ایڈیٹر انچیف پیش لفظ

2020 میں، ہم نے مشترکہ طور پر COVID-19 کی عالمی وبا کا تجربہ کیا۔ تقریباً 2 لاکھ لوگ خاموشی سے چل بسے۔ زندگی کا احترام، سائنس کا احترام، اور اس وبا سے لڑنے کے لیے متحد ہونا بین الاقوامی اتفاق رائے بن چکے ہیں۔ ووہان کا لاک ڈاؤن، دریائے یانگسی میں شدید سیلاب، آسٹریلیا میں جھاڑیوں کی آگ، افریقہ میں ٹڈی دل کا حملہ، اور نگورنو کاراباخ کے علاقے میں شدید جنگوں کا پھیلنا یہ سب ہمارے ذہنوں میں واضح ہیں۔ یہ کہا جا سکتا ہے کہ 2020 بڑی تباہیوں کا سال تھا۔ سال لیکن یہ سب کچھ نہیں ہے۔ 2020 میں، ہم نے ایشیا پیسیفک کے 15 ممالک کے ذریعے RCEP علاقائی آزاد تجارتی تعاون پر دستخط کیے، عالمی اقتصادی اعتماد میں اضافہ، SpaceX کی پہلی تجارتی انسان والی خلائی پرواز، اور Chang'e-5 مشن کو مکمل کامیابی حاصل کرتے ہوئے دیکھا۔ ایک ایسے وقت میں جب عالمی معیشت شدید متاثر ہوئی تھی، چین مثبت ترقی حاصل کرنے والی واحد بڑی معیشت بن گئی۔ اقتصادی بحالی کے انجن کے طور پر، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری نے بھی 2020 میں اپنی ذمہ داریاں نبھانے کی ہمت کی ہے اور شاندار نتائج حاصل کیے ہیں: 5G کے سال میں، 5nm 5G چپ کو مضبوطی سے لانچ کیا گیا تھا، اور Apple نے TSMC کے 5nm عمل کا استعمال کرتے ہوئے A14 Bionic لانچ کیا، 11.8 بلین ٹرانسسٹرز کو یکجا کیا۔ اس کے بعد سے، Huawei اور Samsung نے Kirin 9000 سیریز اور Exyons 1080 بھی جاری کیے ہیں۔ کلاؤڈ پر EDA کی تلاش اور نفاذ، EDA سافٹ ویئر وینڈرز، IC ڈیزائن کمپنیاں اور فاؤنڈریز تعاون اور فروغ دے رہے ہیں، EDA ٹول کے استعمال کی ضروریات کے مطابق ڈھال سکتے ہیں، بڑے پیمانے پر خودکار ذہین ذہین ہیں، براہ راست کلاؤڈ پاور پلاننگ اور کمپیوٹنگ پاور وسائل فراہم کرتے ہیں۔ تحقیق اور ترقی کے چکر اور چپس کی پیداوار کی شرح کو بہتر بنائیں، اور چپ ڈیزائن کے اخراجات کو کم کریں۔ 3D اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی نے مور کے قانون کی رکاوٹ کو توڑتے ہوئے مسلسل بہتری لائی ہے۔ انضمام، کارکردگی، بجلی کی کھپت وغیرہ کے لحاظ سے اس کے واضح فوائد ہیں۔ سام سنگ نے اس سال اعلان کیا کہ اس کی نئی X-Cube3D پیکیجنگ ٹیکنالوجی استعمال کے لیے تیار ہے... یقیناً، سیمی کنڈکٹر کے میدان میں ایک ابھرتے ہوئے ستارے کے طور پر، تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹرز اور دیگر کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز نے بھی کافی توجہ مبذول کی ہے اور ان کی بہت سی جھلکیاں ہیں۔ براہ کرم ذیل میں بیلجیئم کی سیمی کنڈکٹر کمپنی Cissoid کے شاندار خیالات پر ایک نظر ڈالیں!

