Aplicações relacionadas com o diamante na cadeia da indústria de semicondutores

Como todos sabemos, os semicondutores são a tecnologia estratégica central de muitos dispositivos e sistemas eletrónicos. As inovações na concepção e fabrico de semicondutores estão a impulsionar novas tecnologias disruptivas: 5G, Internet das Coisas, inteligência artificial, veículos eléctricos, capacidades avançadas de defesa e segurança.

Na cadeia da indústria de semicondutores, o elo de processamento ocupa uma posição vital e é um elo extremamente importante.

Processamento de semicondutores

O processamento de semicondutores é o processo desde a haste de cristal até ao chip único. A partir da classificação do processo, a tecnologia de processamento frontal de materiais semicondutores inclui principalmente o corte de haste de cristal, arredondamento de haste de cristal, corte de haste de cristal, retificação de wafer, chanframento de wafer e retificação de bordo, e desbaste e polimento de bolacha; o processo de embalagem subsequente inclui a produção de circuitos, polimento, desbaste e corte em cubos, todos indissociáveis ​​do uso extensivo de ferramentas diamantadas.

Atualmente, os materiais semicondutores de terceira geração representados pelo carboneto de silício e pelo nitreto de gálio apresentam as vantagens de um elevado campo elétrico de rutura, elevada condutividade térmica, elevada taxa de saturação de eletrões e forte resistência à radiação, e são mais adequados para cenários de alta tensão e alta frequência. Ao mesmo tempo, o carboneto de silício e o nitreto de gálio são duros e difíceis de processar, enquanto os materiais diamantados e produtos relacionados se tornaram uma parte indispensável do processo de processamento de semicondutores de terceira geração devido às suas propriedades superduras.

Com a popularização de tecnologias como o 5G e a Internet das Coisas, a indústria da eletrónica de consumo tem uma procura crescente por maquinação de precisão. As ferramentas diamantadas e os produtos em pó diamantado proporcionam soluções de tratamento de superfície de precisão de alta qualidade para metais, cerâmicas e materiais frágeis, promovendo o progresso tecnológico e a atualização industrial na indústria.

Outras aplicações no campo dos semicondutores

Diamond Chip O diamante não é apenas o material mais duro da natureza, mas também possui uma incrível condutividade térmica e uma elevada mobilidade eletrónica. Em aplicações de dispositivos de alta frequência, os chips de diamante podem superar eficazmente o “efeito de autoaquecimento” para garantir que o equipamento ainda pode operar de forma estável em ambientes de alta temperatura.

Dissipador de calor Diamond Diamond tornou-se a escolha ideal para a dissipação de calor de dispositivos de alta potência devido à sua excelente condutividade térmica (até 2.000 W/m·k, 5 vezes maior que o cobre e a prata) e excelentes propriedades de isolamento. Nos lasers semicondutores de alta potência, a aplicação de dissipadores de calor de diamante pode melhorar significativamente a eficiência da dissipação de calor e reduzir a resistência térmica, aumentando assim a potência de saída do laser e prolongando a sua vida útil.

Embalagem Eletrónica Ao compor partículas de diamante com matrizes metálicas de elevada condutividade térmica, como Ag, Cu e Al, o material compósito de matriz de diamante/metal preparado demonstrou inicialmente o seu grande potencial no campo da embalagem eletrónica. Especialmente no momento em que a procura de energia computacional está a aumentar, os substratos de embalagens de diamante fornecem soluções inovadoras para o problema da dissipação de calor de chips de alto desempenho, ajudando o rápido desenvolvimento de indústrias como a IA e os centros de dados.

Janela ótica A janela ótica de diamante é um dispositivo ótico utilizado sob condições extremas e é frequentemente utilizado em equipamento militar de ponta, como buscadores de mísseis. O diamante, com o seu menor coeficiente de expansão térmica e maior condutividade térmica, é um dos melhores materiais para o fabrico destas janelas. A janela ótica de diamante pode reduzir eficazmente a temperatura, garantir o funcionamento estável dos detetores de infravermelhos e melhorar a precisão da orientação e a fiabilidade dos mísseis.

Tecnologia Quântica No campo da tecnologia quântica, o centro de cor NV do diamante, como candidato natural ao bit quântico, oferece a possibilidade de realizar computação quântica de estado sólido e processamento de informação quântica.

Elétrodo BDD O elétrodo de diamante dopado com boro (BDD) tem vantagens únicas em processos eletroquímicos de oxidação avançados com a sua janela eletroquímica extremamente ampla, potencial de evolução de oxigénio extremamente elevado, características de adsorção extremamente baixas e excelente resistência à corrosão.

Embora a aplicação direta do diamante como material de chip ainda esteja longe, tem demonstrado um grande potencial e valor em muitos elos da cadeia da indústria de semicondutores. Desde o processamento de semicondutores aos dissipadores de calor e às embalagens de diamante, à tecnologia quântica e às aplicações de elétrodos BDD, o diamante está gradualmente a penetrar em várias áreas-chave da indústria de semicondutores, promovendo a inovação tecnológica e a atualização industrial.