Comment les céramiques en nitrure d'aluminium résolvent-elles le dilemme thermique et haute fréquence des modules optiques ?

La révolution informatique de la 5G et de l'IA se heurte à une contradiction fondamentale des modules optiques : la dissipation thermique face à la transmission à haute fréquence. Lorsque les modules optiques 1,6T surchauffent, ce qui peut entraîner une baisse de puissance de calcul de 30 %, céramiques de nitrure d'aluminium (AlN) elles apparaissent comme une solution essentielle grâce à leurs propriétés exceptionnelles.

I. Percée matérielle : De la « surchauffe » au « fonctionnement à basse température »

Les céramiques AlN présentent une conductivité thermique pouvant atteindre 170 W/(m·K), soit environ huit fois celle de l'alumine traditionnelle. Ceci permet de limiter l'élévation de température des puces de modules optiques 1,6T à moins de 5 °C, même à pleine charge. Grâce à un procédé de « co-cuisson multicouche et câblage en couches minces », il est possible d'obtenir des largeurs de ligne de surface aussi fines que 20 µm, réduisant ainsi les pertes de signal de plus de 50 % dans la bande de fréquence de 100 GHz par rapport aux procédés conventionnels à couches épaisses. De plus, il prend en charge le câblage par fil d'or au pas de 50 µm, répondant ainsi parfaitement aux exigences d'intégration haute densité.

Comparativement aux matériaux traditionnels, les céramiques AlN offrent des avantages considérables : une conductivité thermique supérieure à celle de l’alumine, une sécurité et une non-toxicité moindres que l’oxyde de béryllium (BeO), et une meilleure aptitude à la transmission haute fréquence que le nitrure de silicium. L’AlN devient ainsi un élément clé pour la miniaturisation et l’amélioration des performances des équipements de communication.

II. Industrialisation : sous l'impulsion des politiques et de la technologie

Soutenu par le « 14e plan quinquennal » de la Chine pour le développement de nouveaux matériaux, le marché intérieur de l'AlN devrait atteindre 12 milliards de yens d'ici 2025 et dépasser les 20 milliards de yens d'ici 2030.

Les avancées technologiques permettent une production de masse. Des livraisons par lots de la technologie de couches minces multicouches d'AlN ont été réalisées, grâce notamment au dépôt physique en phase vapeur (PVD) et à d'autres techniques de fabrication avancées atteignant des rendements supérieurs à 90 %. Par conséquent, le coût unitaire des matériaux AlN haute performance a diminué de 40 % par rapport à il y a cinq ans. Dans les applications pratiques des centres de données d'IA, les modules optiques 400G/800G équipés de substrats AlN maintenir un fonctionnement stable même dans des environnements non refroidis, fournissant un soutien matériel crucial pour l'évolution de 800G à 1,6T.

III. Remodeler l'industrie : de la percée matérielle à la transformation de l'écosystème

Céramiques AlN Ces technologies transforment le paysage concurrentiel et permettent aux entreprises chinoises de réaliser des percées dans des domaines de pointe comme celui des batteries 1,6 T. Leurs applications s'étendent au-delà des communications pour inclure les véhicules à énergies nouvelles, l'aérospatiale et bien d'autres secteurs. La demande annuelle du seul secteur des véhicules à énergies nouvelles devrait dépasser le million de tonnes d'ici 2030.

Cette innovation matérielle favorise de nouvelles approches de conception. La dissipation thermique étant moins contraignante, les modules optiques utilisant des substrats en AlN peuvent atteindre une densité de puissance supérieure de 30 % à volume égal, réduisant potentiellement l'encombrement des centres de données de près d'un quart.

À mesure que le déploiement de la 5G s'accélère et que la R&D sur la 6G progresse, l'importance stratégique de Céramiques AlN Cela devient de plus en plus évident. Chaque gain de 1 °C en efficacité de refroidissement peut se traduire par des millions d'unités de calcul supplémentaires, prises en charge par des équipements de communication. Autrefois cantonné aux laboratoires, ce matériau révolutionne aujourd'hui l'industrie mondiale des céramiques hautes performances, avec un taux de croissance annuel composé de 18 %.

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Juci propose des produits de haute qualitéCéramique AlN Substrats, pièces structurelles et dissipateurs thermiques. Ces produits constituent des solutions essentielles aux défis de la gestion thermique dans des industries de pointe telles que…modules optiques,Communication 5G, intelligence artificielle, véhicules à énergies nouvelles et conditionnement de LED haute puissance.

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