An Réiteach ar an Locht um Chumhachtú Carbóin i bhFoshraitheanna Sileacain Carbide

Leis an aistriú fuinnimh domhanda, an réabhlóid AI, agus an tonn de theicneolaíochtaí faisnéise nua-ghlúin, tá chomhdhúile sileacain (SiC) dul chun cinn go tapa ó bheith ina "ábhar féideartha" go "ábhar straitéiseach bunúsacha" mar gheall ar a airíonna fisiceacha eisceachtúla. Tá a fheidhmchláir ag méadú ar luas nach bhfacthas riamh roimhe, ag cur éilimh nach mór an-mhór ar cháilíocht agus ar chomhsheasmhacht na n-ábhar foshraithe. Mar gheall air sin tá sé níos práinní agus níos riachtanach ná riamh aghaidh a thabhairt ar fhabhtanna criticiúla ar nós "cuimsiú carbóin".

Feidhmchláir Teorann a Thiomáineann Foshraitheanna SiC

Éiceachóras Crua-earraí 1.AI agus Teorainneacha Miniaturization:

• Ag glacadh spéaclaí AI mar shampla
• Ábhair optúla tonntreoraithe do spéaclaí AR/VR.

Déanann an chéad ghlúin eile de spéaclaí AI (feistí AR/VR) a dícheall le haghaidh tumoideachais agus idirghníomhaíocht fíor-ama nach bhfuil aon dul leis. Ciallaíonn sé seo go gcaithfidh a gcroíphróiseálaithe inmheánacha (cosúil le sceallóga tátal AI tiomnaithe) méideanna ollmhóra sonraí a phróiseáil agus diomailt teasa suntasach a láimhseáil laistigh de spás miniaturized thar a bheith teoranta. Tá teorainneacha fisiceacha le sárú ag sliseanna sileacain-bhunaithe sa chás seo.

Éilíonn tonntreoraithe optúla AR/VR innéacs ard athraonta chun méid gléas a laghdú, tarchur leathanbhanda chun tacú le taispeántais lándaite, seoltacht ard teirmeach chun diomailt teasa ó fhoinsí solais ardchumhachta a bhainistiú, agus cruas ard agus cobhsaíocht chun marthanacht a chinntiú. Ní mór dóibh a bheith ag luí freisin le teicneolaíochtaí próiseála micrea/nana-optaice aibí do mhonarú ar mhórscála.

Ról SiC: Tá modúil RF/chumhachta GaN-on-SiC déanta as foshraitheanna SiC ríthábhachtach chun an contrárthacht seo a réiteach. Is féidir leo taispeántais miniature agus córais braiteora a thiomáint le héifeachtacht níos airde agus, le seoltacht teirmeach arís agus arís eile níos airde ná sileacain, an teas ollmhór a ghineann sliseanna a scaipeadh go tapa, ag cinntiú oibriú cobhsaí i bhfachtóir foirm caol.

Tá innéacs athraonta de thart ar 2.6 ag chomhdhúile sileacain aonchriostail (SiC) sa speictream solais infheicthe, le trédhearcacht den scoth, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach do dhearaí tonntreoraithe optúla ard-chomhtháite. Bunaithe ar a n-airíonna ard-innéacs athraonta, is féidir le tonnthreoir díraonta SiC aon-chiseal réimse radhairc (FOV) de thart ar 70 ° a bhaint amach go teoiriciúil agus patrúin tuar ceatha a shochtadh go héifeachtach. Ina theannta sin, tá seoltacht teirmeach an-ard ag SiC (thart ar 4.9 W/cm·K), rud a ligeann dó teas a scaipeadh go tapa ó fhoinsí optúla agus meicniúla, rud a chuireann cosc ​​ar dhíghrádú feidhmíochta optúla de bharr ardú teochta. Ina theannta sin, cuireann cruas ard agus friotaíocht caitheamh SiC go mór le cobhsaíocht struchtúrach agus marthanacht fhadtéarmach na lionsaí tonntreoraithe. Is féidir sliseog SiC a úsáid le haghaidh próiseála micrea/nana (amhail eitseáil agus bratú), chun comhtháthú struchtúr micrea-optúil a éascú.

