لا يُعد كربيد السيليكون (SiC) تقنيةً بالغة الأهمية للدفاع الوطني فحسب، بل يُعدّ أيضًا مادةً محوريةً لصناعات السيارات والطاقة العالمية. وباعتباره الخطوة الأولى الحاسمة في معالجة كربيد السيليكون أحادي البلورة، يُحدد تقطيع الرقاقة مباشرةً جودة عمليات التخفيف والتلميع اللاحقة. غالبًا ما تُسبب طرق التقطيع التقليدية تشققاتٍ سطحيةً وتحت سطحيةً، مما يزيد من معدلات كسر الرقاقة وتكاليف التصنيع. لذلك، يُعدّ التحكم في تلف التشققات السطحية أمرًا بالغ الأهمية لتطوير تصنيع أجهزة كربيد السيليكون.
في الوقت الحالي، تواجه عملية تقطيع سبائك SiC تحديين رئيسيين:
- خسارة كبيرة في المواد في عملية النشر التقليدية متعددة الأسلاك:صلابة كربيد السيليكون (SiC) الشديدة وهشاشته تجعله عرضة للتشوه والتشقق أثناء القطع والطحن والتلميع. ووفقًا لبيانات إنفينيون، فإن النشر الترددي التقليدي متعدد الأسلاك المرتبط بالماس والراتنج يحقق 50% فقط من استهلاك المواد في القطع، مع فقدان إجمالي للرقاقة الواحدة يصل إلى حوالي 250 ميكرومتر بعد التلميع، مما يترك مادة قابلة للاستخدام في حدها الأدنى.
- كفاءة منخفضة ودورات إنتاج طويلة:تُظهر إحصاءات الإنتاج الدولية أن إنتاج 10,000 رقاقة باستخدام النشر متعدد الأسلاك المستمر على مدار 24 ساعة يستغرق حوالي 273 يومًا. تتطلب هذه الطريقة معدات ومواد استهلاكية مكثفة، وتُنتج خشونة سطحية عالية وتلوثًا (غبار ومياه صرف صحي).
لمعالجة هذه المشكلات، طوّر فريق البروفيسور شيو شيانغ تشيان في جامعة نانجينغ جهازًا عالي الدقة لتقطيع كربيد السيليكون بالليزر، مستفيدًا من تقنية الليزر فائقة السرعة لتقليل العيوب وتعزيز الإنتاجية. بالنسبة لسبائك كربيد السيليكون بسمك 20 مم، تُضاعف هذه التقنية إنتاجية الرقاقة مقارنةً بالنشر السلكي التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الرقاقات المقطعة بالليزر بتوحيد هندسي فائق، مما يُمكّن من تقليل السُمك إلى 200 ميكرومتر لكل رقاقة، وزيادة الإنتاج بشكل أكبر.
المزايا الرئيسية:
- تم الانتهاء من البحث والتطوير على معدات النموذج الأولي واسعة النطاق، والتي تم التحقق من صحتها لتقطيع رقائق SiC شبه العازلة مقاس 4 إلى 6 بوصات وسبائك SiC الموصلة مقاس 6 بوصات.
- يتم التحقق من تقطيع السبائك مقاس 8 بوصات.
- وقت تقطيع أقصر بشكل ملحوظ، وإنتاج سنوي أعلى، وتحسن في المحصول بنسبة >50%.
ركيزة SiC من نوع XKH من النوع 4H-N
إمكانات السوق:
من المتوقع أن تُصبح هذه المعدات الحل الأمثل لتقطيع سبائك كربيد السيليكون (SiC) مقاس 8 بوصات، والتي تُهيمن عليها حاليًا الواردات اليابانية بتكاليفها المرتفعة وقيود التصدير. يتجاوز الطلب المحلي على معدات التقطيع/التخفيف بالليزر 1000 وحدة، إلا أنه لا توجد بدائل صينية متطورة. تتمتع تقنية جامعة نانجينغ بقيمة سوقية هائلة وإمكانات اقتصادية واعدة.
التوافق مع مواد متعددة:
بالإضافة إلى SiC، تدعم المعدات معالجة الليزر لنتريد الجاليوم (GaN)، وأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃)، والماس، مما يوسع نطاق تطبيقاتها الصناعية.
من خلال إحداث ثورة في معالجة رقائق SiC، تعمل هذه الابتكارات على معالجة الاختناقات الحرجة في تصنيع أشباه الموصلات مع مواكبة الاتجاهات العالمية نحو المواد عالية الأداء الموفرة للطاقة.
الخاتمة
بصفتها شركة رائدة في تصنيع ركائز كربيد السيليكون (SiC)، تتخصص شركة XKH في توفير ركائز كربيد السيليكون كاملة الحجم بقياس 12 بوصة (بما في ذلك 4H-N/SEMI، 4H/6H/3C) مصممة خصيصًا للقطاعات سريعة النمو، مثل مركبات الطاقة الجديدة (NEVs)، وتخزين الطاقة الكهروضوئية (PV)، واتصالات الجيل الخامس (5G). وبفضل تقنية تقطيع الرقاقات كبيرة الحجم منخفضة الخسارة، وتقنية المعالجة عالية الدقة، حققنا إنتاجًا ضخمًا لركائز بقياس 8 بوصات، وحققنا إنجازات في تقنية نمو بلورات كربيد السيليكون الموصلة بقياس 12 بوصة، مما أدى إلى خفض كبير في تكلفة إنتاج الرقاقة الواحدة. في المستقبل، سنواصل تحسين عمليات تقطيع الليزر على مستوى السبائك وعمليات التحكم الذكية في الإجهاد لرفع إنتاج الركيزة مقاس 12 بوصة إلى مستويات تنافسية عالميًا، وتمكين صناعة SiC المحلية من كسر الاحتكارات الدولية وتسريع التطبيقات القابلة للتطوير في المجالات المتطورة مثل رقائق السيارات وإمدادات الطاقة لخادم الذكاء الاصطناعي.
ركيزة SiC من نوع XKH من النوع 4H-N
وقت النشر: ١٥ أغسطس ٢٠٢٥