    "کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر" ڈاکٹر لوو ننگ شینگ کے ساتھ خصوصی انٹرویو، Cissoid چین کے جنرل مینیجر          

ڈاکٹر Luo Ningsheng اس وقت بیلجیئم Cissoid کمپنی کے چین کے جنرل مینیجر ہیں۔ اس سے پہلے، اس نے سیمی کنڈکٹر مارکیٹ اور بزنس مینجمنٹ میں کئی یورپی اور امریکی سیمی کنڈکٹر کمپنیوں کے لیے کام کیا، جو بنیادی طور پر چین اور ایشیا پیسیفک مارکیٹوں اور کاروبار کے لیے ذمہ دار ہیں۔ ان کمپنیوں میں امریکہ میں Synaptics (NASDAQ: SYNA)، ریاستہائے متحدہ میں Silicon Data، برطانیہ میں PicoChip، اور ریاستہائے متحدہ میں اختراعی مائیکرو ٹیکنالوجی شامل ہیں۔ اس نے شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنیکل فزکس، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز سے پی ایچ ڈی کی ڈگری حاصل کی، اور اس کے بعد کئی سال یورپ اور امریکہ میں ایک وزٹنگ اسکالر کے طور پر میٹریل فزکس کی تحقیق میں مصروف رہے، جس میں گوٹنگن، جرمنی میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار فلوئڈ ڈائنامکس میں ٹھوس سطحی طبیعیات کی تحقیق، اور سیمی کنڈکٹر کے سیمی کنڈکٹر آف لوئس یونیورسٹی میں سائنس کی تحقیق شامل ہے۔ ریاست ہائے متحدہ امریکہ

Q 2021 آنے والا ہے۔ نئے سال کا سامنا کرتے ہوئے، آپ کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی ترقی اور تبدیلیوں کو کیسے دیکھتے ہیں، اور 2020 کے بارے میں آپ کے نتائج اور بصیرتیں کیا ہیں؟ A Following Tesla، 2020 میں، جیسا کہ BYD نے چین میں SiC MOSFETs کے ذریعے چلائی جانے والی الیکٹرک گاڑیوں کو باضابطہ طور پر لانچ کرنے میں برتری حاصل کی، الیکٹرک گاڑیوں کے بڑے مینوفیکچررز بھی الیکٹرک گاڑیوں میں SiC کے اطلاق پر زیادہ توجہ دے رہے ہیں۔ OBC، DC-DC اور چارجنگ پائلز کے لحاظ سے، نسبتاً کم درجے کے SiC MOSFETs کو عام طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، جو کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں اور اخراجات کو نسبتاً کم رکھتے ہوئے حجم اور وزن کو کم کر سکتے ہیں۔ موٹر ڈرائیو ایپلی کیشنز کے لیے، زیادہ سے زیادہ ممکنہ کارکردگی اور سب سے کم گرمی کے نقصان کو حاصل کرنے کے لیے، اعلی درجے کے SiC MOSFETs (یعنی اندرونی مزاحمت نسبتاً کم ہے) کا استعمال کیا جاتا ہے۔ الیکٹرک وہیکل موٹرز کے حوالے سے، صنعت نے عام طور پر اس بات کی تصدیق کی ہے کہ روایتی IGBTs کو SiC MOSFETs کے ذریعے تبدیل کرنے سے گاڑی کی مجموعی توانائی کی کارکردگی میں 5-10 فیصد اضافہ ہو سکتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ اسی بیٹری پیک کے حالات میں کروزنگ رینج کو 5-10 فیصد تک بڑھا سکتی ہے، جو کافی پرکشش ہے۔ 2021 وہ سال ہو گا جب الیکٹرک گاڑیوں کے میدان میں SiC کا اطلاق پھٹنا شروع ہو گا، کیونکہ اس سال بڑے پیمانے پر قلت کا اشارہ ہے۔ اس کے علاوہ، GaN نے حال ہی میں بہت اچھی طرح سے ترقی کی ہے، اور اس کی اہم کارکردگی موبائل آلات کے لیے تیز رفتار چارجرز میں ہے۔ چونکہ اس میں کنزیومر الیکٹرانکس ایپلی کیشنز شامل ہیں، اس لیے اس کی مانگ بہت زیادہ ہو گی، اس لیے GaN کی ترسیل جلد ہی سائز کے آرڈرز کے ذریعے SiC ڈیوائسز کو پیچھے چھوڑ دے گی۔

