क्री को पछाड़ते हुए! इस SiC कंपनी ने यह कैसे किया?

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2022-03-17 313

2005 में, II-VI सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट का विकास अभी भी धीमा था, लेकिन 2020 तक,II-VI के सेमी-इंसुलेटिंग SiC सबस्ट्रेट से होने वाली आय ने क्री को पीछे छोड़ दिया।योले की रिपोर्ट से पता चलता है कि II-VI की बाजार हिस्सेदारी 2019 में 27% से बढ़कर 2020 में 35% हो गई, जबकि क्री की हिस्सेदारी 42% से घटकर 33% हो गई।

आज मैं आपसे बात करना चाहता हूँ।II-VI क्री भाषा की बराबरी कैसे कर पाएगी?II-VI का अर्ध-अचालक SiC इतना मजबूत क्यों होता है?

हजारों पाल डूबी हुई नाव के किनारे से गुजरते हैं

क्री सबसे अलग दिखता है

कुछ समय पहले, अमेरिकी वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला (एएफआरएल) के जेडी ब्लेविंस ने अमेरिकी एसआईसी उद्योग की विकास प्रक्रिया का परिचय देते हुए एक रिपोर्ट प्रकाशित की थी।

रिपोर्ट्स के अनुसार, नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी लंबे समय से SiC सब्लिमेशन ग्रोथ पर शोध कर रही है। कई महत्वपूर्ण पेटेंटों के साथ,क्री-रिसर्च की आधिकारिक स्थापना 1987 में हुई थी।1991 में, यह व्यावसायिक रूप से सिलिकॉन कार्बाइड उपलब्ध कराने वाली पहली कंपनी बनी।

चित्र 1. क्री 25 मिमी 6एच-एसआईसी सब्सट्रेट और 6एच-एसआईसी लेली वेफर।

क्री-रिसर्च के अलावा, 1990 के दशक की शुरुआत में,वेस्टिंगहाउस टेक्नोलॉजी सेंटर और एडवांस्ड टेक्नोलॉजी मैटेरियल्स इंक. (ATMI)वे SiC के अनुसंधान और विकास में भी सक्रिय रूप से शामिल हैं।

लक्ष्य,SiC सब्लिमेशन ग्रोथ पर शुरुआती शोध उतार-चढ़ाव से भरा था।इसमें कई तकनीकी चुनौतियां हैं जिन पर काबू पाना मुश्किल है, जिनमें माइक्रोपाइपिंग, डोपिंग, पॉलीटाइप नियंत्रण, व्यास विस्तार और क्रिस्टल दोष शामिल हैं।

क्री-रिसर्च ने 1991 में 25 मिमी 6H SiC और 1998 में 50 मिमी 4H SiC लॉन्च किया। हालांकि कई आपूर्तिकर्ता समान उत्पाद बना रहे हैं,इनकी कीमतें बहुत अधिक हैं, और माइक्रोट्यूब्यूल्स का घनत्व 100 सेमी से अधिक है।-2 。

चित्र 2. प्रारंभिक ऊर्ध्वपातन सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल आपूर्तिकर्ता और विनिर्देश।

SiC के व्यापक व्यावसायीकरण को बढ़ावा देने के लिए, 1999 का अमेरिकी रक्षा उत्पादन अधिनियम पारित किया गया।"टाइटल III योजना"अमेरिकी वायु सेना ने SiC उद्योग को बेहद जरूरी प्रारंभिक पूंजी प्रदान करते हुए 3 कंपनियों को "लागत-साझाकरण अनुबंध" प्रदान किए हैं।इसमें क्री-रिसर्च, स्टर्लिंग (ATMI) और लिटन-एयरट्रॉन शामिल हैं।इसका लक्ष्य SiC सब्सट्रेट के व्यास को 75 मिमी तक बढ़ाना और क्रिस्टल की गुणवत्ता में सुधार करना है।

