Karbid kremíka (SiC) nie je len kritickou technológiou pre národnú obranu, ale aj kľúčovým materiálom pre globálny automobilový a energetický priemysel. Ako prvý kritický krok pri spracovaní monokryštálov SiC priamo určuje rezanie doštičiek kvalitu následného stenčovania a leštenia. Tradičné metódy rezania často spôsobujú povrchové a podpovrchové trhliny, čím sa zvyšuje miera lámania doštičiek a výrobné náklady. Preto je kontrola poškodenia povrchovými trhlinami nevyhnutná pre pokrok vo výrobe zariadení SiC.
V súčasnosti čelí rezanie ingotov SiC dvom hlavným výzvam:
- Vysoká strata materiálu pri tradičnom viaclanovom rezaní:Extrémna tvrdosť a krehkosť SiC ho robia náchylným na deformáciu a praskanie počas rezania, brúsenia a leštenia. Podľa údajov spoločnosti Infineon dosahuje tradičné viacdrôtové rezanie s vratným pohybom diamantom a živicou, ktoré je spojené, iba 50 % využitie materiálu pri rezaní, pričom celková strata jedného plátku po leštení dosahuje ~250 μm, takže zostáva minimálne použiteľný materiál.
- Nízka účinnosť a dlhé výrobné cykly:Medzinárodné štatistiky výroby ukazujú, že výroba 10 000 doštičiek pomocou 24-hodinového nepretržitého viacdrôtového rezania trvá približne 273 dní. Táto metóda vyžaduje rozsiahle vybavenie a spotrebný materiál a zároveň vytvára vysokú drsnosť povrchu a znečistenie (prach, odpadová voda).
Na riešenie týchto problémov vyvinul tím profesora Xiu Xiangqiana na Nanjingskej univerzite vysoko presné laserové rezacie zariadenie pre SiC, ktoré využíva ultrarýchlu laserovú technológiu na minimalizáciu defektov a zvýšenie produktivity. Pri 20 mm SiC ingote táto technológia zdvojnásobuje výťažnosť doštičiek v porovnaní s tradičným rezaním drôtom. Okrem toho laserom rezané doštičky vykazujú vynikajúcu geometrickú rovnomernosť, čo umožňuje zníženie hrúbky na 200 μm na doštičku a ďalšie zvýšenie produkcie.
Kľúčové výhody:
- Dokončený výskum a vývoj prototypového zariadenia vo veľkom meradle, validovaného na rezanie poloizolačných SiC doštičiek s priemerom 4 – 6 palcov a vodivých SiC ingotov s priemerom 6 palcov.
- Rezanie 8-palcových ingotov je v procese overovania.
- Výrazne kratší čas krájania, vyššia ročná produkcia a zlepšenie výnosu o viac ako 50 %.
SiC substrát XKH typu 4H-N
Trhový potenciál:
Toto zariadenie sa má stať hlavným riešením pre krájanie 8-palcových SiC ingotov, v ktorom v súčasnosti dominuje japonský dovoz s vysokými nákladmi a vývoznými obmedzeniami. Domáci dopyt po zariadeniach na laserové krájanie/stenčovanie presahuje 1 000 kusov, no neexistujú žiadne vyspelé alternatívy čínskej výroby. Technológia Nanjingskej univerzity má obrovskú trhovú hodnotu a ekonomický potenciál.
Kompatibilita s viacerými materiálmi:
Okrem SiC zariadenie podporuje laserové spracovanie nitridu gália (GaN), oxidu hlinitého (Al₂O₃) a diamantu, čím rozširuje svoje priemyselné využitie.
Vďaka revolúcii v spracovaní SiC doštičiek táto inovácia rieši kritické úzke miesta vo výrobe polovodičov a zároveň je v súlade s globálnymi trendmi smerom k vysoko výkonným a energeticky úsporným materiálom.
Záver
Ako líder v odvetví výroby substrátov z karbidu kremíka (SiC) sa spoločnosť XKH špecializuje na poskytovanie 2-12-palcových plnohodnotných SiC substrátov (vrátane typu 4H-N/SEMI, 4H/6H/3C) prispôsobených pre rýchlo rastúce sektory, ako sú vozidlá na novú energiu (NEV), fotovoltaické (PV) skladovanie energie a 5G komunikácie. Využitím technológie nízkostratového rezania veľkorozmerných doštičiek a vysoko presnej technológie spracovania sme dosiahli hromadnú výrobu 8-palcových substrátov a prelomové objavy v technológii rastu 12-palcových vodivých kryštálov SiC, čím výrazne znížili náklady na jednotku čipu. V budúcnosti budeme pokračovať v optimalizácii laserového rezania na úrovni ingotov a inteligentných procesov riadenia napätia, aby sme zvýšili výťažnosť 12-palcových substrátov na globálne konkurencieschopnú úroveň, čo umožní domácemu priemyslu SiC prelomiť medzinárodné monopoly a urýchliť škálovateľné aplikácie v špičkových oblastiach, ako sú čipy automobilovej triedy a napájacie zdroje pre servery s umelou inteligenciou.
SiC substrát XKH typu 4H-N
Čas uverejnenia: 15. augusta 2025