Il futuro dei chip, componenti e semiconduttori, passa dal Silicon Carbide (SiC), il Carburo di Silicio. Canon spiega quali saranno i trend futuri di questo settore. Si tratta di un cristallo formato da atomi di Carbonio e Silicio, che consente di aumentare la potenza e le prestazioni dei dispositivi utilizzati nelle moderne applicazioni nei settori automotive ed energie rinnovabili. Via via andrà a sostituire l’utilizzo del Silicio, per le applicazioni di potenza, perché vanta notevoli vantaggi grazie ad alcune caratteristiche intrinseche di questo materiale. Per esempio, il Carburo di Silicio ha una conduttività termica 3 volte superiore rispetto al Silicio, il che garantisce migliori performance per i dispositivi elettronici.
Silicon Carbide
Canon supporta i produttori di semiconduttori in tutto il mondo da quasi cinquant’anni, fornendo apparecchiature all’avanguardia per la fotolitografia. Si tratta di un processo utilizzato per stampare sulla superfice delle fette di materiale semiconduttore (i wafers), i piccoli pattern ad alta definizione che costituiscono la struttura dei chip microelettronici. Questo processo utilizza la luce per trasferire questi pattern da una maschera al wafer rivestito da uno speciale liquido viscoso, denominato fotoresist, impressionabile attraverso l’esposizione luminosa.
Un settore che cresce in modo esponenziale
Alberto Caligiore, Semiconductor Operations Director, Canon Italia Il mercato dei dispositivi elettronici realizzati in Carburo di Silicio è in forte crescita. Basti pensare che nel 2022 si è attestato sulla cifra di 1,8 miliardi di dollari e nel 2028 si prevede di raggiungere i 10 miliardi. Attualmente, il 70% dei dispositivi in SiC viene utilizzato nelle applicazioni per automotive. Questo materiale infatti permette di incrementare l’autonomia dei veicoli elettrici, di ridurre di 150-200 kg il peso e di raddoppiare la velocità di ricarica delle batterie.
Potenziali espansioni di questo mercato derivano dagli sviluppi in corso per l’elettrificazione degli aereomobili, sia per il commuting locale che per il trasporto su lunga tratta. Altre applicazioni importanti si ritrovano nel settore industriale e di generazione dell’energia. Negli impianti eolici e fotovoltaici i semiconduttori in SiC consentono di aumentare del 50% l’efficienza e di ridurre i costi di circa il 20%.
Collaborazione tra aziende e mondo accademico
Un mercato dunque, quello dei semiconduttori in Carburo di Silicio, che punta ad espandersi e a divenire il materiale per eccellenza per le applicazioni di potenza. La fase di ricerca e sviluppo prosegue. E, in questo contesto, forte è la collaborazione tra imprese e mondo accademico per far convergere competenze, investimenti ed energie. Ad impattare però sono ancora i costi relativi al materiale.
I vantaggi del Silicio
Alberto Caligiore La spinta per trovare giuste strategie a supporto dei costi è fondamentale. Normalmente per chi realizza dispositivi elettronici il Silicio è una commodity facilmente reperibile sul mercato, a costi ragionevoli e disponibile nei volumi necessari. Nel caso invece del Carburo di Silicio, visti i prezzi molto elevati e la minore capacità produttiva esistente, alcuni tra i maggiori players stanno provando a internalizzare la fabbricazione del materiale, integrando verticalmente la supply chain.
È incredibile come, solamente cambiando il materiale dei componenti elettronici, si realizzino profonde modificazioni per interi comparti. Ad esempio, un nostro cliente nel 2019 ha acquisito una start up universitaria che aveva sviluppato il processo per realizzare il monocristallo in SiC e ora sta aprendo una fabbrica in Italia per produrre il materiale in grandi volumi.
La “nanoimprint lithography”
Di fronte a questa evoluzione, Canon è al passo con le richieste del mercato e supporta l’industria dei produttori di componenti al Carburo di Silicio con un ampio spettro di attrezzature. Oltre alle macchine per la fotolitografia, il gruppo, infatti, progetta e produce in Giappone anche attrezzature ad alto vuoto per la deposizione di film sottili di vario genere e per il bonding delle fette. Restando nel campo della fotolitografia, recentemente l’azienda nipponica ha annunciato la commercializzazione del sistema di “nanoimprint lithography” FPA-1200NZ2C. Questa macchina sarà in grado di stampare geometrie compatibili con il nodo tecnologico da 5nm.
Silicon Carbide: ecco il futuro dei semiconduttori
Alberto Caligiore Abbiamo tutto il know how necessario per seguire questo flusso di sviluppo. La nostra sfida per il futuro è di fornire attrezzature e processi in grado di supportare l’aumento dei volumi produttivi garantendo l’altissima qualità richiesta da questa tecnologia. Questo significa riduzione dei difetti e incremento delle rese produttive. Il continuo sviluppo tecnologico delle attrezzature consentirà, inoltre, di supportare una automatizzazione sempre più spinta dei processi, propedeutica all’ottimizzazione della produttività delle linee di fabbricazione dei dispositivi.