2002 से शुरू होकर, अमेरिकी रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसीपश्चिम बंगाल सरकार योजनायह व्यापक बैंडगैप वाले अर्धचालक पदार्थों के विकास पर भी विशेष ध्यान देता है।क्री और स्टर्लिंग दोनों को संबंधित अनुबंध दिए गए।इसका लक्ष्य एन-टाइप और सेमी-इंसुलेटिंग SiC सबस्ट्रेट के व्यास को 100 मिमी तक बढ़ाना और माइक्रोट्यूब घनत्व को 1 सेमी-2 से कम करना है।

हालांकि, फंडिंग प्राप्त करने वाले सभी व्यवसाय अच्छा प्रदर्शन नहीं करते हैं।

दिसम्बर 2000,लिटन इंडस्ट्रीजइसे 3.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर (लगभग 24.5 बिलियन युआन) या 80 अमेरिकी डॉलर प्रति शेयर की कीमत पर बेचा गया।नोर्थ्रॉप ग्रुमैनअधिग्रहण। 2001 के अंत में, लिटन-एयरट्रॉन के SiC अनुसंधान एवं विकास विभाग नेद्वितीय-छठे द्वारा अधिग्रहित।

2002 में, DARPA अनुबंध मिलने के कुछ ही हफ्तों बाद,खरायूनिरॉयल कॉर्पोरेशन की मूल कंपनी यूनिरॉयल कॉर्पोरेशन ने दिवालियापन के लिए आवेदन किया, जिसके परिणामस्वरूप प्रमुख तकनीकी कर्मियों का पलायन हुआ।डॉव कॉर्निंग ने तुरंत स्टर्लिंग का अधिग्रहण कर लिया।

तथा,प्रारंभिक SiC प्रौद्योगिकी विकास अनुबंध योजना के लक्ष्यों से काफी पीछे रह गया।जैसा कि आप नीचे दी गई तस्वीर से देख सकते हैं, क्री की गुणवत्ता अपने प्रतिस्पर्धियों की तुलना में काफी बेहतर है।

चित्र 4. क्री 75 मिमी, डीओडब्ल्यू 75 मिमी और II-VI 50 मिमी 4HN SiC (ऊपर) और अर्ध-अचालक SiC (नीचे) की क्रॉस-पोलराइजेशन छवियां, लगभग 2002।

2005 में, SiC सब्सट्रेट के लिए DARPA का समर्थन मूल रूप से समाप्त हो गया।केवल क्री कंपनी ही SiC सबस्ट्रेट्स के व्यावसायीकरण में तेजी लाने के मजबूत संकेत दिखा रही थी। उस समय, डॉव कॉर्निंग का अनुसंधान और विकास अभी भी संघर्ष कर रहा था, और II-VI की प्रगति भी बहुत धीमी थी।

इसके बाद, DARPA ने अपना निवेश मुख्य रूप से SiC पावर स्विच और GaN RF उपकरणों पर केंद्रित किया, जिससे क्री के सब्सट्रेट व्यवसाय को लाभ हुआ।

किसी एक परिवार के प्रभुत्व स्थापित होने से बचने के लिए

अमेरिकी समर्थन II-VI

डब्ल्यूबीजीएस की फंडिंग बंद होने के बाद, टाइटल III कार्यक्रम 100 से अधिक अनुदान प्रदान करके एसआईसी सब्सट्रेट विकास को आगे बढ़ाना जारी रखता है।75 मिलियन अमेरिकी डॉलर (लगभग 484 मिलियन आरएमबी)सरकारी निधि, औरक्री (वुल्फस्पीड), रेथियॉन, नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन और ट्राइक्विंट (कोरवो)पहली पीढ़ी के GaN HEMT की निर्माण क्षमता में सुधार के लिए सहयोग।

2000 के दशक के आरंभ में, क्री ने SiC सबस्ट्रेट प्रौद्योगिकी के विकास और प्रचार में अग्रणी भूमिका निभाना जारी रखा। ऊर्ध्वाधर एकीकरण के माध्यम से, वे आंतरिक उपयोग की मांग के माध्यम से सामग्री की गुणवत्ता में सीधे सुधार लाने में सक्षम थे।लेकिन इसका यह भी अर्थ है कि उनके सबस्ट्रेट और एपिटैक्सी ग्राहक ही उनके मुख्य प्रतिस्पर्धी भी हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका का मानना है किSiC सब्सट्रेट का केवल एक ही आपूर्तिकर्ता है, जो इस उद्योग के विकास में बाधा उत्पन्न कर सकता है।शुद्ध SiC सब्सट्रेट आपूर्तिकर्ता SiC और GaN डिवाइस प्रौद्योगिकियों के दीर्घकालिक विकास और व्यावसायीकरण के लिए महत्वपूर्ण हैं।

