لا يُعدّ كربيد السيليكون (SiC) تقنيةً بالغة الأهمية للدفاع الوطني فحسب، بل هو أيضاً مادة محورية في صناعات السيارات والطاقة العالمية. وباعتبارها الخطوة الأولى الحاسمة في معالجة بلورات كربيد السيليكون الأحادية، فإنّ تقطيع الرقاقات يُحدّد بشكل مباشر جودة عمليات التخفيف والتلميع اللاحقة. غالباً ما تُسبّب طرق التقطيع التقليدية تشققات سطحية وتحت سطحية، مما يزيد من معدلات تكسّر الرقاقات وتكاليف التصنيع. لذا، يُعدّ التحكّم في أضرار التشققات السطحية أمراً بالغ الأهمية لتطوير تصنيع أجهزة كربيد السيليكون.
يواجه تقطيع سبائك كربيد السيليكون حاليًا تحديين رئيسيين:
- فقدان كبير للمواد في عمليات النشر التقليدية متعددة الأسلاك:تُعرّض صلابة كربيد السيليكون الشديدة وهشاشته إلى التشوّه والتشقّق أثناء عمليات القطع والطحن والتلميع. ووفقًا لبيانات شركة إنفينون، فإنّ عملية النشر التقليدية باستخدام منشار متعدد الأسلاك مربوط بالراتنج والمُغطّى بالماس لا تُحقق سوى 50% من استخدام المادة في القطع، حيث يصل إجمالي فقدان الرقاقة الواحدة إلى حوالي 250 ميكرومتر بعد التلميع، مما يترك كمية ضئيلة جدًا من المادة القابلة للاستخدام.
- انخفاض الكفاءة وطول دورات الإنتاج:تُظهر إحصاءات الإنتاج العالمية أن إنتاج 10000 رقاقة باستخدام تقنية النشر المستمر متعدد الأسلاك على مدار 24 ساعة يستغرق حوالي 273 يومًا. تتطلب هذه الطريقة معدات ومواد استهلاكية واسعة النطاق، كما أنها تُنتج خشونة سطح عالية وتلوثًا (غبار، مياه صرف صحي).
لمعالجة هذه المشكلات، طوّر فريق البروفيسور شيو شيانغ تشيان في جامعة نانجينغ معدات تقطيع ليزرية عالية الدقة لكربيد السيليكون، مستفيدًا من تقنية الليزر فائقة السرعة لتقليل العيوب وزيادة الإنتاجية. بالنسبة لسبائك كربيد السيليكون بقطر 20 مم، تُضاعف هذه التقنية إنتاجية الرقائق مقارنةً بالقطع السلكي التقليدي. إضافةً إلى ذلك، تتميز الرقائق المقطوعة بالليزر بتجانس هندسي فائق، مما يسمح بتقليل سمكها إلى 200 ميكرومتر لكل رقاقة، وبالتالي زيادة الإنتاج.
المزايا الرئيسية:
- تم الانتهاء من البحث والتطوير على معدات نموذجية واسعة النطاق، وتم التحقق من صحتها لتقطيع رقائق السيليكون كاربيد شبه العازلة مقاس 4-6 بوصات وسبائك السيليكون كاربيد الموصلة مقاس 6 بوصات.
- عملية تقطيع السبائك بحجم 8 بوصات قيد التحقق.
- تقليل وقت التقطيع بشكل ملحوظ، وزيادة الإنتاج السنوي، وتحسين المحصول بنسبة تزيد عن 50%.
ركيزة كربيد السيليكون من نوع 4H-N من إنتاج شركة XKH
إمكانات السوق:
يُتوقع أن يصبح هذا الجهاز الحل الأمثل لتقطيع سبائك كربيد السيليكون بحجم 8 بوصات، والذي تهيمن عليه حاليًا الواردات اليابانية ذات التكاليف المرتفعة والقيود المفروضة على التصدير. يتجاوز الطلب المحلي على معدات التقطيع/الترقيق بالليزر 1000 وحدة، ومع ذلك لا توجد بدائل صينية الصنع ناضجة. تتمتع تقنية جامعة نانجينغ بقيمة سوقية هائلة وإمكانات اقتصادية كبيرة.
التوافق مع مواد متعددة:
بالإضافة إلى كربيد السيليكون، يدعم الجهاز معالجة نتريد الغاليوم (GaN) وأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) والماس بالليزر، مما يوسع نطاق تطبيقاته الصناعية.
من خلال إحداث ثورة في معالجة رقائق كربيد السيليكون، يعالج هذا الابتكار الاختناقات الحرجة في تصنيع أشباه الموصلات مع التوافق مع الاتجاهات العالمية نحو المواد عالية الأداء والموفرة للطاقة.
الخلاصة
بصفتها شركة رائدة في تصنيع ركائز كربيد السيليكون (SiC)، تتخصص XKH في توفير ركائز SiC كاملة الحجم (من 2 إلى 12 بوصة) (بما في ذلك أنواع 4H-N/SEMI و4H/6H/3C) المصممة خصيصًا للقطاعات سريعة النمو مثل مركبات الطاقة الجديدة (NEVs) وتخزين الطاقة الكهروضوئية (PV) واتصالات الجيل الخامس (5G). وبفضل تقنية تقطيع الرقائق كبيرة الحجم منخفضة الفقد وتقنية المعالجة عالية الدقة، حققنا إنتاجًا ضخمًا لركائز 8 بوصة، بالإضافة إلى إنجازات رائدة في تقنية نمو بلورات SiC الموصلة بحجم 12 بوصة، مما أدى إلى خفض تكاليف الوحدة لكل رقاقة بشكل ملحوظ. وانطلاقاً من ذلك، سنواصل تحسين عمليات تقطيع السبائك بالليزر وعمليات التحكم الذكي في الإجهاد لرفع إنتاجية الركائز مقاس 12 بوصة إلى مستويات تنافسية عالمياً، مما يمكّن صناعة كربيد السيليكون المحلية من كسر الاحتكارات الدولية وتسريع التطبيقات القابلة للتطوير في المجالات المتطورة مثل رقائق السيارات وإمدادات الطاقة لخوادم الذكاء الاصطناعي.
ركيزة كربيد السيليكون من نوع 4H-N من إنتاج شركة XKH
تاريخ النشر: 15 أغسطس 2025