Diamond Wire Silicon Wafer Cutting Equipment Trends

1) High line speed and high production capacity support the reduction of single GW investment

According to the theory of fracture mechanics and the properties of silicon materials, when the maximum cutting depth of diamond abrasive grains is greater than the critical cutting depth of silicon materials, the transition from plastic cutting to brittle fracture cutting will occur. Portanto, within the allowable range of the diamond wire load, appropriately increasing the steel wire speed in the multi-wire cutting process is beneficial to the removal of the silicon material in the ductility domain, and the quality of the silicon wafer surface will be improved. The table below shows the comparison of cutting under different line speeds. With the increase of line speed, o tempo de processamento é reduzido, e a capacidade de produção diária de uma única máquina é aumentada.

Tabela 1 Comparação do corte a diferentes velocidades de fio

Para os fabricantes de equipamentos de corte de wafers de silício, ao considerar a redução de custos, é necessário melhorar ainda mais a estabilidade geral do equipamento, especialmente a estabilidade do controlo de tensão, a estabilidade da caixa do rolamento do fuso e a resistência do equipamento. Hoje em dia, a velocidade de corte da linha dominante no mercado é de 1800~2100 m/min. Desde 2017, O aumento da velocidade da linha das máquinas de corte começou a diferenciar-se. Por 2019, alguns fabricantes de máquinas de cortar fio de diamante estão sujeitos à seleção técnica da rota e às suas próprias capacidades de investigação e desenvolvimento. O limite mantém-se em 1800m/min, e alguns fabricantes com fortes capacidades de R&D continuam a aumentar a velocidade da linha para 2400m/min, elevando barreiras técnicas. Com a melhoria dos equipamentos de corte e da tecnologia de fio diamantado, a velocidade do fio também será ainda melhorada. A tendência futura de desenvolvimento é a seguinte

Tabela 2. Tendência de desenvolvimento da velocidade da linha de corte

O aumento da velocidade do fio de corte, combinado com o aumento da capacidade de corte do fio diamantado, encurta o tempo de corte de cada faca e aumenta a capacidade diária de produção de cada equipamento. Em 2016, quase 40 foram necessários cortadores por GW de capacidade de produção, mas atualmente, com o aumento da velocidade da linha e da capacidade de carregamento, apenas 16 cortadores por GW de capacidade de produção; Para a melhoria da potência de um único chip, num futuro próximo, o investimento por cortador GW será menor. Portanto, investimento em ativos fixos, bem como os custos posteriores de água e eletricidade, maintenance costs, e os custos de mão de obra serão reduzidos para empresas que planeiem nova capacidade de produção e planeiem aumentar a capacidade de produção.

2)A miniaturização do equipamento de corte suporta a redução do espaço ocupado de uma oficina de um único GW

O cortador precisa alcançar maior estabilidade e alta velocidade de linha. Além de se concentrar na investigação sobre o motor do fuso, a lubrificação e arrefecimento do rolo principal, a precisão da câmara de corte do rolo principal, e o sistema de refrigeração e lubrificação de corte, também é necessário otimizar a estrutura geral do equipamento. Os caminhos de recolha e de alimentação do fio de diamante precisam ser ainda mais encurtados para reduzir as flutuações de tensão. Embora o desempenho do equipamento de corte seja melhorado no futuro, a estrutura geral será mais compacta e miniaturizada. A redução do espaço ocupado por um único dispositivo também reduz significativamente o espaço de um único parque GW para uma nova fábrica, portanto, pode reduzir o custo de investimento da fábrica até certo ponto.

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As tendências de equipamento neste setor seguem um fator chave: obter mais boas pastilhas por lingote do processo de corte de pastilhas.

Perguntas Frequentes

Quais são as tendências de desenvolvimento do equipamento de corte de pastilhas de silício?

Velocidade da linha de fio mais alta, fio de diamante mais fino, capacidade de carga maior e controlo de tensão mais inteligente — tudo orientado para um menor investimento e custo operacional por gigawatt de produção de wafers.

Porque é que a velocidade da linha é importante em equipamentos de corte de wafers?

Uma velocidade de linha mais alta aumenta a eficiência de corte e a qualidade da superfície, aumentando o rendimento por máquina e reduzindo o investimento em equipamentos por unidade de capacidade.

Conteúdo técnico revisto pela equipa de engenharia da Ensoll — um fabricante de laços de fio de diamante com 10+ anos de experiência em produção.