इसलिए, 2003 से 2017 तक,AFRL ने II-VI कंपनी को 4 बड़े अनुबंध दिए हैं, जिनकी कुल कीमत 350 मिलियन युआन से अधिक है।

पहले दो अनुबंधों का मुख्य लक्ष्य 4HN SiC के व्यास को 100 मिमी तक बढ़ाना है।हालांकि, उस समय, II-VI के 100 मिमी अर्ध-अचालक 6H SiC किनारे का क्षेत्र निर्मित दानों और अन्य दोषों से ढका हुआ था।माइक्रोट्यूब्यूल घनत्व 117 सेमी⁻² तक पहुँच जाता है।(नीचे चित्र देखें)।

इसलिए, द्वितीय-छठे का समर्थन करते हुए,AFRL, SiC के विकास में Intrinsic का समर्थन भी करता है।इंट्रिंसिक का निर्माण इसके द्वारा किया जाता हैSटेरलिंग के अधिग्रहण के बादप्रमुख कर्मियों का।

इंट्रिंसिक ने दो साल से भी कम समय में उच्च गुणवत्ता वाले 100-मिमी एसआईसी का तेजी से और सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया।इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि सितंबर 2005 में, इंट्रिंसिक ने रिलीज़ करने में अग्रणी भूमिका निभाई।जीरो माइक्रोपाइप्स (ZMPTM) 4HN SiC(नीचे चित्र देखें)।

लेकिन जुलाई 2006 में,क्री ने इंट्रिंसिक का अधिग्रहण किया2007 में, क्री ने 100 मिमी 4HN ZMPTM SiC और 100 मिमी अर्ध-अचालक SiC जारी किया।

भाग्यवशद्वितीय से छठे चरण के अनुसंधान और विकास में भी प्रगति हुई है।,अस्तित्व2003-2010इस अवधि के दौरान, II-VI ने क्रिस्टल के व्यास को 50 मिमी से बढ़ाकर 100 मिमी कर दिया, और साथ ही 100 मिमी 4HNSiC और अर्ध-अचालक SiC भी जारी किया।

कैप्शन: II-VI 100-मिमी अर्ध-अरोधक 6H SiC सब्सट्रेट (ऊपर) और100 मिमी 4HN SiC सब्सट्रेट (नीचे)।

2010 के अंत में, AFRL ने II-VI के साथ अपना सबसे बड़ा अनुबंध किया।20 मिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक (लगभग 130 मिलियन युआन)विकास और व्यावसायीकरण पर ध्यान केंद्रित करते हुए6 इंच 4HN SiC और अर्ध-अरोधक 6H SiC, साथ ही व्यास का निरंतर विस्तार 8 इंच तक।.

धनराशि प्राप्त होने के बाद से, II-VI ने सुविधाओं और उपकरणों में महत्वपूर्ण निवेश किया है, जिसमें न्यू जर्सी स्थित अपनी सुविधा का विस्तार करना और मिसिसिपी में दो विनिर्माण सुविधाएं स्थापित करना शामिल है।

अंततः, II-VI अपने विशिष्ट पेटेंट पर निर्भर करता हैएडवांस्ड फिजिकल वेपर ट्रांसपोर्ट (एपीवीटी) और एक्सियल ग्रेडिएंट ट्रांसपोर्ट (एजीटी)क्रिस्टल वृद्धि प्रौद्योगिकी,6 इंच और 8 इंच के SiC सिंगल क्रिस्टल के लक्ष्य हासिल कर लिए गए।

