine grundlegende technologische Innovation auf der Grundlage von Halbleiterprozessen. Ihre Vorteile zeigen sich in mehreren Dimensionen und lösen direkt die langfristig bestehenden "versteckten Kompromisse" von MLCCs in Hochleistungsanwendungen. In Hochleistungsbereichen wie 5G/6G-Kommunikation, Stromversorgungsnetzen (PDN) von Hochgeschwindigkeitsprozessoren (z. B. AI, HPC), Automobil-Elektronik (z. B. ADAS, BMS), medizinischen Geräten (implantierbare und in-vitro-Diagnose) ersetzen Siliziumkondensatoren schnell herkömmliche MLCCs und werden zum "Leistungsh Herz" neuer Generationen von elektronischen Systemen, indem sie die Anzahl der benötigten Bauelemente reduzieren oder die Gesamtzuverlässigkeit des Systems verbessern.

02. Entwicklungstrends von Elektronikprodukten treiben die Kondensatoren an, die Leistungsgrenzen zu überschreiten

Angesichts der Tendenz zu dünneren und leichteren Endprodukten entwickeln sich die Kondensatoren in Richtung "fünf Hochs und ein Klein": "Fünf Hochs": Hohe Kapazität, hohe Frequenz, Hochtemperaturbeständigkeit, Hochspannungsbeständigkeit, hohe Zuverlässigkeit; "Ein Klein": Miniaturisierung, d. h. die Anteile von kleinen Größen wie 0201 und 01005 steigen.

· 5G/6G-Kommunikation

Nachdem die Kommunikationsbandbreite in den Hochfrequenzbereich gelangt ist, werden die Verluste auf dem Signalpfad nicht mehr akzeptabel. Dies erfordert, dass die Kondensatoren einen höheren Q-Wert und eine höhere SRF (Selbstresonanzfrequenz) haben. Gleichzeitig ist die Forderung nach Miniaturisierung der Kondensatoren für die Integration in Antennenarrays und Miniaturmodule (z. B. AiP) extrem hoch. Die Größen 01005 und sogar die noch kleinere 008004 sind zum Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung geworden.

· Automobil-Elektronik

Anwendungen wie ADAS, LiDAR, In-car Infotainment und die Elektrifizierung des Antriebsstrangs erfordern nicht nur eine riesige Anzahl von Kondensatoren, sondern stellen auch strenge Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit (-55°C bis +250°C) und Hochspannungsbeständigkeit.

· Hochleistungsrechnen (HPC) und AI-Datenzentren

Die Leistungsanforderungen der neuen Generation von CPUs, GPUs und AI-Beschleunigern steigen exponentiell. Das Design ihrer Stromversorgungsnetze (PDN) steht vor großen Herausforderungen. Um diesen Hochleistungs-Chips eine stabile und saubere Stromversorgung zu bieten, sind die neuesten Lösungen für die Stromversorgungsintegrität erforderlich. Dies treibt direkt die kontinuierliche Innovation von Kondensatoren mit ultra-niedrigem ESL (z. B. IDC, LGA) und ultra-hoher Kapazitätsdichte an. Gleichzeitig ist es auch einer der Schlüsselfaktoren für die Entwicklung von nächsten Generationen von Verpackungstechniken wie CPO.

03. Morimaru Electronics stellt mehrere serienmäßig hergestellte Siliziumkondensatorprodukte vor, deren Leistung mit der von internationalen Großkonzernen wie Murata vergleichbar ist

Das Team von Morimaru Electronics hat sich seit über zehn Jahren intensiv mit der Branche befasst und ist bestrebt, die Zeit der vollständigen passiven Integration voranzutreiben. Es ist das erste innovative Unternehmen in China, das die gesamte Technologie-Kette von Design bis Herstellung von Siliziumkondensatoren beherrscht. Derzeit sind mehrere Siliziumkondensatorprodukte auf der Basis der Morimaru-Plattform bereits in Serienproduktion für Top-Kunden und es wurden insgesamt hundreds of millions von Siliziumkondensatoren ausgeliefert.

