Aplicaciones relacionadas con el diamante en la cadena industrial de semiconductores
Como todos sabemos, los semiconductores son la tecnología estratégica central de muchos dispositivos y sistemas electrónicos. Las innovaciones en el diseño y la fabricación de semiconductores están impulsando nuevas tecnologías disruptivas: 5G, Internet de las cosas, inteligencia artificial, vehículos eléctricos, capacidades avanzadas de defensa y seguridad.
En la cadena de la industria de semiconductores, el eslabón de procesamiento ocupa una posición vital y es un eslabón extremadamente importante.
Procesamiento de semiconductores
El procesamiento de semiconductores es el proceso desde la varilla de cristal hasta el chip único. A partir de la clasificación del proceso, la tecnología de procesamiento inicial de materiales semiconductores incluye principalmente corte de varilla de cristal, redondeo de varilla de cristal, corte de varilla de cristal, pulido de obleas, biselado y pulido de bordes de obleas, y adelgazamiento y pulido de obleas; el proceso de empaquetado posterior incluye producción de circuitos, pulido, adelgazamiento posterior y corte en dados, todos los cuales son inseparables del uso extensivo de herramientas de diamante.
En la actualidad, los materiales semiconductores de tercera generación representados por el carburo de silicio y el nitruro de galio tienen las ventajas de un alto campo eléctrico de ruptura, alta conductividad térmica, alta tasa de saturación de electrones y fuerte resistencia a la radiación, y son más adecuados para escenarios de alto voltaje y alta frecuencia. Al mismo tiempo, el carburo de silicio y el nitruro de galio son duros y difíciles de procesar, mientras que los materiales de diamante y los productos relacionados se han convertido en una parte indispensable del proceso de procesamiento de semiconductores de tercera generación debido a sus propiedades superduras.
Con la popularización de tecnologías como 5G e Internet de las cosas, la industria de la electrónica de consumo tiene una demanda creciente de mecanizado de precisión. Las herramientas de diamante y los productos de polvo de diamante brindan soluciones de tratamiento de superficies de precisión de alta calidad para metales, cerámicas y materiales frágiles, lo que promueve el progreso tecnológico y la modernización industrial en la industria.
Otras aplicaciones en el campo de los semiconductores
Chip de diamante El diamante no solo es el material más duro de la naturaleza, sino que también tiene una conductividad térmica asombrosa y una alta movilidad de electrones. En aplicaciones de dispositivos de alta frecuencia, los chips de diamante pueden superar eficazmente el «efecto de autocalentamiento» para garantizar que el equipo pueda seguir funcionando de forma estable en entornos de alta temperatura.
Disipador de calor de diamante El diamante se ha convertido en una opción ideal para la disipación de calor de dispositivos de alta potencia debido a su excelente conductividad térmica (hasta 2000 W/m·k, 5 veces la del cobre y la plata) y sus excelentes propiedades de aislamiento. En láseres semiconductores de alta potencia, la aplicación de disipadores de calor de diamante puede mejorar significativamente la eficiencia de disipación de calor y reducir la resistencia térmica, aumentando así la potencia de salida del láser y extendiendo su vida útil.
Empaquetado electrónico Al combinar partículas de diamante con matrices metálicas de alta conductividad térmica como Ag, Cu y Al, el material compuesto de matriz de diamante/metal preparado ha demostrado inicialmente su gran potencial en el campo del empaquetado electrónico. Especialmente en el momento en que la demanda de potencia informática está aumentando, los sustratos de empaquetado de diamante proporcionan soluciones innovadoras para el problema de disipación de calor de chips de alto rendimiento, lo que ayuda al rápido desarrollo de industrias como la IA y los centros de datos.
Ventana óptica La ventana óptica de diamante es un dispositivo óptico que se utiliza en condiciones extremas y se utiliza a menudo en equipos militares de alta gama, como los buscadores de misiles. El diamante, con su coeficiente de expansión térmica más pequeño y la conductividad térmica más alta, es uno de los mejores materiales para fabricar este tipo de ventanas. La ventana óptica de diamante puede reducir eficazmente la temperatura, garantizar el funcionamiento estable de los detectores de infrarrojos y mejorar la precisión y la fiabilidad de la guía de los misiles.
Tecnología cuántica En el campo de la tecnología cuántica, el centro de color NV del diamante, como candidato natural a bit cuántico, ofrece la posibilidad de realizar computación cuántica de estado sólido y procesamiento de información cuántica.
Electrodo BDD El electrodo de diamante dopado con boro (BDD) tiene ventajas únicas en los procesos de oxidación avanzada electroquímica con su ventana electroquímica extremadamente amplia, potencial de evolución de oxígeno extremadamente alto, características de adsorción extremadamente bajas y excelente resistencia a la corrosión.
Aunque la aplicación directa del diamante como material de chip aún está muy lejos, ha demostrado un gran potencial y valor en muchos eslabones de la cadena de la industria de semiconductores. Desde el procesamiento de semiconductores hasta los disipadores de calor y empaquetados de diamantes, pasando por la tecnología cuántica y las aplicaciones de electrodos BDD, el diamante está penetrando gradualmente en varias áreas clave de la industria de semiconductores, promoviendo la innovación tecnológica y la actualización industrial.