ব্লগের বিস্তারিত

বৈদ্যুতিক গাড়ির দ্রুত উত্থান, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবস্থা এবং পরবর্তী প্রজন্মের যোগাযোগ প্রযুক্তির দ্বারা চালিত হয়ে, সিলিকন কার্বাইড (SiC) সাবস্ট্রেট শিল্প একটি ত্বরিত প্রসারণের যুগে প্রবেশ করেছে। ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরের একটি মূল উপাদান হিসাবে, SiC ঐতিহ্যবাহী সিলিকনের সীমাবদ্ধতা ছাড়িয়ে উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ভোল্টেজ এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইসের কর্মক্ষমতা সক্ষম করে। উৎপাদন ক্ষমতা বাড়ার সাথে সাথে, বাজারটি আরও বিস্তৃত গ্রহণ, কম খরচ এবং অবিচ্ছিন্ন প্রযুক্তিগত উন্নতির দিকে এগিয়ে যাচ্ছে।

১. সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের সংক্ষিপ্ত বিবরণ

১.১ সিলিকন কার্বাইডের বৈশিষ্ট্য

সিলিকন কার্বাইড (SiC) হল সিলিকন এবং কার্বনের সমন্বয়ে গঠিত একটি সিন্থেটিক যৌগ। এটি খুব উচ্চ গলনাঙ্ক (~২৭০০°C), হীরকের পরেই কঠিনতা, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, একটি বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ, একটি উচ্চ ব্রেকডাউন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং দ্রুত ইলেকট্রন স্যাচুরেশন ড্রिफ्ट বেগ বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এই বৈশিষ্ট্যগুলি SiC-কে পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির মধ্যে একটি করে তোলে।

১.২ SiC সাবস্ট্রেটের প্রকারভেদ

SiC সাবস্ট্রেটগুলি বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতার দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয়:

• সেমি-ইনসুলেটিং সাবস্ট্রেট (≥১০⁵ Ω·cm), যা 5G যোগাযোগ, রাডার এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইলেকট্রনিক্সে GaN-on-SiC RF ডিভাইসের জন্য ব্যবহৃত হয়।

• পরিবাহী সাবস্ট্রেট (১৫–৩০ mΩ·cm), যা EV, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি, শিল্প মডিউল এবং রেল ট্রানজিটের জন্য পাওয়ার ডিভাইসে SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের জন্য ব্যবহৃত হয়।

২. SiC উপাদান শিল্প শৃঙ্খল

SiC ভ্যালু চেইন গঠিত কাঁচামাল সংশ্লেষণ, ক্রিস্টাল বৃদ্ধি, ইনগট মেশিনিং, ওয়েফার স্লাইসিং, গ্রাইন্ডিং, পলিশিং, এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি, ডিভাইস তৈরি এবং ডাউনস্ট্রিম অ্যাপ্লিকেশন। এই পদক্ষেপগুলির মধ্যে, সাবস্ট্রেট উৎপাদনে সর্বোচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা এবং খরচ অবদান রয়েছে, যা মোট ডিভাইসের প্রায় ৪৬%।

সেমি-ইনসুলেটিং সাবস্ট্রেট উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি RF অ্যাপ্লিকেশন সমর্থন করে, যেখানে পরিবাহী সাবস্ট্রেট উচ্চ-পাওয়ার এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইস বাজারকে পরিষেবা দেয়।

৩. SiC সাবস্ট্রেট উত্পাদন প্রক্রিয়া

SiC সাবস্ট্রেট উৎপাদনে ত্রুটি, বিশুদ্ধতা এবং অভিন্নতা নিয়ন্ত্রণের জন্য কয়েক ডজন উচ্চ-নির্ভুলতা পদক্ষেপের প্রয়োজন।

৩.১ কাঁচামাল সংশ্লেষণ

নিয়ন্ত্রিত ক্রিস্টাল ফেজ এবং অমেধ্যতা স্তর সহ SiC পাউডার তৈরি করতে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন এবং কার্বন পাউডার মিশ্রিত করা হয় এবং ২000°C-এর বেশি তাপমাত্রায় বিক্রিয়া ঘটানো হয়।

৩.২ ক্রিস্টাল বৃদ্ধি

সাবস্ট্রেটের গুণমানকে প্রভাবিত করে এমন সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হল ক্রিস্টাল বৃদ্ধি। প্রধান পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:

• PVT (ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সপোর্ট): প্রধান শিল্প পদ্ধতি যেখানে SiC পাউডার ঊর্ধ্বপাতিত হয় এবং একটি বীজ ক্রিস্টালে পুনরায় ক্রিস্টালাইজ হয়।

• HTCVD (হাই-টেম্পারেচার CVD): উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং নিম্ন ত্রুটি স্তর সক্ষম করে তবে আরও জটিল সরঞ্জামের প্রয়োজন।

• LPE (লিকুইড ফেজ এপিট্যাক্সি): কম ত্রুটিযুক্ত ক্রিস্টাল তৈরি করতে সক্ষম তবে খরচ বেশি এবং স্কেল করা আরও জটিল।

৩.৩ ইনগট প্রক্রিয়াকরণ

বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ক্রিস্টালটি ওরিয়েন্টেড, আকৃতির এবং স্ট্যান্ডার্ডাইজড ইনগটে গ্রাউন্ড করা হয়।

