中清航科IoT平臺(tái)通過振動(dòng)傳感器+電流波形分析,提前72小時(shí)預(yù)警主軸軸承磨損、刀片鈍化等故障。數(shù)字孿生模型模擬設(shè)備衰減曲線,備件更換周期精度達(dá)±5%,設(shè)備綜合效率(OEE)提升至95%。機(jī)械切割引發(fā)的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致芯片分層失效。中清航科創(chuàng)新采用超聲波輔助切割,高頻振動(dòng)(40kHz)使材料塑性分離,應(yīng)力峰值降低60%。該技術(shù)已獲ISO 14649認(rèn)證,適用于汽車電子AEC-Q100可靠性要求。Chiplet架構(gòu)需對同片晶圓分區(qū)切割。中清航科多深度切割系統(tǒng)支持在單次制程中實(shí)現(xiàn)5-200μm差異化切割深度,精度±1.5μm。動(dòng)態(tài)焦距激光模塊配合高速振鏡,完成異構(gòu)芯片的高效分離。
晶圓切割的工藝參數(shù)設(shè)置需要豐富的經(jīng)驗(yàn)積累,中清航科開發(fā)的智能工藝推薦系統(tǒng),基于千萬級(jí)切割數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成。只需輸入晶圓材料、厚度、切割道寬等基本參數(shù),系統(tǒng)就能自動(dòng)生成比較好的切割方案,包括激光功率、切割速度、聚焦位置等關(guān)鍵參數(shù),新手操作人員也能快速達(dá)到工程師的工藝水平,大幅降低技術(shù)門檻。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對設(shè)備的占地面積有著嚴(yán)格要求,中清航科采用緊湊型設(shè)計(jì)理念,將晶圓切割設(shè)備的占地面積控制在 2 平方米以內(nèi),較傳統(tǒng)設(shè)備減少 40%。在有限空間內(nèi),通過巧妙的結(jié)構(gòu)布局實(shí)現(xiàn)全部功能集成,同時(shí)預(yù)留擴(kuò)展接口,方便后續(xù)根據(jù)產(chǎn)能需求增加模塊,滿足不同規(guī)模生產(chǎn)車間的布局需求。杭州藍(lán)寶石晶圓切割代工廠中清航科晶圓切割機(jī)支持物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維,故障響應(yīng)速度提升60%。
中清航科注重與科研機(jī)構(gòu)的合作創(chuàng)新,與國內(nèi)多所高校共建半導(dǎo)體切割技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。圍繞晶圓切割的前沿技術(shù)開展研究,如原子層切割、超高頻激光切割等,已申請發(fā)明專利 50 余項(xiàng),其中 “一種基于飛秒激光的晶圓超精細(xì)切割方法” 獲得國家發(fā)明專利金獎(jiǎng),推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。晶圓切割設(shè)備的軟件系統(tǒng)是其智能化的中心,中清航科自主開發(fā)了切割控制軟件,具備友好的人機(jī)交互界面與強(qiáng)大的功能。支持多種格式的晶圓版圖文件導(dǎo)入,可自動(dòng)生成切割路徑,同時(shí)提供離線編程功能,可在不影響設(shè)備運(yùn)行的情況下完成新程序的編制與模擬,提高設(shè)備利用率。
GaN材料硬度高且易產(chǎn)生解理裂紋。中清航科創(chuàng)新水導(dǎo)激光切割(Water Jet Guided Laser),利用高壓水柱約束激光束,冷卻與沖刷同步完成。崩邊尺寸<8μm,熱影響區(qū)只2μm,滿足射頻器件高Q值要求。設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致切割線寬波動(dòng)。中清航科應(yīng)用主動(dòng)磁懸浮阻尼系統(tǒng),通過6軸加速度傳感器實(shí)時(shí)生成反向抵消力,將振幅壓制在50nm以內(nèi)。尤其適用于超窄切割道(<20μm)的高精度需求。光學(xué)器件晶圓需避免邊緣微裂紋影響透光率。中清航科紫外皮秒激光系統(tǒng)(波長355nm)配合光束整形模塊,實(shí)現(xiàn)吸收率>90%的冷加工,切割面粗糙度Ra<0.05μm,突破攝像頭模組良率瓶頸。晶圓切割后分選設(shè)備中清航科集成方案,效率達(dá)6000片/小時(shí)。
在碳化硅晶圓切割領(lǐng)域,由于材料硬度高達(dá)莫氏 9 級(jí),傳統(tǒng)切割方式面臨效率低下的問題。中清航科創(chuàng)新采用超高壓水射流與激光復(fù)合切割技術(shù),利用水射流的冷卻作用抑制激光切割產(chǎn)生的熱影響區(qū),同時(shí)借助激光的預(yù)熱作用降低材料強(qiáng)度,使碳化硅晶圓的切割效率提升 3 倍,熱影響區(qū)控制在 10μm 以內(nèi)。晶圓切割設(shè)備的可靠性是大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。中清航科對中心部件進(jìn)行嚴(yán)格的可靠性測試,其中激光振蕩器經(jīng)過 10 萬小時(shí)連續(xù)運(yùn)行驗(yàn)證,機(jī)械導(dǎo)軌的壽命測試達(dá)到 200 萬次往復(fù)運(yùn)動(dòng)無故障。設(shè)備平均無故障時(shí)間(MTBF)突破 1000 小時(shí),遠(yuǎn)超行業(yè) 800 小時(shí)的平均水平,為客戶提供穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)保障。中清航科晶圓切割代工廠通過ISO14644潔凈認(rèn)證,量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)足。上海碳化硅半導(dǎo)體晶圓切割廠
中清航科推出晶圓切割應(yīng)力補(bǔ)償算法,翹曲晶圓良率提升至98.5%。無錫砷化鎵晶圓切割寬度
面對高溫高濕等惡劣生產(chǎn)環(huán)境,中清航科對晶圓切割設(shè)備進(jìn)行了特殊環(huán)境適應(yīng)性改造。設(shè)備電氣系統(tǒng)采用三防設(shè)計(jì)(防潮濕、防霉菌、防鹽霧),機(jī)械結(jié)構(gòu)采用耐腐蝕材料,可在溫度 30-40℃、濕度 60-85% 的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行,特別適用于熱帶地區(qū)半導(dǎo)體工廠及特殊工業(yè)場景。晶圓切割的刀具損耗是影響成本的重要因素,中清航科開發(fā)的刀具壽命預(yù)測系統(tǒng),通過振動(dòng)傳感器與 AI 算法實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具磨損狀態(tài),提前 2 小時(shí)預(yù)警刀具更換需求,并自動(dòng)推送比較好的更換時(shí)間窗口,避免因刀具突然失效導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢,使刀具消耗成本降低 25%。無錫砷化鎵晶圓切割寬度