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          柔性 MOCVD 系統采用基于 PC 的控制技術打造模塊化設備

          2021-01-22 來源:倍福 瀏覽數:1586

          Agnitron 利用 Agilis 兩用機開發了一套通過金屬有機物化學氣相淀積(MOCVD)技術制備半導體材料氧化鎵的系統。此外,該系統還能夠在需要時切換為其它材料。Agnitron 采用倍?;?PC 的控制技術,確保滿足用戶在研發中小型生產設備時所需的高可靠性和靈活的可擴展性。

          Agnitron 利用 Agilis 兩用機開發了一套通過金屬有機物化學氣相淀積(MOCVD)技術制備半導體材料氧化鎵的系統。此外,該系統還能夠在需要時切換為其它材料。Agnitron 采用倍福基于 PC 的控制技術,確保滿足用戶在研發中小型生產設備時所需的高可靠性和靈活的可擴展性。
           
          改進消費電子產品中高壓開關的設計和生產后,化合物半導體氧化鎵(Ga2O3)有望帶來廣泛而令人激動的好處。然而,這種超寬帶隙化合物半導體的性能和用例必須首先得到如猶他大學電氣和計算機工程助理教授 Sriram Krishnamoorthy 博士等研究人員的證實。
           
          在研究現有金屬有機物化學氣相淀積(MOCVD)設備時存在的限制可能導致無法滿足正確處理氧化鎵的定制、價格或可靠性要求。在探索新系統的同時,Krishnamoorthy 發現了化合物半導體研發公司 Agnitron 的 Agilis 平臺。
           
           
          Agnitron 公司總裁兼 CEO Andrei Osinsky 于 2008 年在明尼蘇達州 Chanhassen 創立了公司,雖然很多 MOCVD 設備制造商已經開始重點關注 LED 等大行業趨勢,但 Agnitron 的成立是為了向需求尚未得到滿足的細分市場提供新的解決方案。彼時公司已經完成了對 β-氧化鎵應用的研究,并開發了 Imperium MOVCD™ 軟件以及 Agnitemp™ 用于現場計量他們自己的系統。公司推出的 Agilis 兩用機只需稍微調整就可以在幾天時間內將生長中的 β-氧化鎵轉換為 III 族氮化物半導體材料,而目前市面上其它 MOCVD 設備都無法提供此功能?;?PC 的控制技術的模塊化和靈活性簡化了此款多功能平臺的設計開發。
           

          成本控制和可靠性是關鍵

          一套新的 MOCVD 系統售價基本都超過 100 萬美元。即使 Agilis 機可以兩用, Agnitron 客戶投入的成本還是不低,而他們通常沒有像大型半導體制造商那樣的高額預算。然而,無論是在科研方面,還是在生產方面,客戶的要求都在不斷提高以達到高質量標準,并堅持自己的生長配方。Agnitron 公司自動化和控制技術主管 Ivan Yunchyk 解釋道:“我們處在一個成本競爭非常激烈的市場。我們必須以盡可能最低的價格提供多功能解決方案,每個組件同時必須具有高可靠性和可重復性。”

          Agnitron 公司高級首席工程師 Dmitri Volovik 博士補充道:“在這個行業收到的最好贊譽是客戶說設備和以前一樣好用??蛻粜枰ㄙM數年的開發時間和數百萬美元來定義工藝流程,因此他們希望編程好的新系統能夠精確維護半導體制造工藝配方,不會出現意外停機情況。”事實上,當時 Agnitron 公司前一家供應商提供的自動化和控制系統的可靠性出現了問題,公司正瀕臨失去客戶的危險邊緣,恰在此時,他們在總部位于明尼蘇達州薩維奇附近的倍福自動化公司找到了全新的解決方案。

          可為不同用戶定制模塊化系統

          具備良好的模塊化功能的倍??刂飘a品可以為 Agilis 系統提供兩種不同的控制解決方案:倍福搭載四核 Intel® Xeon® 處理器的CX2042 嵌入式控制器和搭載四核 Intel® core™ i7 處理器的 CX2040 嵌入式控制器。

           

           

          “我們提供標配版 CX2040 滿足客戶的研發需求。” Dmitri Volovik 說道:“但客戶對內存和處理速度的要求越來越高。我們的 Imperium 軟件和 SQL 數據庫必須在同一個硬件平臺上運行,以便支持更復雜的操作和更大量數據的采集以及滿足 Agnitemp 的計量要求,而搭載 Xeon® 處理器和 1 TB SSD 固態硬盤的 CX2042 控制器是實現全天候生產的最佳選擇。”
           
          很多翻修和改造項目可以使用價格更經濟實惠的 CX2040。如果現有的 PLC 還可以工作,公司只需簡單地用倍福的 C5102 機架安裝式工業 PC 取代傳統 PC 即可。在這兩種情況下,倍福硬件和軟件的向后兼容性確保能夠可靠地維護半導體生長配方。
           
          通過在嵌入式控制器上使用 TwinCAT 3 自動化軟件,Agnitron 工程師可以通過 Visual Studio 用 C# 語言編寫設備控制邏輯。由于嵌入式控制基于 Windows 操作系統,因此他們可以安裝 Imperium 控制軟件并在本地存儲數據。通過使用基于 PC 的控制系統而不是單獨的 PC 和 PLC,Agilis 機器在控制硬件上節省了大約 10000 美元。
           
           
           
          具有實時聯網能力,同時減少空間
           
          EtherCAT 的實時聯網能力可以為 Agilis 帶來更多好處。EtherCAT 高密度端子模塊 EL3318 連接 Agilis 和 8 個不同的熱電偶,這在使用 β-氧化鎵和其它復雜半導體材料時至關重要。它們與其它 16 通道 I/O 端子模塊一起讓設備保持占地面積小的優點。“控制柜內部的空間變得越來越狹小,特別是一些較小的研發系統。”Dmitri Volovik 說道。“倍福的 EtherCAT I/O 和嵌入式控制器的緊湊性讓我們能夠在眾多的競爭對手中脫穎而出。”
           
           
           
          EtherCAT 已經成為半導體行業占據領先地位的工業以太網,目前已經成為 SEMI 標準,而 DeviceNet 曾經是業界應用最為廣泛的標準。在現有設備中,EL6752 DeviceNet 主站/從站端子模塊用于連接 EtherCAT 網絡和 DeviceNet 現場設備。正如 Dmitri Volovik 所解釋的,EtherCAT 還簡化了開發工作:“有了 EtherCAT 工業以太網和 TwinCAT 開發環境,集成一個 DeviceNet 網絡只需花費數小時時間。而如果使用前一家供應商提供的解決方案,這項工作則通常需要整整一周的時間。”
           
          研究人員 Sriram Krishnamoorthy 認為,Agilis 兩用機正在改變研究機構和半導體行業的游戲規則:“目前市場上還沒有一個平臺能夠提供這種服務。事實上,我還有一些懸而未決的提案,探索 III 族氮化物和氧化鎵整合在超高壓設備中的應用,希望這個平臺能夠成為我在許多其它機構進行的科研項目負擔得起的選擇。”

          標簽:

          控制技術
          閱讀上文 >> 齒輪箱磨損的主要方式及影響因素 | 安維士
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