سلیکن کاربائڈ سبسٹریٹس میں کاربن انکیپسولیشن عیب کا حل

عالمی توانائی کی منتقلی ، اے آئی انقلاب ، اور نئی نسل کے انفارمیشن ٹیکنالوجیز کی لہر کے ساتھ ، سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) اس کی غیر معمولی جسمانی خصوصیات کی وجہ سے "ممکنہ مادے" بننے سے "اسٹریٹجک بنیادی مادے" کی حیثیت سے تیزی سے ترقی کرچکا ہے۔ اس کی ایپلی کیشنز غیر معمولی رفتار سے پھیل رہی ہیں ، جس میں سبسٹریٹ مواد کے معیار اور مستقل مزاجی پر تقریبا انتہائی مطالبات ہیں۔ اس نے پہلے سے کہیں زیادہ ضروری اور ضروری "کاربن انکیپسولیشن" جیسے اہم نقائص کو حل کیا ہے۔

فرنٹیئر ایپلی کیشنز ڈرائیونگ ایس آئی سی سبسٹریٹس

1. اے ہارڈ ویئر ماحولیاتی نظام اور منیٹورائزیشن کی حدود:

• مثال کے طور پر عی شیشے لینا
• اے آر/وی آر شیشوں کے لئے آپٹیکل ویو گائڈ مواد۔

AI شیشوں کی اگلی نسل (AR/VR ڈیوائسز) وسرجن اور حقیقی وقت کے تعامل کے بے مثال احساس کے لئے کوشاں ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ان کے داخلی بنیادی پروسیسرز (جیسے سرشار AI انفرنس چپس) کو لازمی طور پر ڈیٹا کی وسیع مقدار پر عملدرآمد کرنا چاہئے اور انتہائی محدود منیٹورائزڈ جگہ کے اندر گرمی کی نمایاں کھپت کو سنبھالنا چاہئے۔ سلیکن پر مبنی چپس کو اس منظر نامے میں جسمانی حدود کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

اے آر/وی آر آپٹیکل ویو گائڈس کو آلہ کی مقدار کو کم کرنے کے لئے ایک اعلی اضطراب انگیز انڈیکس ، فل کلر ڈسپلے کی حمایت کرنے کے لئے براڈ بینڈ ٹرانسمیشن ، اعلی طاقت والے روشنی کے ذرائع سے گرمی کی کھپت کا انتظام کرنے کے لئے اعلی تھرمل چالکتا ، اور استحکام کو یقینی بنانے کے ل high اعلی سختی اور استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔ بڑے پیمانے پر مینوفیکچرنگ کے ل They انہیں بالغ مائکرو/نینو آپٹیکل پروسیسنگ ٹکنالوجیوں کے ساتھ بھی ہم آہنگ ہونا چاہئے۔

ایس آئی سی کا کردار: ایس آئی سی سبسٹریٹس سے بنے ہوئے گان آن سی آر ایف/پاور ماڈیول اس تضاد کو حل کرنے کی کلید ہیں۔ وہ اعلی کارکردگی کے ساتھ چھوٹے چھوٹے ڈسپلے اور سینسر سسٹم کو چلا سکتے ہیں اور ، سلیکن سے کئی گنا زیادہ تھرمل چالکتا کے ساتھ ، چپس کے ذریعہ پیدا ہونے والی بڑے پیمانے پر گرمی کو جلدی سے ختم کرسکتے ہیں ، جس سے ایک پتلی شکل کے عنصر میں مستحکم آپریشن کو یقینی بنایا جاسکتا ہے۔