Q 5G، نئی توانائی کی گاڑیاں، بڑا ڈیٹا، AI، IoT اور دیگر تکنیکی شعبوں کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، یہ سیمی کنڈکٹرز کو کمپاؤنڈ کرنے کے بہت سے مواقع فراہم کرے گا۔ آپ کے خیال میں کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز کو کن چیلنجوں اور مواقع کا سامنا ہے؟ کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز (SiC اور GaN) نئے سیمی کنڈکٹر آلات ہیں جو روایتی Si آلات کو تبدیل کرنا چاہتے ہیں، سب سے بڑا چیلنج لاگت کا کنٹرول ہے، جس میں پیداواری پیداوار اور پیداواری پیمانے پر کنٹرول شامل ہے۔ صرف پیداوار کی شرح کو مسلسل بہتر بنا کر اور پیداواری پیمانے کو بڑھا کر لاگت کو بتدریج کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح مارکیٹ میں وسیع اطلاق حاصل کیا جا سکتا ہے۔ چیلنجز بھی مواقع ہیں، اور یہ مختلف کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچررز کے لیے مارکیٹ شیئر جیتنے اور حاصل کرنے کے لیے کمانڈنگ ہائیٹس بھی ہیں۔

Q Silicon carbide (SiC) ایک ایسا مواد ہے جس میں ترقی کے زبردست امکانات ہیں، خاص طور پر پاور الیکٹرانکس اور مائکروویو ریڈیو فریکوئنسی آلات کے استعمال میں۔ یہ فی الحال بہت توجہ حاصل کر رہا ہے. آپ کی کمپنی سلیکون کاربائیڈ کی مارکیٹ کی ترقی کو کیسے دیکھتی ہے؟ سلیکن کاربائیڈ مواد کی اپ گریڈنگ اور ترقی کو کیسے فروغ دیا جائے؟ اے

چونکہ تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹرز جیسے کہ SiC پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز زیادہ پختہ اور مقبول ہو جاتی ہیں، وہ ابتدائی مرحلے میں ایپلی کیشنز میں Si ڈیوائسز کی جگہ لے لیں گے۔ تاہم، بعد کے مرحلے میں، وہ بہت سی نئی ایپلی کیشنز بنانے کے لیے اپنی کارکردگی کے فوائد سے فعال طور پر فائدہ اٹھائیں گے، یعنی وہ ایسی ایپلی کیشنز میں شامل ہو جائیں گے جو پہلے Si ڈیوائسز کے لیے ناقابل رسائی تھیں۔ مثال کے طور پر، SiC کی موروثی ہائی ٹمپریچر ریزسٹنس Cissoid ہائی ٹمپریچر سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے ساتھ بہت اچھا میچ ہے، جو پاور سسٹم کے ڈیزائن کے پیٹرن کو بہت زیادہ بدل دے گا اور ڈیزائن انجینئرز کو توسیع کے لیے نئے اور وسیع کمرے فراہم کرے گا۔ یہ عام، مستقبل کے اعلی درجہ حرارت، ہائی پاور کثافت ایپلی کیشنز میں گہری مربوط الیکٹرک گاڑیوں کی پاور ٹرینیں، ملٹی الیکٹرک اور تمام الیکٹرک ہوائی جہاز اور یہاں تک کہ الیکٹرک ہوائی جہاز، موبائل انرجی اسٹوریج چارجنگ اسٹیشنز اور پاور بینک، اور مختلف پاور ایپلی کیشنز شامل ہیں جہاں مائع کولنگ شدید حد تک محدود ہے۔ 

