Wafer hay còn được gọi là tấm bán dẫn silicon là một thuật ngữ quen thuộc trong lĩnh vực công nghệ, đặc biệt nó là thành phần vật lý cốt lõi trong ngành sản xuất chip bán dẫn. Chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cấu thành con chip thành phẩm. Vậy wafer là gì? Bài viết này sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu về wafer và quá trình sản xuất wafer và những ứng dụng của chúng.
Wafer là gì?
Wafer là một đĩa mỏng làm từ chất liệu silicon tinh khiết hoặc được làm từ vật liệu bán dẫn khác, là kiểu kết nối giữa đường ống và thiết bị với cách kẹp thiết bị giữa hai mặt ống. Wafer được thực hiện khi mặt bích đường ống giữ cố định thiết bị van công nghiệp ở giữa và siết chặt bulong hay đai ốc với mặt bích. Với kiểu lắp đặt bằng wafer, ngoài việc giữ cho thiết bị ổn định còn giúp đảm bảo độ khít cho hệ thống và không cho lưu chất rò rỉ ra ngoài môi trường.
Tuy nhiên, để chắc chắn quá trình vận hành hệ thống các loại van điều khiển không bị rung lắc thì van có cấu tạo bao gồm tai hoặc các lỗ bên hông để giữ van đúng vị trí. Vì vậy, khi lắp đặt cần phải lưu ý luồn bulong qua các tai này để tuân thủ đúng yêu cầu lắp.
Thông thường, wafer có đường kính từ vài mm đến vài cm với độ dày chỉ vài mm. Chúng thường được dùng làm nền để chế tạo vi mạch và các thiết bị điện tử khác. Wafer có quá trình sản xuất gồm nhiều bước như cắt, mài, đánh bóng và xử lý bề mặt để đạt được độ chính xác cao.
Wafer semiconductor – Silicon wafer là gì (Ảnh: Internet)
Quá trình sản xuất wafer
Quá trình sản xuất wafer bắt đầu từ việc chiết xuất silicon từ cát silic. Sau đó sẽ nấu chảy silicon và tạo thành các khối tinh thể đơn gọi là ingot. Ingot sau đó sẽ được cắt thành các đĩa mỏng gọi là wafer. Các wafer sẽ được đánh bóng và làm sạch để chuẩn bị cho quy trình tiếp theo như khắc mạch, tạo lớp màng mỏng và kiểm tra chất lượng.
Quá trình xử lý wafer để sản xuất chip bán dẫn (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của wafer
Wafer được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn. Vậy cụ thể ứng dụng chính của wafer là gì? Cụ thể bao gồm:
Sản xuất vi mạch tích hợp (ICs)
Vi mạch tích hợp là thành phần cốt lõi trong các thiết bị điện tử hiện đại ngày nay. Wafer được dùng để tạo ra các chip vi xử lý, bộ nhớ và nhiều loại vi mạch khác.
Cảm biến
Wafer cũng được dùng trong sản xuất các loại cảm biến như cảm biến ánh sáng, cảm biết nhiệt độ và áp suất. Các cảm biến này được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, ô tô, y tế.
Năng lượng mặt trời
Wafer silicon là thành phần chính trong các tấm pin năng lượng mặt trời. Wafer sẽ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng góp phần vào việc sử dụng năng lượng tái tạo.
Công nghệ MEMS
MEMS hay Micro Electro Mechanical Systems còn được gọi là các hệ thống cơ điện tử vi mô được sử dụng trong các ứng dụng như túi khí ô tô, các thiết bị y tế và máy in phun. Wafer chính là nền tảng để chế tạo ra các hệ thống này.
Tấm wafer được ứng dụng phổ biến trong chiếu sáng LED (Ảnh: Internet)
Tại sao wafer được sử dụng trong điện tử?
Vật liệu tồn tại ở trạng thái rắn thường chia thành 3 loại: Chất cách điện, chất dẫn điện và chất bán dẫn. Trong đó, chất dẫn điện thường có chất liệu là kim loại có khả năng truyền điện khá hiệu quả. Chất cách điện thường là gốm sứ sẽ không cho dòng điện đi qua hay còn gọi là chống lại dòng điện, ở giữa sẽ là chất bán dẫn.
Chất bán dẫn có khả năng dẫn điện ở mức giữa chất dẫn điện và cách điện. Đặc tính này khiến chúng có khả năng kiểm soát dòng điện giữa các thành phần khác nhau. Đây chính là lý do chất bán dẫn trở thành thành phần chính trong quy trình sản xuất mạch tích hợp (chip bán dẫn).
Hiện nay, chất bán dẫn phổ biến nhất là Silicon, chúng được ứng dụng rất rộng rãi trong sản xuất vi mạch. Mặc dù không phải là chất bán dẫn hiệu quả nhất nhưng nó là thành phần phù hợp nhất để sản xuất hàng loạt và có thể tích hợp được cho hàng trăm, hàng triệu linh kiện điện tử. Silicon cũng là nguyên tố phổ biến trên trái đất. Tất cả điều này đã khiến Silicon trở thành nguyên liệu cực kỳ hấp dẫn với các nhà sản xuất chip nói chung và tấm silicom (wafer) nói riêng.
Silicon wafer là thành phần quan trọng không thể thiếu của thiết bị điện tử hiện đại (Ảnh: Internet)
Lợi ích và thách thức của việc sử dụng wafer
Vậy lợi ích của wafer là gì? Cùng điểm qua những lợi ích chính sau:
- Độ chính xác cao: Wafer cung cấp độ chính xác và độ bền cần thiết cho các thiết bị điện tử phức tạp.
- Tiết kiệm chi phí: Quy trình sản xuất hàng loạt sẽ giúp giảm thiểu được chi phí sản xuất vi mạch và các thiết bị điện tử.
Tuy vậy, việc sử dụng wafer cũng cần đối mặt với những thách thức của:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Để có thể sản xuất wafer sẽ đòi hỏi việc đầu tư lớn vào công nghệ và cơ sở hạ tầng.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: Quy trình sản xuất wafer đòi hỏi cần có kỹ thuật và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
>>> Có thể bạn quan tâm: Máy cắt và cán wafer hoàn toàn tự động Wafer Mounter SINTAIKE STK-7200
Kết luận
Trên đây, Hapoin đã cùng bạn đọc tìm hiểu về wafer là gì và những úng dụng quan trọng của nó. Có thể thấy, wafer có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn và công nghệ hiện đại. Wafer có trong sản xuất vi mạch, năng lượng mặt trời và có mặt ở khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày. Việc hiểu rõ về wafer và quy trình sản xuất chúng sẽ giúp chúng ta có cái nhìn sâu sắc hơn về những tiến bộ công nghệ mà nó mang lại.
Jasmine Wu – Hapoin