سنگل کرسٹل سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) میں مرئی لائٹ اسپیکٹرم میں تقریبا 2. 2.6 کا ایک اضطراب انگیز انڈیکس ہے ، جس میں بہترین شفافیت ہوتی ہے ، جس سے یہ اعلی انٹیگریٹڈ آپٹیکل ویو گائڈ ڈیزائنوں کے لئے موزوں ہوتا ہے۔ اس کی اعلی اضطراری اشاریہ کی خصوصیات کی بنیاد پر ، ایک واحد پرت ایس آئی سی پھیلاؤ ویو گائڈ نظریاتی طور پر 70 ° کے قریب نظریہ (ایف او وی) کو حاصل کرسکتا ہے اور قوس قزح کے نمونوں کو مؤثر طریقے سے دباتا ہے۔ مزید برآں ، ایس آئی سی کے پاس انتہائی اعلی تھرمل چالکتا (تقریبا 4. 4.9 ڈبلیو/سینٹی میٹر · K) ہے ، جس کی وجہ سے درجہ حرارت میں اضافے کی وجہ سے آپٹیکل کارکردگی کے انحطاط کو روکتا ہے۔ مزید برآں ، ایس آئی سی کی اعلی سختی اور لباس کی مزاحمت ویو گائڈ لینسوں کے ساختی استحکام اور طویل مدتی استحکام کو نمایاں طور پر بڑھاتی ہے۔ مائکرو آپٹیکل ڈھانچے کے انضمام میں مدد کرتے ہوئے مائیکرو/نینو پروسیسنگ (جیسے اینچنگ اور کوٹنگ) کے لئے ایس آئی سی ویفر استعمال کیے جاسکتے ہیں۔

"کاربن انکیپسولیشن" کے خطرات: اگر ایس آئی سی سبسٹریٹ میں "کاربن انکپسولیشن" عیب ہوتا ہے تو ، یہ ایک مقامی "تھرمل انسولیٹر" اور "برقی غلطی نقطہ" بن جاتا ہے۔ یہ نہ صرف گرمی کے بہاؤ میں سخت رکاوٹ ڈالتا ہے ، جس کی وجہ سے چپ اور کارکردگی کی کمی کو مقامی حد سے زیادہ گرمی کا باعث بنتا ہے ، بلکہ اس سے مائکرو ڈسچارجز یا رساو دھارے بھی ہوسکتے ہیں ، جس سے ممکنہ طور پر بے ضابطگیوں ، حساب کتاب کی غلطیاں ، یا یہاں تک کہ طویل مدتی ہائی لوڈ کے حالات کے تحت اے آئی شیشوں میں ہارڈ ویئر کی ناکامی کا باعث بنتا ہے۔ لہذا ، ایک عیب سے پاک ایس آئی سی سبسٹریٹ قابل اعتماد ، اعلی کارکردگی والے پہنے جانے والے اے آئی ہارڈ ویئر کے حصول کے لئے جسمانی بنیاد ہے۔

"کاربن انکیپسولیشن" کے خطرات: اگر ایس آئی سی سبسٹریٹ میں "کاربن انکیپسولیشن" عیب ہوتا ہے تو ، اس سے مادے کے ذریعہ مرئی روشنی کی منتقلی کو کم کیا جائے گا ، اور اس سے ویو گائڈ کی مقامی حد سے زیادہ گرمی ، کارکردگی کی کمی ، اور ڈسپلے کی چمک میں کمی یا غیر معمولی ہوسکتی ہے۔

2. جدید کمپیوٹنگ پیکیجنگ میں انقلاب:

• NVIDIA کی CoOOS ٹکنالوجی میں کلیدی پرتیں

NVIDIA کی سربراہی میں AI کمپیوٹنگ پاور ریس میں ، COOS (Chip-on-wafer-on-substrate) جیسے اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز CPUs ، GPUs ، اور HBM میموری کو مربوط کرنے میں مرکزی حیثیت اختیار کرچکی ہیں ، جس سے کمپیوٹنگ پاور میں نمایاں نمو کو قابل بنایا جاسکتا ہے۔ اس پیچیدہ متفاوت انضمام کے نظام میں ، انٹرپوزر تیز رفتار باہمی رابطوں اور تھرمل مینجمنٹ کے ریڑھ کی ہڈی کے طور پر ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔

ایس آئی سی کا کردار: سلیکن اور شیشے کے مقابلے میں ، ایس آئی سی کو انتہائی اعلی تھرمل چالکتا ، تھرمل توسیع کا ایک قابلیت جو چپس کے ساتھ بہتر سے ملتا ہے ، اور بہترین برقی موصلیت کی خصوصیات کی وجہ سے اگلی نسل کے اعلی کارکردگی والے انٹرپوزر کے لئے مثالی مواد سمجھا جاتا ہے۔ ایس آئی سی انٹرپوزر متعدد کمپیوٹنگ کوروں سے زیادہ موثر گرمی کو زیادہ موثر انداز میں ختم کرسکتے ہیں اور تیز رفتار سگنل ٹرانسمیشن کی سالمیت کو یقینی بناسکتے ہیں۔