الیکٹرک گاڑیوں کی پاور ٹرین (موٹر، ​​الیکٹرانک کنٹرول اور گیئر باکس) تھری ان ون کی طرف بڑھ گئی ہے، لیکن فی الحال یہ صرف ساختی طور پر ایک ساتھ کھڑی ہے، جو کہ کمزور انضمام ہے۔ ساختی طور پر، مستقبل میں، پاور ٹرین کا گہرا انضمام ایک ناگزیر راستہ ہے، کیونکہ اس سے حجم میں تقریباً ایک تہائی، وزن میں تقریباً ایک تہائی، اور اندرونی کھپت میں تقریباً ایک تہائی کمی ہو سکتی ہے، اور کل لاگت کو 2 سے 4 گنا تک کم کر سکتا ہے۔ تاہم، الیکٹرانک کنٹرول حصہ قریب سے موٹر کے ساتھ مربوط ہو جائے گا، اور گہری انضمام بجلی کی کثافت میں بہت زیادہ اضافہ کرے گا. زیادہ درجہ حرارت سب سے بڑا چیلنج ہے جس سے بچا نہیں جا سکتا۔

روایتی ہوائی جہاز میں، مکینیکل ایکشن جو ٹیل رڈر، پروں، لینڈنگ گیئر وغیرہ کو کنٹرول کرتے ہیں، کلاسک ہائیڈرولک ٹرانسمیشن پر انحصار کرتے ہیں۔ مائع کے طور پر، ہائیڈرولک تیل ماحول سے بہت متاثر ہوتا ہے اور اس کی دیکھ بھال کے اخراجات زیادہ ہوتے ہیں۔ فی الحال، جزوی یا مکمل بجلی کی طرف رجحان ہے، جو کہ کثیر الیکٹرک اور آل الیکٹرک ہوائی جہاز کا تصور ہے۔ مکینیکل آپریشن کو حاصل کرنے کے لیے ہوائی جہاز پر ہائیڈرولک آئل سرکٹس کی بجائے الیکٹرک موٹرز کا استعمال اعلی قابل اعتماد، مضبوط برقرار رکھنے اور بے کار بیک اپ ڈیزائن کی سہولت فراہم کرتا ہے۔ تاہم، سب سے بڑا مخمصہ یہ ہے کہ ہوائی جہاز کی موٹروں اور الیکٹرانک کنٹرول کو پانی کی ٹھنڈک سے لیس کرنے کی اجازت نہیں ہے، اور وہ صرف زبردستی ہوا کی ٹھنڈک اور قدرتی ٹھنڈک پر انحصار کر سکتے ہیں۔ اس لیے، ملٹی الیکٹرک یا آل الیکٹرک ہوائی جہاز، یا یہاں تک کہ الیکٹرک ہوائی جہاز کے الیکٹرانک کنٹرول ڈیزائن کو سمجھنے کے لیے، سب سے پہلے جو بڑا تکنیکی مسئلہ حل کرنے کی ضرورت ہے وہ ہے ہائی درجہ حرارت۔ 

اس کے علاوہ، ایپلی کیشن کے بہت سے منظرنامے ہیں، خاص طور پر الیکٹرک گاڑیوں کے بڑے پیمانے پر مقبول ہونے کے ساتھ، نیم موبائل انرجی اسٹوریج چارجنگ اسٹیشنز اور مکمل طور پر موبائل پاور بینک بعض حالات میں فکسڈ چارجنگ کے خلا کو مؤثر طریقے سے پُر کریں گے۔ تاہم، اس قسم کی موبائل چارجنگ ایپلی کیشن کے لیے، پانی کو ٹھنڈا کرنے کا طریقہ کار نہ صرف اضافی وزن اور حجم کا بوجھ لائے گا، بلکہ اس سے بھی اہم بات یہ ہے کہ یہ ذخیرہ شدہ برقی توانائی استعمال کرتا ہے۔ لہذا، قدرتی کولنگ الیکٹرانک کنٹرول کے لئے بہترین طریقہ ہو گا، لیکن الیکٹرانک کنٹرول سسٹم کے تھرمل مینجمنٹ کے مسئلے کو مناسب طریقے سے ہینڈل کیا جانا چاہئے.

