Il carburo di silicio (SiC) non è solo una tecnologia critica per la difesa nazionale, ma anche un materiale fondamentale per l'industria automobilistica ed energetica globale. Come primo passaggio critico nella lavorazione del monocristallo di SiC, il taglio del wafer determina direttamente la qualità delle successive operazioni di assottigliamento e lucidatura. I metodi di taglio tradizionali spesso introducono cricche superficiali e sottosuperficiali, aumentando il tasso di rottura del wafer e i costi di produzione. Pertanto, il controllo dei danni da cricche superficiali è fondamentale per il progresso della produzione di dispositivi in SiC.
Attualmente, il taglio dei lingotti di SiC si trova ad affrontare due grandi sfide:
- Elevata perdita di materiale nel taglio multifilo tradizionale:L'estrema durezza e fragilità del SiC lo rendono soggetto a deformazioni e crepe durante il taglio, la rettifica e la lucidatura. Secondo i dati di Infineon, il tradizionale taglio alternativo a più fili con legante diamantato-resina consente di utilizzare solo il 50% del materiale durante il taglio, con una perdita totale di materiale singolo che raggiunge circa 250 μm dopo la lucidatura, lasciando una quantità minima di materiale utilizzabile.
- Bassa efficienza e lunghi cicli di produzione:Le statistiche di produzione internazionali mostrano che la produzione di 10.000 wafer utilizzando il taglio multifilo continuo 24 ore su 24 richiede circa 273 giorni. Questo metodo richiede un ampio impiego di attrezzature e materiali di consumo, generando al contempo un'elevata rugosità superficiale e un elevato livello di inquinamento (polvere, acque reflue).
Per affrontare queste problematiche, il team del Professor Xiu Xiangqian presso l'Università di Nanchino ha sviluppato un'apparecchiatura per il taglio laser ad alta precisione per il SiC, sfruttando la tecnologia laser ultraveloce per ridurre al minimo i difetti e aumentare la produttività. Per un lingotto di SiC da 20 mm, questa tecnologia raddoppia la resa del wafer rispetto al tradizionale taglio a filo. Inoltre, i wafer tagliati al laser presentano un'uniformità geometrica superiore, consentendo una riduzione dello spessore a 200 μm per wafer e un ulteriore aumento della produttività.
Vantaggi principali:
- Completata la ricerca e sviluppo su apparecchiature prototipo su larga scala, convalidate per il taglio di wafer SiC semiisolanti da 4-6 pollici e lingotti SiC conduttivi da 6 pollici.
- Il taglio del lingotto da 8 pollici è in fase di verifica.
- Tempi di taglio notevolmente più brevi, maggiore produzione annua e miglioramento della resa >50%.
Substrato SiC di tipo 4H-N di XKH
Potenziale di mercato:
Questa apparecchiatura è destinata a diventare la soluzione principale per il taglio di lingotti di SiC da 8 pollici, attualmente dominato dalle importazioni giapponesi, con costi elevati e restrizioni all'esportazione. La domanda interna di apparecchiature per il taglio/assottigliamento laser supera le 1.000 unità, ma non esistono alternative cinesi consolidate. La tecnologia dell'Università di Nanchino ha un immenso valore di mercato e un potenziale economico.
Compatibilità multi-materiale:
Oltre al SiC, l'apparecchiatura supporta la lavorazione laser del nitruro di gallio (GaN), dell'ossido di alluminio (Al₂O₃) e del diamante, ampliandone le applicazioni industriali.
Rivoluzionando la lavorazione dei wafer SiC, questa innovazione risolve i colli di bottiglia critici nella produzione di semiconduttori, allineandosi al contempo alle tendenze globali verso materiali ad alte prestazioni ed efficienti dal punto di vista energetico.
Conclusione
In qualità di leader del settore nella produzione di substrati in carburo di silicio (SiC), XKH è specializzata nella fornitura di substrati SiC full-size da 2 a 12 pollici (inclusi i tipi 4H-N/SEMI e 4H/6H/3C) pensati per settori in forte crescita come i veicoli a nuova energia (NEV), l'accumulo di energia fotovoltaica (PV) e le comunicazioni 5G. Sfruttando la tecnologia di slicing a basse perdite di wafer di grandi dimensioni e la tecnologia di lavorazione ad alta precisione, abbiamo raggiunto la produzione in serie di substrati da 8 pollici e compiuto progressi nella tecnologia di crescita cristallina di SiC conduttivo da 12 pollici, riducendo significativamente i costi unitari dei chip. In futuro, continueremo a ottimizzare il taglio laser a livello di lingotto e i processi di controllo intelligente delle sollecitazioni per elevare la resa del substrato da 12 pollici a livelli competitivi a livello globale, consentendo all'industria nazionale del SiC di rompere i monopoli internazionali e accelerare le applicazioni scalabili in settori di fascia alta come i chip di livello automobilistico e gli alimentatori per server AI.
Substrato SiC di tipo 4H-N di XKH
Data di pubblicazione: 15-08-2025