"کاربن انکیپسولیشن" کے خطرات: نینو میٹر سطح کے باہمی رابطوں کے نیچے ، ایک مائکرون سطح "کاربن انکپسولیشن" عیب "ٹائم بم" کی طرح ہے۔ یہ مقامی تھرمل اور تناؤ کے شعبوں کو مسخ کر سکتا ہے ، جس سے تھرمو مکینیکل تھکاوٹ اور باہم جڑنے والی دھات کی تہوں میں کریکنگ ہوسکتی ہے ، جس سے سگنل میں تاخیر ، کراسسٹالک یا مکمل ناکامی ہوتی ہے۔ سیکڑوں ہزاروں RMB مالیت کے AI ایکسلریشن کارڈ میں ، بنیادی مادی نقائص کی وجہ سے سسٹم کی ناکامی ناقابل قبول ہے۔ ایس آئی سی انٹرپوزر کی مطلق طہارت اور ساختی کمال کو یقینی بنانا پورے پیچیدہ کمپیوٹنگ سسٹم کی وشوسنییتا کو برقرار رکھنے کا سنگ بنیاد ہے۔

نتیجہ: "قابل قبول" سے "کامل اور بے عیب" میں منتقلی۔ ماضی میں ، سلیکن کاربائڈ بنیادی طور پر صنعتی اور آٹوموٹو فیلڈز میں استعمال ہوتا تھا ، جہاں نقائص کے لئے کچھ رواداری موجود تھی۔ تاہم ، جب بات AI شیشوں اور الٹرا ہائی ویلیو کی منیٹورائزیشن کی دنیا کی ہو تو ، NVIDIA کے COOOS جیسے الٹرا کمپلیکس سسٹم ، مادی نقائص کے لئے رواداری صفر رہ گئی ہے۔ ہر "کاربن انکپسولیشن" عیب براہ راست کارکردگی کی حدود ، وشوسنییتا اور اختتامی مصنوعات کی تجارتی کامیابی کو خطرہ بناتا ہے۔ لہذا ، "کاربن انکیپسولیشن" جیسے سبسٹریٹ نقائص پر قابو پانا اب صرف ایک تعلیمی یا عمل میں بہتری کا مسئلہ نہیں ہے بلکہ ایک اہم مادی جنگ ہے جو اگلی نسل کی مصنوعی ذہانت ، اعلی درجے کی کمپیوٹنگ ، اور صارف الیکٹرانکس انقلاب کی حمایت کرتی ہے۔

کاربن ریپنگ کہاں سے آتی ہے؟

روسٹ ET رحمہ اللہ تعالی. "حراستی ماڈل" کی تجویز پیش کی ، جس سے یہ تجویز کیا گیا ہے کہ گیس کے مرحلے میں مادوں کے تناسب میں تبدیلیاں کاربن انکپسولیشن کی بنیادی وجہ ہیں۔ لی ایٹ ال۔ پتہ چلا ہے کہ بیج کی گرافیٹائزیشن ترقی شروع ہونے سے پہلے کاربن انکپسولیشن کو متاثر کرسکتی ہے۔ سلیکن سے مالا مال ماحول کو مصلوب کرنے سے بچنے اور سلیکن ماحول اور گریفائٹ کروکیبل اور دیگر گریفائٹ عناصر کے مابین فعال تعامل سے بچنے کی وجہ سے ، سلیکن کاربائڈ ماخذ کی گرافیٹائزیشن ناگزیر ہے۔ لہذا ، نمو کے چیمبر میں نسبتا low کم ایس آئی جزوی دباؤ کاربن انکپسولیشن کی بنیادی وجہ ہوسکتی ہے۔ تاہم ، Avrov et al. استدلال کیا کہ کاربن انکیپسولیشن سلیکن کی کمی کی وجہ سے نہیں ہے۔ اس طرح ، زیادہ سلیکن کی وجہ سے گریفائٹ عناصر کی مضبوط سنکنرن کاربن شامل کرنے کی بنیادی وجہ ہوسکتی ہے۔ اس مقالے میں براہ راست تجرباتی شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ ماخذ کی سطح پر عمدہ کاربن ذرات کو سلیکن کاربائڈ سنگل کرسٹل کے نمو کے سامنے میں چلایا جاسکتا ہے ، جس سے کاربن انکپلیسیشن تشکیل پاتے ہیں۔ یہ نتیجہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ نمو کے چیمبر میں عمدہ کاربن ذرات کی نسل کاربن انکپسولیشن کی بنیادی وجہ ہے۔ سلیکن کاربائڈ سنگل کرسٹل میں کاربن انکیپسولیشن کی ظاہری شکل نمو کے چیمبر میں ایس آئی کے کم جزوی دباؤ کی وجہ سے نہیں ہے ، بلکہ سلیکن کاربائڈ ماخذ کی گرافیٹائزیشن اور گرافائٹ عناصر کی سنکنرن کی وجہ سے کمزور طور پر منسلک کاربن ذرات کی تشکیل ہے۔