Na guaiseacha a bhaineann le "ionchochlú carbóin": Má tá locht "ionchochlú carbóin" ar an tsubstráit SiC, déantar "inslitheoir teirmeach" logánta agus "pointe locht leictreach" de. Ní hamháin go gcuireann sé bac mór ar shreabhadh teasa, rud a fhágann go mbeidh róthéamh áitiúil ar an sliseanna agus díghrádú feidhmíochta, ach féadfaidh sé freisin micrea-urscaoileadh nó sruthanna sceite a chur faoi deara, rud a d'fhéadfadh aimhrialtachtaí taispeána, earráidí ríofa, nó fiú teip crua-earraí i spéaclaí AI faoi choinníollacha fadtéarmacha ard-ualach. Dá bhrí sin, is é foshraith SiC saor ó locht an bunús fisiceach chun crua-earraí AI inchaite iontaofa ardfheidhmíochta a bhaint amach.

Na guaiseacha a bhaineann le "ionchamhlú carbóin": Má tá locht "ionchamhlaithe carbóin" ar an tsubstráit SiC, laghdóidh sé tarchur solais infheicthe tríd an ábhar, agus d'fhéadfadh róthéamh logánta an tonnthreoraigh, díghrádú feidhmíochta, agus laghdú nó neamhghnáchaíocht i gile taispeána a bheith mar thoradh air.

2.An Réabhlóid i bPacáistiú Casta Ríomhaireachta:

• Príomhshraitheanna i dTeicneolaíocht CoWoS NVIDIA

Sa rás cumhachta ríomhaireachta AI faoi stiúir NVIDIA, tá ardteicneolaíochtaí pacáistithe cosúil le CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) tar éis éirí lárnach chun CPUanna, GPUanna, agus cuimhne HBM a chomhtháthú, rud a chumasaíonn fás easpónantúil i gcumhacht ríomhaireachta. Sa chóras casta comhtháthaithe ilchineálach seo, tá ról ríthábhachtach ag an interposer mar chnámh droma le haghaidh idirnaisc ardluais agus bainistíocht theirmeach.

Ról SiC: I gcomparáid le sileacain agus gloine, meastar SiC mar an t-ábhar idéalach don chéad ghlúin eile interposer ardfheidhmíochta mar gheall ar a seoltacht teirmeach an-ard, comhéifeacht leathnú teirmeach a mheaitseáil níos fearr le sliseanna, agus airíonna inslithe leictreach den scoth. Is féidir le hidirmhalartaithe SiC teas comhchruinnithe ó ilchórais ríomhaireachta a scaipeadh ar bhealach níos éifeachtaí agus sláine an tarchur comhartha ardluais a chinntiú.

Na guaiseacha a bhaineann le "ionchochlú carbóin": Faoi bhun idirnasc leibhéal nanaiméadar, tá locht "ionchamhlaithe carbóin" ar leibhéal miocrón cosúil le "buama ama." Féadann sé réimsí teirmeacha agus struis áitiúla a shaobhadh, rud a fhágann go bhfuil tuirse teirmeachmeicniúla agus scoilteadh sna sraitheanna miotail idirnasctha, rud a fhágann go bhfuil moill comhartha, crosstalk, nó teip iomlán. I gcártaí luasghéaraithe AI ​​ar fiú na céadta mílte RMB iad, tá teipeanna córais de bharr lochtanna bunúsacha ábhar do-ghlactha. Is bunchloch é íonacht iomlán agus foirfeacht struchtúrach an idirphearsanta SiC a chothabháil chun iontaofacht an chórais ríomhaireachta casta iomláin a choinneáil.

