El carbur de silici (SiC) no només és una tecnologia crítica per a la defensa nacional, sinó també un material fonamental per a les indústries mundials de l'automoció i l'energia. Com a primer pas crític en el processament de monocristalls de SiC, el tall de les oblies determina directament la qualitat de l'aprimament i el poliment posteriors. Els mètodes tradicionals de tall sovint introdueixen esquerdes superficials i subterrànies, cosa que augmenta les taxes de trencament de les oblies i els costos de fabricació. Per tant, controlar el dany per esquerdes superficials és vital per avançar en la fabricació de dispositius de SiC.
Actualment, el tall de lingots de SiC s'enfronta a dos reptes importants:
- Alta pèrdua de material en el serrat tradicional de diversos fils:L'extrema duresa i fragilitat del SiC el fan propens a deformar-se i esquerdar-se durant el tall, el rectificat i el polit. Segons dades d'Infineon, el serrat tradicional de diversos fils alternatius amb resina de diamant només aconsegueix un 50% d'utilització de material en el tall, amb una pèrdua total d'una sola oblia que arriba als ~250 μm després del polit, deixant un material útil mínim.
- Baixa eficiència i cicles de producció llargs:Les estadístiques de producció internacional mostren que la producció de 10.000 oblies mitjançant un serrat multifilar continu de 24 hores triga uns 273 dies. Aquest mètode requereix una gran quantitat d'equips i consumibles, alhora que genera una rugositat superficial elevada i contaminació (pols, aigües residuals).
Per abordar aquests problemes, l'equip del professor Xiu Xiangqian a la Universitat de Nanjing ha desenvolupat un equip de tall làser d'alta precisió per a SiC, aprofitant la tecnologia làser ultraràpida per minimitzar els defectes i augmentar la productivitat. Per a un lingot de SiC de 20 mm, aquesta tecnologia duplica el rendiment de la làmina en comparació amb el tall amb filferro tradicional. A més, les làmines tallades amb làser presenten una uniformitat geomètrica superior, cosa que permet reduir el gruix a 200 μm per làmina i augmentar encara més la producció.
Avantatges clau:
- S'ha completat l'R+D en un equip prototip a gran escala, validat per tallar oblies de SiC semiaïllants de 4 a 6 polzades i lingots de SiC conductors de 6 polzades.
- El tall de lingots de 8 polzades està en verificació.
- Temps de tall significativament més curt, producció anual més alta i millora del rendiment >50%.
Substrat de SiC de XKH de tipus 4H-N
Potencial de mercat:
Aquest equipament està a punt de convertir-se en la solució principal per al tall de lingots de SiC de 8 polzades, actualment dominat per les importacions japoneses amb costos elevats i restriccions a l'exportació. La demanda interna d'equips de tall/aprimament làser supera les 1.000 unitats, però no existeixen alternatives madures fabricades a la Xina. La tecnologia de la Universitat de Nanjing té un immens valor de mercat i potencial econòmic.
Compatibilitat multimaterial:
Més enllà del SiC, l'equipament admet el processament làser de nitrur de gal·li (GaN), òxid d'alumini (Al₂O₃) i diamant, ampliant les seves aplicacions industrials.
En revolucionar el processament de les oblies de SiC, aquesta innovació aborda els colls d'ampolla crítics en la fabricació de semiconductors alhora que s'alinea amb les tendències globals cap a materials d'alt rendiment i eficiència energètica.
Conclusió
Com a líder de la indústria en la fabricació de substrats de carbur de silici (SiC), XKH s'especialitza en el subministrament de substrats de SiC de mida completa de 2-12 polzades (inclosos els tipus 4H-N/SEMI, 4H/6H/3C) adaptats a sectors d'alt creixement com ara vehicles de nova energia (NEV), emmagatzematge d'energia fotovoltaica (PV) i comunicacions 5G. Aprofitant la tecnologia de tall de baixa pèrdua d'oblies de gran dimensió i la tecnologia de processament d'alta precisió, hem aconseguit la producció en massa de substrats de 8 polzades i avenços en la tecnologia de creixement de cristalls de SiC conductors de 12 polzades, reduint significativament els costos per unitat de xip. De cara al futur, continuarem optimitzant el tall làser a nivell de lingot i els processos intel·ligents de control d'estrès per elevar el rendiment del substrat de 12 polzades a nivells competitius a nivell mundial, permetent a la indústria nacional del SiC trencar els monopolis internacionals i accelerar aplicacions escalables en dominis d'alta gamma com ara xips de grau automotriu i fonts d'alimentació de servidors d'IA.
Substrat de SiC de XKH de tipus 4H-N
Data de publicació: 15 d'agost de 2025