ایسا لگتا ہے کہ شمولیت کی تقسیم ماخذ کی سطح پر گریفائٹ پلیٹوں کے انداز سے ملتی جلتی ہے۔ سنگل کرسٹل ویفرز میں شمولیت سے پاک زون سرکلر ہوتے ہیں ، جس کا قطر تقریبا 3 3 ملی میٹر ہوتا ہے ، جو قطعی طور پر سوراخ شدہ سرکلر سوراخوں کے قطر سے مطابقت رکھتا ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ کاربن انکپسولیشن خام مال کے علاقے سے شروع ہوتا ہے ، یعنی خام مال کی گرافیٹائزیشن کاربن انکپسولیشن عیب کا سبب بنتی ہے۔

سلیکن کاربائڈ کرسٹل نمو میں عام طور پر 100-150 گھنٹے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جیسے جیسے ترقی بڑھتی جارہی ہے ، خام مال کی گرافیٹائزیشن زیادہ شدید ہوجاتی ہے۔ گھنے کرسٹل کے بڑھتے ہوئے مطالبے کے تحت ، خام مال کی گرافیٹائزیشن کو حل کرنا ایک اہم مسئلہ بن جاتا ہے۔

کاربن ریپنگ حل

1. پرائیویٹ میں خام مال کا سبیلیمیشن تھیوری

• حجم کے تناسب سے سطح کا رقبہ: کیمیائی نظام میں ، کسی مادے کی سطح کے رقبے میں اضافے کی شرح اس کے حجم میں اضافے کی شرح سے کہیں زیادہ سست ہے۔ لہذا ، ذرہ سائز جتنا بڑا ہوگا ، سطح کا حجم تناسب (سطح کا رقبہ/حجم) سے چھوٹا ہے۔
• بخارات سطح پر پائے جاتے ہیں: ذرہ کی سطح پر واقع صرف ایٹم یا انووں کو گیس کے مرحلے میں فرار ہونے کا موقع ملتا ہے۔ لہذا ، بخارات کی شرح اور کل مقدار کا براہ راست ذرہ کے ذریعہ بے نقاب سطح کے علاقے سے متعلق ہے۔
• بڑے ذرات کی بخارات کی خصوصیات: سطح کا چھوٹا علاقہ/حجم کا تناسب۔ سطح کے کم مالیکیول/ایٹم ، جس کا مطلب ہے کہ بخارات کے لئے کم دستیاب سطح کی سائٹیں۔ ۔ زیادہ یکساں بخارات (پرجاتیوں میں کم تغیر): نسبتا small چھوٹی سطح کی وجہ سے ، سطح پر داخلی مواد کے بازی کو لمبا راستہ اور زیادہ وقت درکار ہوتا ہے۔ بخارات بنیادی طور پر بیرونی پرت میں پائے جاتے ہیں۔
• چھوٹے ذرات خام مال (حجم کے تناسب سے بڑے سطح کا علاقہ): "غیر جلا" (بخارات/عظمت میں ڈرامائی طور پر تبدیلیاں ہوتی ہیں): چھوٹے ذرات تقریبا entire مکمل طور پر اعلی درجہ حرارت کے سامنے آتے ہیں ، جس کی وجہ سے تیزی سے "گیسیکیشن" ہوتا ہے: وہ بہت تیزی سے عظمت رکھتے ہیں ، اور ابتدائی مرحلے میں ، بنیادی طور پر سب سے آسانی سے متحرک اجزاء (عام طور پر سلیکون سے مالا مال گیس) جاری کرتے ہیں۔ جلد ہی ، چھوٹے ذرات کی سطح کاربن سے مالا مال ہوجاتی ہے (کیونکہ کاربن کو عمدہ کرنا نسبتا مشکل ہے)۔ اس کے نتیجے میں اس سے پہلے اور اس کے بعد اور اس کے بعد کی عمدہ گیس کی تشکیل میں نمایاں فرق پڑتا ہے-گیس سلیکن سے مالا مال شروع ہوتی ہے اور بعد میں کاربن سے بھرپور ہوجاتی ہے۔