Conclúid: Aistriú ó "inghlactha" go "foirfe agus flawless." San am atá caite, baineadh úsáid as cairbíd sileacain go príomha i réimsí tionsclaíocha agus feithicleacha, áit a raibh roinnt lamháltais maidir le lochtanna ann. Mar sin féin, nuair a thagann sé le saol miniaturization na spéaclaí AI agus córais ultra-ard-luach, ultra-chasta cosúil le CoWoS NVIDIA, tá an lamháltas le haghaidh lochtanna ábhartha tite go nialas. Bagairt dhíreach ar gach locht "iamhchlú carbóin" teorainneacha feidhmíochta, iontaofacht agus rath tráchtála an táirge deiridh. Dá bhrí sin, ní hamháin gur saincheist acadúil nó feabhsaithe próisis é lochtanna an tsubstráit a shárú cosúil le "iamhchamhlú carbóin" ach cath ábhartha ríthábhachtach a thacaíonn le hintleachta saorga den chéad ghlúin eile, ardríomhaireacht agus réabhlóid leictreonaice tomhaltóra.

Cá As a dTagann Fillte Carbóin

Tá Rost et al. mhol an "múnla tiúchan," le tuiscint gurb iad athruithe ar chóimheas na substaintí sa chéim gáis an chúis is mó le hiamhlú carbóin. Li et al. fuarthas amach gur féidir le graifítiú síl imchochlú carbóin a spreagadh sula gcuirtear tús le fás. Mar gheall ar éalú atmaisféar saibhir sileacain ón breogán agus an t-idirghníomhú gníomhach idir an t-atmaisféar sileacain agus an breogán graifíte agus eilimintí graifíte eile, tá grafitization na foinse chomhdhúile sileacain dosheachanta. Dá bhrí sin, d'fhéadfadh go mbeadh an brú páirteach Si réasúnta íseal sa seomra fáis mar phríomhchúis le himchochlú carbóin. Mar sin féin, tá Avrov et al. d'áitigh nach easnamh sileacain is cúis le himchochlú carbóin. Mar sin, d'fhéadfadh sé gurb é creimeadh láidir na n-eilimintí graifíte mar gheall ar bhreis sileacain an phríomhchúis le cuimsiú carbóin. Léiríonn fianaise turgnamhach dhíreach sa pháipéar seo gur féidir le cáithníní carbóin fíneáil ar an dromchla foinse a thiomáint isteach i tosaigh fáis na criostail aonair chomhdhúile sileacain, a fhoirmiú imchiplithe carbóin. Léiríonn an toradh seo gurb é giniúint na gcáithníní míne carbóin sa seomra fáis an phríomhchúis le himchochlú carbóin. Níl an chuma ar imchlúdach carbóin i gcriostal aonair chomhdhúile sileacain mar gheall ar bhrú páirteach íseal Si sa seomra fáis, ach ina áit sin foirmiú cáithníní carbóin lag-nasctha mar gheall ar ghrafú na foinse chomhdhúile sileacain agus creimeadh na n-eilimintí graifíte.

Is cosúil go bhfuil dáileadh na gcuimsiú cosúil go dlúth le patrún na plátaí graifíte ar dhromchla an fhoinse. Tá na criosanna saor ó chuimsiú sna sliseoga criostail aonair ciorclach, le trastomhas de thart ar 3mm, a fhreagraíonn go foirfe le trastomhas na bpoll ciorclach bréifneach. Tugann sé seo le tuiscint go n-eascraíonn imchochlú carbóin ón limistéar amhábhar, rud a chiallaíonn go bhfuil graifítiú an amhábhair ina chúis leis an locht imchochaithe carbóin.

De ghnáth éilíonn fás criostail chomhdhúile sileacain 100-150 uair an chloig. De réir mar a théann an fás chun cinn, déantar grafitization an amhábhar níos déine. Faoin éileamh atá ag fás ar chriostail tiubh, déantar príomhcheist chun aghaidh a thabhairt ar graifítiú an amhábhar.