৩.৪ ওয়েফারিং

ডায়মন্ড তারের করাত ইনগটকে ওয়েফারে কাটে, যা ওয়ার্প, বো এবং TTV পরিদর্শন করে।

৩.৫ গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিং

যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি পৃষ্ঠকে পাতলা করে, ক্ষতি দূর করে এবং ন্যানোমিটার-স্তরের ফ্ল্যাটনেস অর্জন করে।

৩.৬ চূড়ান্ত পরিষ্কারকরণ

অতি-পরিষ্কার পদ্ধতি কণা, ধাতব আয়ন এবং জৈব দূষক অপসারণ করে, চূড়ান্ত SiC সাবস্ট্রেট তৈরি করে।

৪. গ্লোবাল মার্কেট আউটলুক

শিল্প গবেষণা ইঙ্গিত করে যে বিশ্বব্যাপী SiC সাবস্ট্রেট বাজার ২০২২ সালে প্রায় USD ৭৫৪ মিলিয়ন ডলারে পৌঁছেছে, যা বছর-প্রতি-বছর ২৮.৮% বৃদ্ধি প্রতিনিধিত্ব করে। বাজারটি ২০২৫ সালের মধ্যে USD ১.৬ বিলিয়নে পৌঁছানোর সম্ভাবনা রয়েছে।

পরিবাহী সাবস্ট্রেট প্রায় ৬৮% চাহিদার জন্য দায়ী, যা EV এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি দ্বারা চালিত। সেমি-ইনসুলেটিং সাবস্ট্রেট প্রায় ৩২% প্রতিনিধিত্ব করে, যা 5G এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশন দ্বারা চালিত।

৫. প্রতিযোগিতামূলক ল্যান্ডস্কেপ

শিল্পে উচ্চ প্রযুক্তিগত থ্রেশহোল্ড রয়েছে, যার মধ্যে দীর্ঘ R&D চক্র, ক্রিস্টাল ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ এবং উন্নত সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা অন্তর্ভুক্ত। যেখানে বিশ্বব্যাপী সরবরাহকারীরা বর্তমানে পরিবাহী সাবস্ট্রেটে শক্তিশালী অবস্থান ধরে রেখেছে, সেখানে দেশীয় নির্মাতারা দ্রুত ক্রিস্টাল বৃদ্ধির গুণমান, ত্রুটি ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ এবং বৃহৎ-ব্যাসার্ধের ক্ষমতা উন্নত করছে। খরচ প্রতিযোগিতা ক্রমবর্ধমানভাবে ফলন উন্নতি এবং উৎপাদন স্কেলের উপর নির্ভর করবে।

৬. ভবিষ্যতের উন্নয়ন প্রবণতা

৬.১ বৃহত্তর সাবস্ট্রেট ব্যাস

প্রতিটি ডিভাইসের খরচ কমাতে এবং আউটপুট বাড়ানোর জন্য বৃহত্তর-ব্যাস ওয়েফারে রূপান্তর করা অপরিহার্য।

• সেমি-ইনসুলেটিং সাবস্ট্রেটগুলি ৪-ইঞ্চি থেকে ৬-ইঞ্চিতে যাচ্ছে।

• পরিবাহী সাবস্ট্রেটগুলি ৬-ইঞ্চি থেকে ৮-ইঞ্চিতে স্থানান্তরিত হচ্ছে।

৬.২ নিম্ন ত্রুটি ঘনত্ব

উচ্চ-ফলন ডিভাইস উত্পাদন অর্জনের জন্য মাইক্রোপাইপ, বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন এবং স্ট্যাকিং ফল্ট হ্রাস করা গুরুত্বপূর্ণ।

৬.৩ স্কেলের মাধ্যমে খরচ হ্রাস

আরও বেশি সংখ্যক প্রস্তুতকারক শিল্প-স্কেল উৎপাদনে পৌঁছানোর সাথে সাথে, খরচ সুবিধা এবং সরবরাহ স্থিতিশীলতা SiC ডিভাইসের বিশ্বব্যাপী গ্রহণকে ত্বরান্বিত করবে।

৬.৪ বিদ্যুতায়ন এবং উচ্চ-পাওয়ার সিস্টেম দ্বারা চালিত চাহিদা

বৈদ্যুতিক যানবাহন, দ্রুত-চার্জিং অবকাঠামো, ফটোভোলটাইকস, শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা, শিল্প পাওয়ার মডিউল এবং উন্নত যোগাযোগ ব্যবস্থা থেকে শক্তিশালী বৃদ্ধির গতি আসে।

উপসংহার

সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট শিল্প একটি কৌশলগত বৃদ্ধির উইন্ডোতে প্রবেশ করছে যা অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রসার, দ্রুত প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং ক্রমবর্ধমান উৎপাদন স্কেল দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। ওয়েফারের আকার বাড়ার সাথে সাথে এবং ক্রিস্টালের গুণমান উন্নত হওয়ার সাথে সাথে, SiC বিশ্বব্যাপী বিদ্যুতায়ন এবং পাওয়ার রূপান্তর সিস্টেমে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে। যে নির্মাতারা ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ, ফলন অপটিমাইজেশন এবং বৃহৎ-ব্যাস প্রযুক্তিতে নেতৃত্ব দেবে তারা বাজারের সুযোগের পরবর্তী পর্যায়টি কাজে লাগাবে।