La revolución “Lego” de los chips automotrices: el encapsulado por chiplets y la producción de precisión de adhesivos para vehículos de nueva energía

A medida que se intensifica la carrera armamentista en potencia de cómputo en los vehículos eléctricos inteligentes, la tecnología Chiplet está desencadenando una revolución “al estilo Lego” en los chips automotrices. La tecnología Chiplet consiste en integrar pequeños chips (chiplets) con distintas funciones y nodos de proceso de fabricación —como ensamblar ladrillos de Lego— mediante tecnologías avanzadas de empaquetado, para conformar un sistema‑en‑paquete (SiP) completo con funcionalidades complejas.

En la industria automotriz, que exige un rendimiento extremo, eficiencia en costos y una rápida iteración, la tecnología Chiplet se ha convertido en una opción fundamental tanto para los fabricantes de equipos originales como para las empresas de semiconductores. Su valor central se manifiesta en tres dimensiones:

• Rendimiento máximo liberado: Permite una integración heterogénea eficiente de chiplets para la aceleración de la inteligencia artificial, el procesamiento de imágenes, la comunicación a bordo del vehículo, la ejecución del control vehicular, entre otros, adaptándose perfectamente al creciente requerimiento de potencia de cálculo y a las exigencias funcionales multisituacionales de la conducción autónoma avanzada y de los cockpits inteligentes inmersivos.
• Optimización de costos de extremo a extremo: Elimina la necesidad de integrar todas las funciones en un único chip grande, de alto nodo de proceso y costoso. En cambio, combina de manera flexible bloques de circuitos (chiplets) procedentes de nodos de proceso de distintas etapas de madurez, lo que mejora significativamente el rendimiento de fabricación de los chips y reduce drásticamente los costos de I+D y de producción de los chips automotrices de gama alta.
• Iteración rápida de productos: Al reutilizar chiplets maduros, verificados y fabricables en serie, se acortan considerablemente los ciclos de diseño, validación y producción en masa de los nuevos chips para automoción, lo que permite responder con rapidez a las exigencias del mercado, caracterizado por un ritmo de evolución extremadamente acelerado, en el sector de la electrónica automotriz.

Cuando el chiplet se encuentra con la automoción: los adhesivos para el sector automotriz afrontan tres desafíos cruciales

Si bien la tecnología Chiplet aporta mejoras transformadoras a los chips automotrices, también plantea desafíos extremos sin precedentes para un material de soporte clave en el encapsulado de chips: los adhesivos de uso automotriz. La estructura compleja y las condiciones de operación severas del encapsulado de Chiplet de grado automotriz elevan los requisitos de rendimiento, procesos y fiabilidad de los adhesivos automotrices a niveles completamente nuevos. Los principales desafíos se concentran en tres aspectos:

• Un entorno de tensiones termomecánicas más complejo, que exige la máxima capacidad de amortiguación de tensiones de los adhesivos. En el interior del encapsulado de chiplets coexisten interfaces entre materiales heterogéneos, como el silicio, las cerámicas, los metales y los sustratos orgánicos. Las importantes diferencias en los coeficientes de expansión térmica (CTE) entre estos materiales generan tensiones termomecánicas complejas y de alta frecuencia bajo el amplio rango de ciclos de temperatura, de −40 °C a 150 °C, típico de aplicaciones automotrices. Esto requiere que los adhesivos utilizados en el sector automotriz presenten un CTE más bajo, una excelente capacidad de amortiguación de tensiones y un módulo de elasticidad reducido, a fin de suprimir eficazmente la deformación por curvado, la delaminación interfacial y las fisuras en los chiplets apilados en múltiples capas, garantizando así la estabilidad a largo plazo de la estructura del encapsulado.
• Umbral de fiabilidad más estricto, propio de la industria automotriz, con exigentes requisitos de cero defectos en cuanto a la consistencia y la durabilidad del adhesivo. La certificación AEC‑Q200 de grado automotriz constituye un estándar de acceso riguroso para los componentes electrónicos destinados al sector automotriz que ingresan en la cadena de suministro. Sus normas de ensayo y sus requisitos de control de fallos son mucho más estrictos que los aplicables a productos de uso general. Los adhesivos de uso automotriz deben superar miles de horas de pruebas rigurosas, incluidas condiciones de alta temperatura y alta humedad, ciclos térmicos y choques térmicos, así como vibraciones mecánicas de alta intensidad, además de cumplir con un requisito de vida útil superior a 15 años en entornos automotrices. La tasa de fallos debe mantenerse en un nivel extremadamente bajo, por debajo de 0,02 ppm. Cualquier defecto mínimo en el material adhesivo puede convertirse en un peligro oculto fatal, capaz de provocar la falla del sistema electrónico de todo el vehículo.
• Requisitos de procesos de encapsulado de mayor precisión, que exigen una procesabilidad a escala fina por parte de los adhesivos. El encapsulado de chiplets presenta una densidad de integración ultralta, con espacios entre capas de chiplets y pasos de bump reducidos al nivel micrométrico. Esto requiere que los adhesivos de soporte —como los adhesivos de relleno inferior, de encapsulación y de unión térmicamente conductores— posean una excelente fluidez, penetrabilidad y tixotropía, lo que permite un llenado preciso y uniforme, libre de vacíos y burbujas, en espacios del orden de la micrón. Además, el proceso de curado debe ser perfectamente compatible con las líneas automatizadas de producción de chips para automoción, garantizando el rendimiento y la eficiencia en la producción en serie.