مندرجہ بالا تین عام ہائی ٹمپریچر ایپلی کیشنز کے علاوہ، بہت سے خصوصی صنعتی ایپلی کیشنز میں جہاں مائع کولنگ شدید حد تک محدود ہے، الیکٹرانک کنٹرول سسٹمز کو انہی ہائی ٹمپریچر چیلنجز کا سامنا کرنا پڑے گا۔ اعلی درجہ حرارت برقی کنٹرول ٹیکنالوجی مندرجہ بالا اعلی درجہ حرارت ایپلی کیشنز کو سمجھنے کی کلید ہے. اس کی بنیادی نفاذ ٹیکنالوجی SiC پاور ڈیوائسز کی اعلی درجہ حرارت کی پیکیجنگ ٹیکنالوجی اور مماثل ہائی ٹمپریچر ڈرائیو سرکٹ ٹیکنالوجی ہے۔

SiC مواد اور ان کے آلے کے ڈھانچے میں موروثی اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت ہوتی ہے، اور یہ ویکیوم حالات میں 400 سے 600 ° C کے درجہ حرارت کو بھی برداشت کر سکتے ہیں۔ عملی ایپلی کیشنز میں، ہوا کی نمائش کی وجہ سے ہونے والے آکسیڈیشن کو روکنے کے لیے، SiC ڈیوائسز کو پیک کیا جانا چاہیے، اور اگر وہ زیادہ درجہ حرارت کو برداشت کرنا چاہتے ہیں، تو انھیں اعلی درجہ حرارت کے مزاحم پیکجز کا استعمال کرنا چاہیے۔ 150 ° C کا جنکشن درجہ حرارت اس وقت صنعت میں اعلیٰ ترین معیار ہے۔ 175 ° C جنکشن درجہ حرارت کی سطح ابھی ظاہر ہونا شروع ہوئی ہے۔ نیم معیاری پیکیجز ہیں جو استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ 200 ° C یا اس سے زیادہ درجہ حرارت والے پیکجوں میں پیکیجنگ مواد اور عمل کے لیے بہت سخت تقاضے ہوتے ہیں، اور تھرمل چالکتا اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی کی ضروریات کو یقینی بنانے کے لیے ننگی چپ کی خصوصیات کے مطابق اپنی مرضی کے مطابق ہونا چاہیے۔

SiC پاور ڈیوائسز اور ماڈیولز کا اطلاق ڈرائیور سرکٹس اور ان کے متعلقہ چپس سے الگ نہیں کیا جا سکتا۔ تاہم، زیادہ تر ڈرائیور سرکٹ چپس عام سیلیکون ڈیوائسز ہیں اور زیادہ درجہ حرارت کو برداشت نہیں کر سکتیں۔ اگر وہ اعلی درجہ حرارت جیسے کہ 175 ° C پر 1,000 گھنٹے کام کر سکتے ہیں، تو یہ پہلے ہی نایاب ہے۔ اس کے علاوہ، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت مسئلے کا صرف ایک پہلو ہے۔ جو چیز زیادہ سنگین ہے وہ اعلی درجہ حرارت پر ڈیوائس کی کارکردگی کی مستقل مزاجی ہے۔ عام سیلیکون آلات کی کارکردگی 70 ° C سے زیادہ تیزی سے کمزور ہو جاتی ہے، اس لیے انہیں زیادہ درجہ حرارت پر استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ 20 سال سے زیادہ جدید R&D اور ایپلیکیشن ٹیسٹنگ کے بعد، Cissoid کے SOI خصوصی سلیکون ڈیوائسز 175°C کے اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت تک پہنچ چکے ہیں اور 15 سال تک مسلسل کام کر سکتے ہیں۔ کارکردگی میں درجہ حرارت کی پوری حد میں بہترین مستقل مزاجی ہے اور یہ ایک ستون ہے جو SiC اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز کو سپورٹ کرتا ہے۔

