Силициевият карбид (SiC) е не само критична технология за националната отбрана, но и ключов материал за световната автомобилна и енергийна промишленост. Като първа критична стъпка в обработката на монокристали SiC, нарязването на пластини директно определя качеството на последващото изтъняване и полиране. Традиционните методи за нарязване често водят до повърхностни и подповърхностни пукнатини, което увеличава степента на счупване на пластините и производствените разходи. Следователно, контролирането на повредите от повърхностни пукнатини е жизненоважно за развитието на производството на SiC устройства.
В момента нарязването на SiC блокове е изправено пред две основни предизвикателства:
- Висока загуба на материал при традиционното многожилно рязане:Изключителната твърдост и крехкост на SiC го правят склонен към деформация и напукване по време на рязане, шлифоване и полиране. Според данни на Infineon, традиционното реципрочно многожилно рязане с диамантено-смолна връзка постига само 50% използване на материала при рязане, като общата загуба на единична пластина достига ~250 μm след полиране, оставяйки минимално използваем материал.
- Ниска ефективност и дълги производствени цикли:Международната производствена статистика показва, че производството на 10 000 пластини с помощта на 24-часово непрекъснато многожилно рязане отнема ~273 дни. Този метод изисква богато оборудване и консумативи, като същевременно генерира висока грапавост на повърхността и замърсяване (прах, отпадъчни води).
За да се справи с тези проблеми, екипът на професор Сиу Сиангцян от университета в Нанкин е разработил високопрецизно оборудване за лазерно рязане на SiC, използвайки ултрабърза лазерна технология за минимизиране на дефектите и повишаване на производителността. За 20-милиметров SiC слитък, тази технология удвоява добива на пластини в сравнение с традиционното рязане с тел. Освен това, лазерно нарязаните пластини показват превъзходна геометрична равномерност, което позволява намаляване на дебелината до 200 μm на пластина и допълнително увеличаване на производителността.
Основни предимства:
- Завършена научноизследователска и развойна дейност върху прототипно оборудване за голям мащаб, валидирано за рязане на полуизолационни SiC пластини с размер 4–6 инча и проводими SiC блокове с размер 6 инча.
- Рязането на 8-инчови блокове е в процес на проверка.
- Значително по-кратко време за рязане, по-висок годишен добив и >50% подобрение на добива.
SiC субстрат на XKH от тип 4H-N
Пазарен потенциал:
Това оборудване е готово да се превърне в основно решение за рязане на 8-инчови SiC блокове, в момента доминирано от японски внос с високи разходи и ограничения за износ. Вътрешното търсене на оборудване за лазерно рязане/изтъняване надхвърля 1000 бройки, но все още не съществуват зрели алтернативи, произведени в Китай. Технологията на университета в Нанкин притежава огромна пазарна стойност и икономически потенциал.
Съвместимост с множество материали:
Освен SiC, оборудването поддържа лазерна обработка на галиев нитрид (GaN), алуминиев оксид (Al₂O₃) и диамант, разширявайки индустриалните му приложения.
Чрез революционизиране на обработката на SiC пластини, тази иновация адресира критични пречки в производството на полупроводници, като същевременно е в съответствие със световните тенденции към високопроизводителни, енергийно ефективни материали.
Заключение
Като лидер в индустрията за производство на силициево-карбидни (SiC) субстрати, XKH е специализирана в предоставянето на 2-12-инчови SiC субстрати с пълен размер (включително 4H-N/SEMI-тип, 4H/6H/3C-тип), пригодени за бързоразвиващи се сектори като превозни средства с нова енергия (NEV), фотоволтаично (PV) съхранение на енергия и 5G комуникации. Използвайки технологията за нарязване на пластини с ниски загуби на големи размери и технологията за високопрецизна обработка, ние постигнахме масово производство на 8-инчови субстрати и пробиви в технологията за растеж на 12-инчови проводими SiC кристали, значително намалявайки разходите за единица чип. В бъдеще ще продължим да оптимизираме лазерното нарязване на ниво блок и интелигентните процеси за контрол на напрежението, за да повишим добива на 12-инчови субстрати до глобално конкурентни нива, давайки възможност на местната SiC индустрия да разбие международните монополи и да ускори мащабируеми приложения във висок клас области като автомобилни чипове и захранвания за AI сървъри.
SiC субстрат на XKH от тип 4H-N
Време на публикуване: 15 август 2025 г.