Kremniy karbidi (SiC) nafaqat milliy mudofaa uchun muhim texnologiya, balki global avtomobilsozlik va energetika sanoati uchun ham muhim materialdir. SiC monokristallarini qayta ishlashning birinchi muhim bosqichi sifatida, plastinkalarni kesish keyingi yupqalash va abrazivlash sifatini bevosita belgilaydi. An'anaviy kesish usullari ko'pincha sirt va yer osti yoriqlarini keltirib chiqaradi, bu plastinkalarning sinish tezligini va ishlab chiqarish xarajatlarini oshiradi. Shuning uchun, SiC qurilmalarini ishlab chiqarishni rivojlantirish uchun sirt yoriqlarining shikastlanishini nazorat qilish juda muhimdir.
Hozirgi vaqtda SiC quymalarini kesish ikkita asosiy qiyinchilikka duch kelmoqda:
- An'anaviy ko'p simli arralashda yuqori material yo'qotishlari:SiC ning o'ta qattiqligi va mo'rtligi uni kesish, silliqlash va abrazivlash paytida egrilik va yorilishga moyil qiladi. Infineon ma'lumotlariga ko'ra, an'anaviy o'zaro almashuvli olmos-qatron bilan bog'langan ko'p simli arralash kesishda materialdan atigi 50% foydalanishga erishadi, abrazivlashdan keyin bitta plastinkaning umumiy yo'qotilishi ~250 mkm ga etadi va bu minimal foydalanishga yaroqli materialni qoldiradi.
- Past samaradorlik va uzoq ishlab chiqarish sikllari:Xalqaro ishlab chiqarish statistikasi shuni ko'rsatadiki, 24 soatlik uzluksiz ko'p simli arralash yordamida 10 000 ta plastinka ishlab chiqarish taxminan 273 kun davom etadi. Bu usul yuqori sirt pürüzlülüğü va ifloslanishni (chang, oqava suv) keltirib chiqarish bilan birga keng ko'lamli uskunalar va sarf materiallarini talab qiladi.
Ushbu muammolarni hal qilish uchun Nanjing universitetidagi professor Xiu Xiangqian jamoasi SiC uchun yuqori aniqlikdagi lazerli kesish uskunasini ishlab chiqdi, bu nuqsonlarni minimallashtirish va unumdorlikni oshirish uchun ultra tezkor lazer texnologiyasidan foydalanadi. 20 mm SiC quymasi uchun bu texnologiya an'anaviy simli arralashga nisbatan plastinka hosildorligini ikki baravar oshiradi. Bundan tashqari, lazer bilan kesilgan plastinkalar yuqori geometrik bir xillikni namoyish etadi, bu esa plastinka qalinligini 200 mkm gacha kamaytirish va hosildorlikni yanada oshirish imkonini beradi.
Asosiy afzalliklari:
- 4–6 dyuymli yarim izolyatsiyalovchi SiC plastinkalari va 6 dyuymli o'tkazuvchan SiC quymalarini kesish uchun tasdiqlangan keng ko'lamli prototip uskunalari bo'yicha ilmiy-tadqiqot va ishlanmalar yakunlandi.
- 8 dyuymli quyma kesish tekshiruvdan o'tkazilmoqda.
- Kesish vaqti sezilarli darajada qisqaradi, yillik ishlab chiqarish yuqori bo'ladi va hosildorlik 50% dan ortiq yaxshilanadi.
XKH ning 4H-N tipidagi SiC substrati
Bozor salohiyati:
Ushbu uskuna 8 dyuymli SiC quymalarini kesish uchun asosiy yechimga aylanishi kutilmoqda, hozirda yuqori xarajatlar va eksport cheklovlari bilan Yaponiya importi ustunlik qiladi. Lazerli kesish/yupqalash uskunalariga ichki talab 1000 donadan oshadi, ammo Xitoyda ishlab chiqarilgan yetuk alternativalar mavjud emas. Nanjing universiteti texnologiyasi ulkan bozor qiymati va iqtisodiy salohiyatga ega.
Ko'p materiallarning mosligi:
SiC dan tashqari, uskunalar galliy nitridi (GaN), alyuminiy oksidi (Al₂O₃) va olmosni lazer bilan qayta ishlashni qo'llab-quvvatlaydi va sanoat qo'llanilishini kengaytiradi.
SiC plastinkalarini qayta ishlashda inqilob qilish orqali ushbu innovatsiya yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishdagi muhim to'siqlarni bartaraf etish bilan birga yuqori samarali, energiya tejaydigan materiallarga bo'lgan global tendentsiyalarga mos keladi.
Xulosa
Silikon karbid (SiC) substrat ishlab chiqarishda sanoat yetakchisi sifatida, XKH yangi energiya vositalari (NEV), fotovoltaik (PV) energiya saqlash va 5G aloqasi kabi yuqori o'sish sohalariga moslashtirilgan 2-12 dyuymli to'liq o'lchamli SiC substratlarini (shu jumladan 4H-N/SEMI-turdagi, 4H/6H/3C-turdagi) taqdim etishga ixtisoslashgan. Katta o'lchamli plastinkalarni past yo'qotishli kesish texnologiyasi va yuqori aniqlikdagi ishlov berish texnologiyasidan foydalangan holda, biz 8 dyuymli substratlarni ommaviy ishlab chiqarishga va 12 dyuymli o'tkazuvchan SiC kristallarini o'stirish texnologiyasida katta yutuqlarga erishdik, bu esa chip birligi uchun xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirdi. Kelajakda biz 12 dyuymli substrat hosildorligini global raqobatbardosh darajalarga ko'tarish uchun quyma darajasidagi lazerli kesish va aqlli stressni boshqarish jarayonlarini optimallashtirishda davom etamiz, bu esa mahalliy SiC sanoatiga xalqaro monopoliyalarni buzish va avtomobil darajasidagi chiplar va AI server quvvat manbalari kabi yuqori darajadagi sohalarda kengaytiriladigan ilovalarni tezlashtirish imkonini beradi.
XKH ning 4H-N tipidagi SiC substrati
Nashr vaqti: 2025-yil 15-avgust