انتقل كربيد السيليكون (SiC) بسرعة من ”مادة متطورة“ إلى محرك أساسي للإلكترونيات الحديثة. سواء في السيارات الكهربائية أو الطاقة المتجددة أو الأتمتة الصناعية أو تخزين الطاقة، فإن التحول نحو كفاءة أعلى وكثافة طاقة أعلى يدفع SiC إلى مركز الاهتمام. ومع ذلك، فإن وراء كل جهاز SiC عالي الأداء عملية نمو بلورية طويلة وصعبة من الناحية التقنية - وهي عملية تستمر في التقدم ولكنها لا تزال تواجه بعض التحديات الفريدة.

 

رقاقة SiC

من وجهة نظر شركة ATW TECHNOLOGY كمزود للمعدات يشارك بشكل كبير في نمو البلورات وتقنيات التصنيع الذكية، فإننا نشهد التقدم التكنولوجي المثير والعقبات العملية التي يواجهها المصنعون كل يوم.

كيف يتطور نمو بلورات SiC

من أبرز التوجهات في صناعة نمو بلورات كربيد السيليكون (SiC) التحول من رقائق كربيد السيليكون (SiC) بقطر 6 بوصات إلى 8 بوصات. ويتطلع هذا القطاع إلى تحقيق إنتاجية أعلى وتكلفة أقل لكل جهاز، وهو ما توفره الرقائق الأكبر حجمًا. لكن نمو بلورات أكبر حجمًا لا يقتصر على توسيع نطاق المعدات فحسب، بل يتطلب تحكمًا أكثر دقة في درجة الحرارة، وتنظيمًا أكثر استقرارًا للضغط، وفهمًا أعمق للمجال الحراري داخل الفرن.
ولهذا السبب، تُولي أفران كربيد السيليكون (SiC) الحالية اهتمامًا كبيرًا بالتحكم في درجة الحرارة متعدد المناطق، وحركة البوتقة الديناميكية، وأنظمة الضغط الدقيقة. وتُدمج أحدث أفران نمو بلورات كربيد السيليكون (SiC) من شركة ATW TECHNOLOGY هذه الميزات لمساعدة العملاء على الحفاظ على استقرار النمو حتى خلال الدورات الطويلة التي قد تستمر لأكثر من 100 ساعة.

من التحولات الملحوظة الأخرى التوجه نحو النمو الذكي والآلي. فنظرًا لأن عمليات نمو البلورات طويلة الأمد تُضخّم حتى التقلبات الطفيفة، يعتمد المصنّعون بشكل متزايد على أنظمة التحكم الآلي، والمراقبة الآنية، والإشراف عن بُعد للحفاظ على الاتساق. أصبحت برامج التحكم الذكي، والكشف القائم على الذكاء الاصطناعي، والتحكم والإدارة المركزيان أدوات عملية أكثر من كونها مفاهيم مستقبلية.
كما أصبح استهلاك الطاقة في نمو البلورات موضوعًا لا مفر منه. يستهلك نمو البلورات في درجات حرارة عالية للغاية طاقة كبيرة، لذا تُعدّ المعدات التي تحافظ على اتساق المنطقة الساخنة مع تقليل فقدان الحرارة ذات قيمة عالية. تُركّز تصميمات ATW TECHNOLOGY الحديثة بشكل كبير على خفض استهلاك الطاقة دون التضحية بالاستقرار - وهو توازن يسعى إليه العديد من العملاء بنشاط.