II-VI ने क्रमशः 2013 और 2014 में माइक्रोट्यूब-मुक्त 100 मिमी 6H अर्ध-अचालक और 150 मिमी 4HN SiC का प्रदर्शन किया; जुलाई 2015,8 इंच 4HN SiC प्रदर्शित करने वाली पहली कंपनी बनी।

मार्च 2017 में, AFRL ने II-VI को पांच साल के लिए चौथा अनुबंध प्रदान किया।सरकार द्वारा 12 मिलियन अमेरिकी डॉलर (लगभग 774.8 बिलियन आरएमबी) की धनराशि का वित्तपोषण।इस कार्य का उद्देश्य विनिर्माण दक्षता में सुधार करना, दोषों को कम करना और लागत को घटाना है।200 मिमी मोटाई वाले 4HN SiC और अर्ध-अचालक SiC को विकसित और निर्मित करना।

इन दोषरहित बड़े व्यास वाले क्रिस्टलों को एक नए पूर्णतः स्वचालित विकास मंच का उपयोग करके उगाया गया था, और II-VI ने 200 मिमी 4HN SiC के विस्थापन घनत्व को सफलतापूर्वक कम कर दिया।1881 सेमी-2 तक कम किया गया,वहइसमें 598 cm⁻² का स्क्रू घनत्व और 272 cm⁻² का आधार घनत्व शामिल है।

अर्ध-अचालक सिलिकॉन कार्बाइड के संदर्भ में, II-VI बैंड गैप के भीतर गहरे ऊर्जा स्तरों को पेश करने के लिए वैनेडियम क्षतिपूर्ति का उपयोग करता है।हम वैनेडियम से डोप किए गए अर्ध-अरोधक SiC के एकमात्र बाज़ार आपूर्तिकर्ता हैं।इसकी प्रतिलिपि योग्य और अत्यधिक एकसमान प्रतिरोधकता 1011¹¹Ω·cm से अधिक है।

अक्टूबर 2019,II-VI ने उद्योग में पहली बार 200 मिमी 6H अर्ध-अचालक SiC का प्रदर्शन किया।

पिछले 30 वर्षों में,अमेरिकी रक्षा विभाग ने वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टरों के लिए 100,000 डॉलर से अधिक की धनराशि आवंटित की है।1 अरब अमेरिकी डॉलर (लगभग 6.457 अरब युआन)यह कहा जा सकता है कि एक संपूर्ण नए उद्योग का जन्म हुआ।क्री रिसर्च, वेस्टिंगहाउस, नॉर्थ्रॉप-ग्रुम्मन, एटीएमआई, स्टर्लिंग, लिटन-एयरट्रॉन, डॉव और इंट्रिंसिक जैसी कंपनियां, कुछ का अधिग्रहण हो चुका है और कुछ गायब हो गई हैं।औरवोल्फस्पीड-क्री, II-VI "विजेता सब कुछ ले जाता है",दोनों कंपनियों की वर्तमान संयुक्त वैश्विक बाजार हिस्सेदारी70 से अधिक%।

हाल के वर्षों में, जैसे-जैसे SiC की वाणिज्यिक और सैन्य मांग में तेजी से वृद्धि हुई है, इन दोनों कंपनियों ने भी उत्पादन का विस्तार जारी रखा है।सितंबर 2019 में, वुल्फस्पीड-क्री ने निवेश करने की अपनी प्रतिबद्धता की घोषणा की।यूएस $ 1 अरबविश्व की सबसे बड़ी SiC पावर और RF विनिर्माण सुविधा का निर्माण।और II-VI न्यू जर्सी, पेन्सिलवेनिया और मैसाचुसेट्स में अपनी विनिर्माण क्षमता का विस्तार करना जारी रखे हुए है।

अस्वीकरण: यह लेख "थर्ड जेनरेशन सेमीकंडक्टर ट्रेंड" से लिया गया है। यह लेख केवल लेखक के निजी विचारों को दर्शाता है और सैको माइक्रो या उद्योग जगत के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। इसका पुनर्मुद्रण और साझाकरण केवल बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण के लिए किया जा सकता है। पुनर्मुद्रण के लिए कृपया मूल स्रोत और लेखक का उल्लेख करें। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।

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