سوال: براہ کرم چین کی کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کو بین الاقوامی تجربے سے سیکھنے اور صنعتی ترقی کو تیز کرنے کے بارے میں اپنے خیالات کا اشتراک کریں۔ A اگرچہ چین نے کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز کے میدان میں دیر سے شروعات کی اور بیرونی ممالک سے پیچھے رہ گیا، لیکن یہ شعبہ چین میں تیز رفتار ترقی کے حصول کے لیے بہت موزوں ہے۔ اس کی تین بنیادی وجوہات ہیں۔ سب سے پہلے، کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز کے عمل بنیادی طور پر مائکرون کی سطح پر ہوتے ہیں۔ مواد سے لے کر سازوسامان تک، گھریلو صنعتی سلسلہ کی حمایت کا ایک مکمل سیٹ ہے، اور ان پر سخت نانوسکل مینوفیکچرنگ آلات (خاص طور پر فوٹو لیتھوگرافی مشینیں) درآمد کرنے کی ضرورت سے سخت پابندی نہیں ہوگی۔ دوسرا، کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز کی ڈیوائس کا ڈھانچہ نسبتاً آسان ہے اور اس کے لیے انتہائی پیچیدہ ٹاپ لیول ای ڈی اے سپورٹ کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ درآمدات کی ضرورت کی وجہ سے پیدا ہونے والی سنگین پابندیوں کو بھی ختم کرتا ہے۔ تیسرا، چین میں ایک وسیع اور بہت بڑی ایپلی کیشن مارکیٹ ہے۔ لہذا، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز چین کی مجموعی سیمی کنڈکٹر صنعت کی بہتری کے لیے اہم پیش رفت میں سے ایک ہوں گے۔ حالیہ برسوں میں، ملک نے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ انڈسٹری کو بہت اہمیت دی ہے اور بہت زیادہ سرمایہ کاری کی ہے۔ درجنوں ویفر فیبس شروع، توسیع یا تعمیر کیے گئے ہیں۔ خاص طور پر حال ہی میں، صنعت کے کچھ لوگوں نے مائیکرو الیکٹرانک سسٹم پروسیسنگ کو ایک علیحدہ نظم و ضبط کے طور پر علاج کرنے کا مطالبہ کیا ہے۔ یہ ایک بہترین رجحان ہے۔ تاہم، گھریلو ویفر فیبس کو دیکھتے ہوئے، ان سب کے پاس نئی فیکٹریاں اور نئے آلات ہیں، اور سرمایہ کاری بہت زیادہ ہے۔ جس چیز کی سب سے زیادہ کمی ہے وہ عمل کی نشوونما کے میدان میں ہنر ہے، اور دیکھ بھال کے عمل میں ٹیلنٹ کو جمع کرنے کا ایک نظام ہے۔ روایتی مکینیکل پروسیسنگ، جیسے لیتھز، ملرز اور ویلڈرز، پیشہ کی ترقی کو فروغ دینے اور برقرار رکھنے کے لیے فوائد اور سبسڈیز سے منسلک ایک کثیر سطحی کاریگر نظام رکھتا ہے۔ اس طرح کی ایک اہم مائیکرو الیکٹرانک سسٹم پروسیسنگ انڈسٹری میں زیادہ جامع ٹیلنٹ ٹریننگ سسٹم ہونا چاہیے۔