Wie lösen Aluminiumnitridkeramiken das thermische und Hochfrequenzdilemma in optischen Modulen?

Die 5G- und KI-Revolution im Computerbereich konfrontiert optische Module mit einem zentralen Widerspruch: Wärmeableitung versus Hochfrequenzübertragung. Wenn 1,6-Tbit/s-Optikmodule überhitzen, kann dies zu einem Leistungsabfall von bis zu 30 % führen. Aluminiumnitrid (AlN)-Keramiken Sie erweisen sich aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften als entscheidende Lösung.

I. Materieller Durchbruch: Von „Überhitzung“ zu „kühlem Betrieb“

AlN-Keramiken weisen eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 170 W/(m·K) auf, etwa das Achtfache der von herkömmlichem Aluminiumoxid. Dadurch lässt sich der Temperaturanstieg von 1,6-T-Optikmodulchips selbst unter Volllast auf unter 5 °C begrenzen. Durch ein spezielles Verfahren aus Mehrschicht-Co-Firing und Dünnschichtverdrahtung werden Oberflächenstrukturen mit einer Breite von nur 20 µm erreicht. Dies reduziert den Signalverlust im 100-GHz-Frequenzband im Vergleich zu herkömmlichen Dickschichtverfahren um über 50 %. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren das Bonden von Golddrähten mit einem Rastermaß von 50 µm und erfüllt somit optimal die Anforderungen an hochdichte Gehäuse.

Im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen bieten AlN-Keramiken bedeutende Vorteile: Sie sind wärmeleitfähiger als Aluminiumoxid, sicherer und ungiftiger als Berylliumoxid (BeO) und eignen sich besser für die Hochfrequenzübertragung als Siliziumnitrid. Dadurch wird AlN zu einem Schlüsselelement für die Miniaturisierung und Leistungssteigerung von Kommunikationsgeräten.

II. Industrialisierung: Vorangetrieben durch Politik und Technologie

Unterstützt durch Chinas „14. Fünfjahresplan“ für die Entwicklung neuer Materialien, wird der heimische AlN-Markt voraussichtlich bis 2025 ein Volumen von 12 Milliarden Yen erreichen und bis 2030 die Marke von 20 Milliarden Yen überschreiten.

Technologische Durchbrüche ermöglichen die Massenproduktion. Serienlieferungen von AlN-Mehrschicht-Dünn- und Dickschichttechnologie sind bereits möglich, wobei die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und andere fortschrittliche Fertigungstechniken Ausbeuten von über 90 % erzielen. Infolgedessen sind die Stückkosten für Hochleistungs-AlN-Materialien im Vergleich zu vor fünf Jahren um 40 % gesunken. In praktischen KI-Rechenzentrumsanwendungen werden 400G/800G-Optikmodule mit dieser Technologie ausgestattet. AlN-Substrate Sie gewährleisten einen stabilen Betrieb auch in ungekühlten Umgebungen und bieten damit eine entscheidende materielle Unterstützung für die Weiterentwicklung von 800G zu 1,6T.

III. Die Branche neu gestalten: Vom Materialdurchbruch zur Transformation des Ökosystems

AlN-Keramiken Sie verändern die Wettbewerbslandschaft und helfen chinesischen Unternehmen, in zukunftsweisenden Bereichen wie 1,6-Tonnen-Elektrolyseurs bahnbrechende Erfolge zu erzielen. Ihre Anwendungsbereiche reichen über die Kommunikation hinaus und umfassen auch Fahrzeuge mit alternativen Antrieben, die Luft- und Raumfahrt und weitere Branchen. Allein der jährliche Bedarf im Bereich der Fahrzeuge mit alternativen Antrieben wird bis 2030 voraussichtlich eine Million Tonnen übersteigen.

Diese Materialinnovation fördert neue Designphilosophien. Da die Wärmeableitung weniger einschränkend wirkt, können optische Module mit AlN-Substraten eine um 30 % höhere Leistungsdichte bei gleichem Volumen erreichen, wodurch sich die Stellfläche von Rechenzentren potenziell um fast ein Viertel reduzieren lässt.

Mit der beschleunigten Einführung von 5G und den Fortschritten in der 6G-Forschung und -Entwicklung steigt die strategische Bedeutung von AlN-Keramiken Dies wird immer deutlicher. Jede Verbesserung der Kühlleistung um 1 °C kann Millionen zusätzlicher Recheneinheiten ermöglichen, die von Kommunikationsgeräten unterstützt werden. Einst auf Labore beschränkt, revolutioniert dieses Material nun mit einer jährlichen Wachstumsrate von 18 % die globale Hochleistungskeramikindustrie.

Über Xiamen Juci Technology Co., LTD

Juci bietet hohe QualitätAlN-Keramik Substrate, Strukturbauteile und Kühlkörper. Diese Produkte sind unverzichtbare Lösungen für die Herausforderungen des Wärmemanagements in zukunftsorientierten Branchen wie beispielsweiseoptische Module,5G-Kommunikation, KI, neue Energiefahrzeuge und Hochleistungs-LED-Gehäuse.

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