Применение алмазов в цепочке полупроводниковой промышленности
Как мы все знаем, полупроводники являются основной стратегической технологией многих электронных устройств и систем. Инновации в проектировании и производстве полупроводников стимулируют новые прорывные технологии: 5G, Интернет вещей, искусственный интеллект, электромобили, передовые возможности обороны и безопасности.
В цепочке полупроводниковой промышленности звено обработки занимает жизненно важное положение и является чрезвычайно важным звеном.
Обработка полупроводников
Обработка полупроводников — это процесс от кристаллического стержня до одного чипа. Согласно классификации процессов, технология обработки полупроводниковых материалов на начальном этапе в основном включает резку кристаллического стержня, округление кристаллического стержня, нарезку кристаллического стержня, шлифовку пластин, снятие фасок и шлифовку кромок пластин, а также утончение и полировку пластин; последующий процесс упаковки включает производство схем, полировку, утончение задней части и нарезку, все из которых неотделимы от широкого использования алмазных инструментов.
В настоящее время полупроводниковые материалы третьего поколения, представленные карбидом кремния и нитридом галлия, обладают преимуществами высокого электрического поля пробоя, высокой теплопроводности, высокой скорости насыщения электронов и сильной радиационной стойкости и больше подходят для сценариев с высоким напряжением и высокой частотой. В то же время карбид кремния и нитрид галлия тверды и трудны в обработке, в то время как алмазные материалы и связанные с ними продукты стали неотъемлемой частью процесса обработки полупроводников третьего поколения из-за их сверхтвердых свойств.
С популяризацией таких технологий, как 5G и Интернет вещей, в индустрии бытовой электроники растет спрос на прецизионную обработку. Алмазные инструменты и изделия из алмазного порошка обеспечивают высококачественные решения для прецизионной обработки поверхности металлов, керамики и хрупких материалов, способствуя технологическому прогрессу и промышленной модернизации в этой отрасли.
Другие применения в области полупроводников
Алмазная крошка Алмаз не только является самым твердым материалом в природе, но также обладает удивительной теплопроводностью и высокой подвижностью электронов. В высокочастотных устройствах алмазная крошка может эффективно преодолевать «эффект самонагрева», гарантируя, что оборудование по-прежнему сможет стабильно работать в условиях высоких температур.
Алмазный теплоотвод Алмаз стал идеальным выбором для рассеивания тепла мощных устройств благодаря своей превосходной теплопроводности (до 2000 Вт/м·К, в 5 раз больше, чем у меди и серебра) и превосходным изоляционным свойствам. В мощных полупроводниковых лазерах применение алмазных теплоотводов может значительно повысить эффективность рассеивания тепла и снизить тепловое сопротивление, тем самым увеличивая выходную мощность лазера и продлевая срок его службы.
Электронная упаковка Благодаря соединению алмазных частиц с металлическими матрицами с высокой теплопроводностью, такими как Ag, Cu и Al, полученный композитный материал алмазной/металлической матрицы изначально продемонстрировал свой большой потенциал в области электронной упаковки. Особенно в тот момент, когда спрос на вычислительную мощность резко растет, алмазные упаковочные подложки обеспечивают инновационные решения для проблемы рассеивания тепла высокопроизводительных чипов, способствуя быстрому развитию таких отраслей, как искусственный интеллект и центры обработки данных.
Оптическое окно Алмазное оптическое окно — оптическое устройство, используемое в экстремальных условиях, часто используется в высококлассном военном оборудовании, таком как головки самонаведения ракет. Алмаз с его наименьшим коэффициентом теплового расширения и самой высокой теплопроводностью является одним из лучших материалов для изготовления таких окон. Алмазное оптическое окно может эффективно снижать температуру, обеспечивать стабильную работу инфракрасных детекторов и повышать точность наведения и надежность ракет.
Квантовая технология В области квантовой технологии NV-центр цвета алмаза, как естественный кандидат на квантовый бит, обеспечивает возможность реализации твердотельных квантовых вычислений и квантовой обработки информации.
Электрод BDD Электрод из легированного бором алмаза (BDD) обладает уникальными преимуществами в электрохимических передовых процессах окисления благодаря своему чрезвычайно широкому электрохимическому окну, чрезвычайно высокому потенциалу выделения кислорода, чрезвычайно низким адсорбционным характеристикам и превосходной коррозионной стойкости.
Хотя прямое применение алмаза в качестве материала для чипов еще далеко, он показал большой потенциал и ценность во многих звеньях цепочки полупроводниковой промышленности. От обработки полупроводников до алмазных радиаторов и корпусов, квантовых технологий и применения BDD-электродов — алмаз постепенно проникает в различные ключевые области полупроводниковой промышленности, способствуя технологическим инновациям и промышленной модернизации.