التحديات التي لا تزال تعترض الطريق

على الرغم من هذه التطورات، لا يزال نمو بلورات كربيد السيليكون (SiC) من أكثر العمليات تطلبًا في تصنيع أشباه الموصلات.
ويظل التحكم في العيوب تحديًا رئيسيًا. يصعب التخلص من الأنابيب الدقيقة، واختلالات المستوى القاعدي، وأخطاء التكديس، ويؤثر كل نوع من العيوب على أداء الجهاز النهائي بطريقته الخاصة. يتطلب تحقيق نمو بلورات منخفضة العيوب بيئات نمو متسقة للغاية، وهو أمر يختبر حدود أنظمة التحكم الحراري والضغط.
ويمثل الحفاظ على استقرار الضغط عند درجات حرارة تتجاوز 2300 درجة مئوية تحديًا رئيسيًا آخر. في هذه الظروف القصوى، حتى أصغر تشوه ميكانيكي أو انحراف حراري يمكن أن يؤثر على بنية البلورات. بالنسبة لمصنعي المعدات، يتطلب هذا مستوى عاليًا من القدرة على التصميم الميكانيكي، إلى جانب خبرة تصنيعية في أنظمة التغذية الراجعة الدقيقة.
ويضيف التوسع إلى رقائق بقياس 8 بوصات المزيد من التعقيدات لنظام النمو - مثل زيادة الضغط في المنطقة الساخنة، وإدارة حرارية أكثر تعقيدًا، وارتفاع مخاطر انتقال طور البلورة. أصبحت هذه القضايا الهندسية محور تركيز مشترك في جميع أنحاء الصناعة.
وبالطبع، فإن العملية طويلة بطبيعتها وتستهلك الكثير من الطاقة. لا يزال تقليل زمن دورة الإنتاج مع الحفاظ على جودة البلورات عمليةً متوازنةً يتشارك فيها جميع مصنعي كربيد السيليكون (SiC).
وإلى جانب المعدات، هناك أيضًا فجوة معرفية. فنمو بلورات كربيد السيليكون لا يقتصر على الأجهزة فحسب، بل يعتمد أيضًا على الخبرة المتراكمة. ويعتمد العديد من مصنعي بلورات كربيد السيليكون على الدعم الهندسي المتعمق والرؤى المستندة إلى البيانات لضبط الوصفات بدقة، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وتحقيق استقرار الإنتاج.

كيف تساهم تقنية ATW في هذا المجال

في شركة ATW TECHNOLOGY، نهدف إلى دعم مُصنّعي كربيد السيليكون (SiC) بمزيج من تصميمات الأفران عالية الدقة، وأنظمة التحكم الذكية، والخبرة الواسعة في مختلف القطاعات، والمستمدة من عملنا في مجال نمو بلورات الطاقة الشمسية، وأشباه الموصلات، وتصنيع أيونات الليثيوم.
أفران نمو بلورات كربيد السيليكون لدينا مُجهزة بتحكم متعدد المناطق في درجة الحرارة، وإدارة ديناميكية للبوتقة، وأنظمة ضغط دقيقة، وتحكم مركزي عن بُعد. تُساعد هذه الميزات على استقرار دورة النمو الطويلة وتحسين ثبات الإنتاج. وفي الوقت نفسه، تُساعد أنظمتنا الذكية - بما في ذلك المراقبة القائمة على الذكاء الاصطناعي ومنصات التصنيع المتكاملة - العملاء على اكتشاف أي شذوذ مبكرًا، وإدارة البيانات بفعالية أكبر، وتحسين جودة النمو تدريجيًا مع مرور الوقت.

التطلع إلى الأمام

سيواصل كربيد السيليكون (SiC) لعب دور محوري في ظل توجه الصناعات نحو الكهربة وكفاءة الطاقة العالية. إن التقدم الذي نشهده اليوم ليس سوى البداية. ستحدد الرقائق الأكبر حجمًا، والمعدات الأكثر ذكاءً، والتصنيع الصديق للبيئة المرحلة التالية من التطوير.
وبينما لا تزال هناك تحديات في التحكم في العيوب، وتوحيد درجة الحرارة، واستقرار الضغط، وتوسيع النطاق، فإن الاتجاه واضح: سيصبح إنتاج كربيد السيليكون (SiC) أكثر أتمتةً وذكاءً وكفاءةً من حيث التكلفة.
بفضل أسسها الهندسية المتينة والتزامها بالتصنيع الذكي، عازمة ATW TECHNOLOGY على مساعدة العملاء على تسريع اعتماد كربيد السيليكون (SiC) وبناء عمليات نمو بلوري موثوقة وعالية الجودة وواسعة النطاق.