1) Trench-Siliziumkondensator DTC

Entwickelt und hergestellt auf der Grundlage der Hochdichte-Kondensatorprozessplattform von Morimaru, werden Halbleiterprozesse wie Tieftrench-Siliziumätzung, Dünnschichtabscheidung und Strukturierung verwendet. Die Morimaru DTC-Kondensatoren haben Vorteile wie hohe Kapazitätsdichte, hohe Spannungsfestigkeit, niedrige Parasitäreffekte und hohe Stabilität und Zuverlässigkeit und werden weit verbreitet in RF-Schaltungen, Stromversorgungsstabilisierung, optischer Kommunikation und anderen Bereichen eingesetzt.

Anwendungsbereiche

Aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Eigenschaften wie niedrigem ESR, ESL und Einfügedämpfung sowie ausgezeichneter Frequenzstabilität werden DTC-Kondensatoren in der optoelektronischen Branche hauptsächlich als Entkopplungskondensatoren in den Stromversorgungsnetzen (PDN) von Hochgeschwindigkeits-Sende-Empfangsmodulen (DSP, SerDes, Driver, PA) und als Kopplungskondensatoren für Signalleitungen eingesetzt. In solchen Anwendungen mit hohem Leistungsverbrauch und extrem hoher Geschwindigkeit werden sehr strenge Anforderungen an die Stabilität und Reinheit der Stromversorgung sowie die Signalintegrität gestellt. Es ist erforderlich, eine extrem niedrige Impedanz und Einfügedämpfung sicherzustellen, um die Auswirkungen von Rauschen auf die Signalübertragung zu reduzieren und das Signal-Rausch-Verhältnis und die Stabilität des Signals zu verbessern.

Schematische Darstellung der Anwendung von DTC-Siliziumkondensatoren in der optischen Kommunikation

Hauptparameter

Die Parameter sind am Beispiel von SWAK0505A/B1R0 gezeigt. Die genauen Parameter variieren je nach Bauelementtyp. Weitere Informationen können auf der offiziellen Website von Morimaru Electronics abgerufen werden.

Produktkapazitätstabelle

Typische Produktparameter

Temperaturdrift-Testkurve und DC-Vorspannungstestkurve (SWAK0505A/B1R0)

ESR-Testkurve und Kapazitäts-Frequenz-Charakteristikkurve (SWAK0505A/B1R0)

2) MIM-Oberflächenmontagesiliziumkondensatoren

SW-MIM-Siliziumkondensatoren verwenden das Planar-Dünnschichtabscheidungs- und Strukturierungsverfahren. Die Dünnschichttechnologie verleiht ihnen eine hohe Genauigkeit und gute Frequenzeigenschaften. Sie haben Vorteile wie hohe Genauigkeit, kleiner Bauraum, niedriger Temperaturkoeffizient und hohe Stabilität.

Anwendungsbereiche

Der kleine Bauraum von MIM-Kondensatoren eignet sich für die Hochdichteintegration. Der niedrige Temperaturkoeffizient stellt sicher, dass die Kapazität bei verschiedenen Temperaturen nur geringfügig variiert, was die Stabilität der Schaltung gewährleistet. Sie werden weit verbreitet in RF-Anpassungsschaltungen und anderen Anwendungen eingesetzt.

Schematische Darstellung der Anwendung von MIM-Kondensatoren in RF-Schaltungen

Hauptparameter

Die genauen Eigenschaften variieren je nach Bauelementtyp und können auf der offiziellen Website von Morimaru Electronics abgerufen werden.

Produktkapazitätstabelle

3) MIS-Siliziumkondensatoren

Entwickelt und hergestellt auf der Grundlage der Hochpräzisions-Kondensatorprozessplattform von Morimaru, verleiht die Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur ihnen eine hohe Spannungsfestigkeit und Stabilität. Sie eignen sich für Drahtbonding und andere Montageprozesse und sind gut kompatibel mit verschiedenen Halbleiterbauelementen. Sie werden weit verbreitet in RF-Schaltungen, optischer Kommunikation und anderen Bereichen eingesetzt.

Anwendungsbereiche

SW-MIS-Siliziumkondensatoren haben Vorteile wie hohe Genauigkeit, kleiner Bauraum, niedriger Temperaturko