Réiteach Timfhilleadh Carbóin

1.An Teoiric Sublimation na nAmhábhar i Pvt

• Cóimheas Achar Dromchla le Toirt: I gcórais cheimiceacha, tá an ráta méadaithe ar achar dromchla substainte i bhfad níos moille ná an ráta méadaithe ina toirt. Mar sin, dá mhéad méid na gcáithníní, is lú an cóimheas idir an t-achar dromchla agus an toirt (achar dromchla/toirt).
• Galú a Tharlaíonn ar an Dromchla: Níl an deis ach ag adaimh nó móilíní atá suite ar dhromchla an cháithnín éalú isteach sa chéim gáis. Dá bhrí sin, baineann an ráta agus an méid iomlán galú go díreach leis an achar dromchla nochta ag an gcáithnín.
• Tréithe Galú na gCáithníní Móra: Cóimheas achar dromchla/toirte níos lú. Níos lú móilíní/adamh dromchla, rud a chiallaíonn níos lú suíomhanna dromchla atá ar fáil le haghaidh galú. (Cáithnín mór vs. cáithníní beaga iolracha) Ráta galú níos moille: éalaíonn níos lú móilíní/adamh ó dhromchla na gcáithníní in aghaidh an aonaid ama. Galú níos comhionann (níos lú éagsúlachta i speiceas): Mar gheall ar an dromchla réasúnta beag, tá cosán níos faide agus níos mó ama ag teastáil le haghaidh idirleathadh ábhar inmheánach go dtí an dromchla. Tarlaíonn galú go príomha ag an gciseal is forimeallaí.
• Amhábhar Cáithníní Beaga (Cóimheas Mór-Achar Dromchla le Toirt): "Neamhdhóite" (Athruithe Galú/Sublimation go mór): Tá cáithníní beaga beagnach go hiomlán nochta do theocht ard, rud is cúis le "gású" tapa: Siad sublime go han-tapa, agus sa chéad chéim, scaoileann siad go príomha na comhpháirteanna is éasca sublimated (gáis atá saibhir i sileacain de ghnáth). Go gairid, éiríonn dromchla na gcáithníní beaga saibhir ó thaobh carbóin de (toisc go bhfuil sé sách deacair carbóin a shaibhir). Mar thoradh air seo tá difríocht shuntasach i gcomhdhéanamh an gháis sublimated roimh agus ina dhiaidh sin - tosaíonn an gás saibhir i sileacain agus níos déanaí éiríonn sé saibhir ó thaobh carbóin de.

• Fás críochnaithe le 0.5mm amhábhar
• Fás críochnaithe le 1-2mm féin-iomadú ábhar amhábhar
• Fás críochnaithe le 4-10mm CVD amhábhar

Mar atá le feiceáil sa léaráid thuas, cabhraíonn méadú ar mhéid na gcáithníní amhábhar le volatilization fabhrach an chomhpháirt Si san amhábhar a bhaint, rud a fhágann go mbeidh comhdhéanamh céim an gháis le linn an phróisis fáis ar fad níos cobhsaí agus aghaidh a thabhairt ar shaincheist grafitization an amhábhar. Táthar ag súil go réiteoidh ábhair CVD mór-cháithníní, go háirithe amhábhair níos mó ná 8mm i méid, an fhadhb graifítithe go hiomlán, rud a fhágann go gcuirfí deireadh leis an locht iata carbóin sa tsubstráit.

Conclúid Agus Ionchas

Soláthraíonn an t-amhábhar mór-cháithníneach, ard-íonachta, stoichiometric SiC, arna shintéisiú ag an modh CVD, lena chóimheas achar dromchla íseal go toirt, foinse sublimation an-chobhsaí agus inrialaithe le haghaidh fás criostail aonair SiC ag baint úsáide as an modh Pvt. Ní hamháin gur athrú é seo ar fhoirm an amhábhar ach freisin déanann sé athmhúnlú bunúsach agus uasmhéadú ar thimpeallacht teirmidinimice agus cinéiteach an mhodha PVT.

Aistrítear buntáistí an iarratais go díreach go:

• Cáilíocht criostail aonair níos airde: Bunús ábhartha a bhunú chun foshraitheanna íseal-locht a tháirgeadh atá oiriúnach do ghléasanna ardvoltais, ardchumhachta mar MOSFETanna agus IGBTanna.
• Geilleagar próisis níos fearr: Feabhas a chur ar chobhsaíocht ráta fáis, úsáid amhábhar, agus toradh próisis, ag cabhrú le praghas costasach an tsubstráit SiC a laghdú agus glacadh forleathan le hiarratais iartheachtacha a chur chun cinn.
• Méid criostail níos mó: Tá coinníollacha próisis chobhsaí níos fabhraí le haghaidh tionsclaíochta criostail aonair SiC 8-orlach agus níos mó.