• نمو 0.5 ملی میٹر خام مال کے ساتھ مکمل ہوئی
• نمو 1-2 ملی میٹر سیلف پروپیگیٹنگ طریقہ خام مال کے ساتھ مکمل ہوئی
• نمو 4-10 ملی میٹر سی وی ڈی خام مال کے ساتھ مکمل ہوئی

جیسا کہ مذکورہ آراگرام میں دیکھا گیا ہے ، خام مال کے ذرہ سائز میں اضافہ خام مال میں ایس آئی جزو کی ترجیحی اتار چڑھاؤ کو دبانے میں مدد کرتا ہے ، جس سے پوری نمو کے عمل کے دوران گیس کے مرحلے کی تشکیل زیادہ مستحکم ہوجاتی ہے اور خام مال کے گرافیٹائزیشن کے مسئلے کو حل کرنے میں مدد ملتی ہے۔ بڑے پارٹیکل سی وی ڈی مواد ، خاص طور پر خام مال جس کا سائز 8 ملی میٹر سے زیادہ ہے ، توقع کی جاتی ہے کہ وہ گرافیٹائزیشن کے مسئلے کو مکمل طور پر حل کرے گا ، اور اس طرح سبسٹریٹ میں کاربن انکپسولیشن عیب کو ختم کردے گا۔

نتیجہ اور امکان

بڑے ذرہ ، اعلی طہارت ، اسٹوچومیومیٹرک ایس آئی سی خام مال سی وی ڈی کے طریقہ کار کے ذریعہ ترکیب کیا گیا ہے ، جس میں اس کی موروثی کم سطح کے حجم کے تناسب سے تناسب ہے ، پی وی ٹی کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے ایس آئی سی سنگل کرسٹل نمو کے لئے ایک انتہائی مستحکم اور قابو پانے والا سبیلیمیشن ماخذ فراہم کرتا ہے۔ یہ نہ صرف خام مال کی شکل میں ایک تبدیلی ہے بلکہ بنیادی طور پر پرائیوٹ کے طریقہ کار کے تھرموڈینیٹک اور متحرک ماحول کو بھی بہتر بناتا ہے اور ان کو بہتر بناتا ہے۔

درخواست کے فوائد کا براہ راست ترجمہ کیا گیا ہے:

• اعلی سنگل کرسٹل کوالٹی: اعلی وولٹیج ، اعلی طاقت والے آلات جیسے MOSFETS اور IGBTs کے لئے موزوں کم نقائص سبسٹریٹس تیار کرنے کے لئے ایک مادی فاؤنڈیشن قائم کرنا۔
• بہتر عمل کی معیشت: نمو کی شرح میں استحکام ، خام مال کے استعمال ، اور عمل کی پیداوار کو بہتر بنانا ، مہنگا ایس سی سبسٹریٹ قیمت کو کم کرنے میں مدد کرنا اور بہاو ایپلی کیشنز کو وسیع پیمانے پر اپنانے کو فروغ دینا۔
• بڑے کرسٹل سائز: مستحکم عمل کے حالات 8 انچ اور بڑے ایس آئی سی سنگل کرسٹل کی صنعتی کاری کے لئے زیادہ سازگار ہیں۔