柔性 MOCVD系统PC的控制技术打造模块化设备

2022/7/13 14:43:03

Agnitron Agilis公司两用机开发了一套通过金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术制备半导体材料氧化镓的系统。此外,该系统还能够在需要时切换为其它材料。Agniron电脑的控制技术,确保满足用户在研发中小型生产设备时所需的高可靠性和灵活的可扩展性。

  

  改进消费电子产品中高压开关的设计和生产后,化合物半导体氧化镓(二氧化二镓)有望带来广泛而令人激动的好处。然而,这种超宽带隙化合物半导体的性能和用例必须首先得到如犹他大学电气和计算机工程助理教授 斯里拉姆·克里希纳莫奥斯蒂博士等研究人员的证实。

  在研究现有金属有机物化学气相淀积(MOCVD)设备时存在的限制可能导致无法满足正确处理氧化镓的定制、价格或可靠性要求。在探索新系统的同时,克里希纳莫西发现了化合物半导体研发公司 Agnitron Agilis等

  Agniron公司首席执行官Andrei Osinsky,2008年在明尼苏达州 查哈森创立了公司,虽然很多 MOCVD公司设备制造商已经开始重点关注 发光二极管等大行业趋势,但 Agniron公司的成立是为了向需求尚未得到满足的细分市场提供新的解决方案。彼时公司已经完成了对 β-氧化镓应用的研究,并开发了 帝国MOVCD™用于现场计量他们自己的系统。公司推出的 Agilis公司两用机只需稍微调整就可以在几天时间内将生长中的 第三版族氮化物半导体材料,而目前市面上其它 MOCVD公司设备都无法提供此功能。基于 个人计算机的控制技术的模块化和灵活性简化了此款多功能平台的设计开发。

  

  成本控制和可靠性是关键

  一套新的 MOCVD公司系统售价基本都超过 Agnitron公司客户投入的成本还是不低,而他们通常没有像大型半导体制造商那样的高额预算。然而,无论是在科研方面,还是在生产方面,客户的要求都在不断提高以达到高质量标准,并坚持自己的生长配方。Agniron公司公司自动化和控制技术主管 伊万·尤契克(Ivan Yunchyk):“我们处在一个成本竞争非常激烈的市场。我们必须以尽可能最低的价格提供多功能解决方案,每个组件同时必须具有高可靠性和可重复性。”

  Agniron公司公司高级首席工程师 德米特里·沃洛维克:“在这个行业收到的最好赞誉是客户说设备和以前一样好用。客户需要花费数年的开发时间和数百万美元来定义工艺流程,因此他们希望编程好的新系统能够精确维护半导体制造工艺配方,不会出现意外停机情况。”事实上,当时 Agniron公司公司前一家供应商提供的自动化和控制系统的可靠性出现了问题,公司正濒临失去客户的危险边缘,恰在此时,他们在总部位于明尼苏达州萨维奇附近的倍福自动化公司找到了全新的解决方案。

  可为不同用户定制模块化系统

  具备良好的模块化功能的倍福控制产品可以为 Agilis公司系统提供两种不同的控制解决方案:倍福搭载四核 英特尔®至强®CX2042嵌入式控制器和搭载四核 Intel®core™i7 CX2040嵌入式控制器。

  

  我们提供标配版 CX2040年满足客户的研发需求。” 德米特里·沃洛维克(Dmitri Volovik):“但客户对内存和处理速度的要求越来越高。我们的 帝国和SQL数据库必须在同一个硬件平台上运行,以便支持更复杂的操作和更大量数据的采集以及满足 阿尼特姆的计量要求,而搭载 Xeon®和1 TB SSD CX2042控制器是实现全天候生产的最佳选择。”

  很多翻修和改造项目可以使用价格更经济实惠的 CX2040如果现有的 可编程逻辑控制器还可以工作,公司只需简单地用倍福的 C5102元机架安装式工业 个人电脑即可。在这两种情况下,倍福硬件和软件的向后兼容性确保能够可靠地维护半导体生长配方。

  通过在嵌入式控制器上使用 TwinCAT 3,Agniron公司工程师可以通过 Visual Studio软件C#语言编写设备控制逻辑。由于嵌入式控制基于 窗户操作系统,因此他们可以安装 帝国控制软件并在本地存储数据。通过使用基于 个人计算机的控制系统而不是单独的 PC和PLC,Agilis机器在控制硬件上节省了大约 10000 美元。

  

  具有实时联网能力,同时减少空间

  以太CAT的实时联网能力可以为 Agilis公司带来更多好处。以太CAT高密度端子模块 EL3318 Agilis和8个不同的热电偶,这在使用 β-氧化镓和其它复杂半导体材料时至关重要。它们与其它 16通用输入/输出端子模块一起让设备保持占地面积小的优点。控制柜内部的空间变得越来越狭小,特别是一些较小的研发系统。”Dmitri Volovik“以太网CAT I/O和嵌入式控制器的紧凑性让我们能够在众多的竞争对手中脱颖而出。”

  

  以太CAT已经成为半导体行业占据领先地位的工业以太网,目前已经成为 SEMI、DeviceNet曾经是业界应用最为广泛的标准。在现有设备中,EL6752设备网主站/从站端子模块用于连接 EtherCAT和DeviceNet现场设备。正如 德米特里·沃洛维克(Dmitri Volovik),EtherCAT还简化了开发工作:“EtherCAT工作和TwinCAT开发环境,集成一个 DeviceNet(设备网)网络只需花费数小时时间。而如果使用前一家供应商提供的解决方案,这项工作则通常需要整整一周的时间。”

  研究人员 阿格里斯·斯里拉姆·克里希纳莫奥斯蒂两用机正在改变研究机构和半导体行业的游戏规则:目前市场上还没有一个平台能够提供这种服务。事实上,我还有一些悬而未决的提案,探索 族氮化物和氧化镓整合在超高压设备中的应用,希望这个平台能够成为我在许多其它机构进行的科研项目负担得起的选择。”

  关于德国倍福

  倍福(倍福)是一家专注于自动化新技术的德资企业,创立于 1980年,总部位于德国威尔市。作为全球自动化技术的驱动者,倍福定义了自动化领域的许多标准,是国际标准的制定者和推动者。公司所生产的工业 个人电脑、现场总线模块、驱动产品和 TwinCAT公司自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统,可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。经过 40年的发展和努力,倍福已在世界各地设立 30多家分支机构,加上全球的合作伙伴,业务遍及 70多个国家和地区。

  倍福于 1997年进入中国市场,中国区总部落户于上海市北高新产业园区,现有员工 300人,办事处遍及国内 30座大中城市。创新产品和解决方案广泛应用于风力发电、半导体、光伏太阳能、电子制造、金属加工、包装机械、印刷机械、塑料加工、轮胎加工、木材加工、玻璃机械、物流输送以及楼宇自动化等众多领域。

  公司倾力推广的 以太CAT实时工业以太网于 2014年成为中国国家推荐性标准,并已入编工信部的国家智能制造标准体系建设指南》。作为一家技术驱动型公司,倍福一直注重在技术上寻求突破创新,在业内享有创新引擎”的美誉。倍福基于 个人计算机的控制技术具有良好的开放性,它支持所有主流的工业通信协议,将 信息技术技术、互联网和自动化技术完美融合在一起,为实现工业 4和智能制造奠定了坚实的技术基础。

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