La tecnología de desgasificación al vacío ZYE refuerza la línea defensiva central en la producción de precisión de adhesivos automotrices.

A lo largo de todo el proceso de I+D, producción y aplicación de los adhesivos automotrices, las diminutas burbujas atrapadas en el material adhesivo constituyen uno de los principales obstáculos que impiden que estos cumplan con los requisitos del empaquetado Chiplet de grado automotriz. Tanto si se trata de aire incorporado durante la mezcla y agitación del adhesivo, como de burbujas generadas por trazas de compuestos volátiles presentes en las materias primas, incluso burbujas de tamaño micrométrico pueden provocar una serie de problemas críticos:

• Aspecto de amortiguación del estrés: Las burbujas provocan una concentración localizada de tensiones en el adhesivo, lo que reduce de manera significativa su resistencia al impacto y a la deformación por torsión, y facilita la delaminación interfacial durante los ciclos térmicos.
• Aspecto de fiabilidad: Las burbujas comprometen las propiedades de aislamiento, sellado y conductividad térmica del adhesivo, acelerando el envejecimiento y la falla bajo condiciones de operación automotriz de alta temperatura y alta humedad, lo que vulnera directamente la línea roja de control de la tasa de fallos exigida para aplicaciones automotrices.
• Aspecto del proceso: Las burbujas generan vacíos durante el llenado de espacios a escala micrométrica, lo que provoca una fuerte disminución del rendimiento de dispensado y no permite cumplir con los requisitos de producción en masa de alta precisión propios del empaquetado de chiplets.

Como proveedor clave de equipos de procesamiento de materiales de precisión en China, el mezclador de desgasificación al vacío de Suzhou ZYE Precision, impulsado por su tecnología central de desgasificación planetaria basada en “revolución + rotación”, ofrece una solución de producción de precisión de ciclo completo para adhesivos de encapsulado Chiplet de grado automotriz, resolviendo de manera fundamental los problemas de burbujas residuales y la uniformidad del material.

El principio de funcionamiento central del equipo es un sistema de doble accionamiento —revolución planetaria y rotación— no invasivo: dentro de una cámara sellada a alto vacío, el soporte gira rápidamente alrededor del eje central. La fuerte fuerza centrífuga impulsa el material adhesivo hacia abajo siguiendo la dirección del vector, arrastrando las burbujas internas hasta la superficie del material. Al mismo tiempo, el soporte realiza una rotación a alta velocidad sobre su propio eje; esta rotación, combinada con la fuerza de revolución, genera un flujo similar a un vórtice, logrando una dispersión completa y homogénea de los rellenos y la resina en el adhesivo. Finalmente, gracias a un entorno de alto vacío de -100 kPa, las burbujas que han subido a la superficie se evacuan por completo y se rompen, completando en un solo paso el proceso de “mezcla‑dispersión‑desgasificación”. Todo el proceso es libre de cuchillas, sin contacto y sin contaminación, evitando de manera fundamental la incorporación secundaria de aire durante la mezcla y cumpliendo plenamente los requisitos de alta limpieza, alta uniformidad y ausencia de burbujas propios de los adhesivos de grado automotriz.

Efecto de diferentes pastas metálicas tras el procesamiento en un molino de tres rodillos

Efecto de diferentes materiales tras la mezcla y la desgasificación con una mezcladora al vacío

ZYE Solutions impulsa la modernización de la cadena industrial de chips automotrices basados en chiplets.

Con el despliegue acelerado de tecnologías avanzadas de conducción autónoma, Chiplet se ha convertido en la vía técnica central para los chips automotrices de alta gama. La producción de precisión de adhesivos para la industria automotriz constituye un soporte fundamental y crítico para la implementación a gran escala de la tecnología Chiplet en el sector automotriz.

ZYE Technology no solo ofrece soluciones autónomas de desgasificación al vacío, sino que también integra dos productos clave —molinos de tres rodillos de precisión y mezcladores de desgasificación al vacío— para crear una solución integral “dispersión‑molienda‑desgasificación” que abarca todo el proceso, desde la investigación y el desarrollo de formulaciones hasta la producción en serie de adhesivos de grado automotriz. Apoyándose en su profundo conocimiento tanto del sector del empaquetado electrónico como del de los vehículos de nuevas energías, ZYE Precision utiliza de manera continua sus equipos core de desarrollo propio para ayudar a los fabricantes nacionales de adhesivos automotrices a superar las barreras técnicas en productos de alta gama de uso automotriz. Al mismo tiempo, potencia a las empresas de empaquetado de chips para automoción, mejorando la fiabilidad y la capacidad de producción en masa de los paquetes Chiplet, reforzando así la línea de defensa de los procesos subyacentes en la revolución “Lego” de los chips automotrices y contribuyendo a la autosuficiencia, el control y el desarrollo de alta calidad de las cadenas industriales chinas de vehículos inteligentes conectados y de electrónica automotriz.