Halbleiterfertigung und Raumfahrt

Roadrunner goes space! ACME - American Company that can Manufacture Everything
 
Sollte es doch noch wahr werden und die Schwerelosigkeit Vorteile für die Halbleiterfertigung bieten?
Einen ersten Schritt hat offensichtlich das Unternehmen ACME Advanced Materials gemacht, indem sie minderwertige Siliziumkarbid-Wafer in hochgradige Wafer umwandelt bzw. bessere, als der Markt aktuell bietet (auf die Defektdichte bezogen). Das alles auf Suborbitalflügen.

http://www.abqjournal.com/478890/biz/made-in-space.html

Edit: Für alle die sich nicht so mit dem Thema auskennen. Wafer sind das Ausgangsmaterial in der Mikroelektronik. Zwar handelt es sich in der Meldung im Gegensatz zu Siliziumwafern um relativ exotische Wafermaterialien (Siliziumkarbid, Galliumarsenid) aber diese sind sehr beliebt für Hochleistungsanwendungen und auch sehr teuer. Mit einer Fertigung von Chips im Weltraum hat das daher auch erst einmal gar nichts zu tun. Es wird auch in Zukunft ein Traum bleiben einen mehrere milliardenteuren Gerätepark in den Weltraum zu verfrachten. Aber die Wissenschaft um die Kristallorientierung in Halbleitern war schon immer eines der erklärten Ziele der Materialforschungen auf der ISS.

Also schon das Nachweisen, daß es in der lediglich verringerten Gravitation schon was bringt, wäre ein Fortschritt....

Sehe ich ähnlich...
Bis heute habe ich eine kommerzielle Verwertung im Bereich Halbleiterkristall vollkommen ausgeschlossen....vom hochteuren Verkauf einzelner weniger Kristalle, die auf der ISS gezüchtet wurden, mal abgesehen und das war glaube ich ein optisches Material, d.h. kein Halbleiter.
Aber vom letzten Los (100 Wafer) hat nur ein Wafer nicht funktioniert. Das ist ein Wort! Bisher können sie pro Monat 250 Wafer ausheilen und sehen 1000 Stück pro Monat als machbar an.
Das ganze zu 750$ pro Stück während die (vermeintlich schlechteren) Wafer auf dem Markt aktuell für bis zu 1500$ pro Stück angeboten werden. Das klingt für mich doch mal nach einem Markt! 
Jetzt wüsste ich aber nur zu gerne, mit welchem geheimen Suborbitalanbieter die arbeiten...

Ja, die letzte Frage ist wirklich interessant.....
Oder gibts jetzt auch schon den "Halloween-Scherz" ähnlich 1. April ?

According to the Albuquerque Journal, since last spring, the company has been sending batches of low-grade wafers for conversion to high-grade on contract flights in Texas.

oder

ACME has been sending wafers into orbit since last spring using an unnamed company in Texas.

Tja, und wer startet nun aus Texas?
Armadillo Aerospace? Betrieb eingestellt.
Exos Aerospace? Zu neu.
Blue Origin? Wohl kaum.....andererseits hört man von denen ja sonst nix. Würde auch gut zur Geheimniskrämerei in dieser Sache passen! Potzblitz, die werden doch nicht....

Sonst fällt mir zu Texas niemand ein. Masten, UP Aerospace, Starchaser, Scorpius, Zero Gravity, etc. starten woanders! Was denkt ihr?
So ein Annealing-Ofen wiegt schon eine Kleinigkeit und Energie braucht das ganze auch (ca. 1000°C). Mit ner Garagenbastelrakete wird das sicherlich nicht gehen.

In diesem Zusammenhang übrigens ein sehr schönes Dokument zur suborbitalen US-Gemeinschaft gefunden (steht auch etwas zu den SS2-Flügen drin):

https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/111460.pdf

Wieso nicht XCOR? Die wollen ihren Lynx vom Midland Airport in Texas starten.
http://www.xcor.com/press/2014/14-09-17_midland_airport_receives_spaceport_license.html

Nur lässt der Lynx-Testflug immer noch auf sich warten und ACME testet ihren Prozess seit Frühling 2014.

Ich hatte an Parabelflüge, das wäre am billigsten, mit Abstand. Aber wie lange braucht die Kristallstruktur? Ich dachte, es müßte schon irgendetwas sein, das ziemliche Höhe erreicht und etwas Zeit bietet, so mindestens die 15 Minuten von Alan Shepard. Aber vielleicht irre ich mich.

Der Text spricht von "Orbit". Wenn man dem glaubt, müsste das Ziel die ISS sein. Vielleicht haben sie Proben mit Cygnus, oder besser Dragon, an Bord bringen lassen, dort gezüchtet, und dort oder am Boden das Ergebnis untersucht. "Aus Texas" könnte dann ein Anbieter für solche Transporte sein, der Kapazitäten auf den eigentlichen Transportern und bei der NASA vermarktet.

Der Text spricht von "Orbit".

Ich habe von Orbit nichts gefunden.

Since last spring, the company has been sending batches of low-grade wafers for conversion to high-grade on contract flights in Texas, although details of the suborbital launches remain confidential.

“We signed a three-year agreement with a flight partner,” Glover said. “We’ve flown monthly since April.

Suborbital Flüge und monatlich seit April. Das können nur Höhenforschungs-Raketen oder so etwas sein. Vielleicht in Neu-Mexiko und in Zusammenarbeit mit der Airforce-Basis beim Spaceport America. Die machen doch sowas sicher auch.

Aber "contract-flights in Texas"? Das klingt schon so, als ob von dort gestartet worden wäre.
Das muss auch wie Führerschein schon sagt einige Minuten Schwerelosigkeit sein, denn ich muss ja auch in Schwerelosigkeit aus dem Temperaturfenster wieder rauskommen, d.h. abkühlen ohne dass sich gravitationsbedingt erneute Gitterschädigungen einschleichen können.

Im Hintergrund auf der Abbildung aus dem Link meines ersten Posts sieht man auch gleich einen Laboraufbau eines Ausheizofens für 4"-Wafer (im wesentlichen ein Quarzglas oder Keramikrohr mit Heizwicklungen). Habe selbst mal mit so einem gearbeitet.

Zitat

ACME has been sending wafers into orbit since last spring using an unnamed company in Texas.

Ich hatte mich darauf bezogen.

Sorry, diesen Satz habe ich aus folgender Meldung:
https://www.semiwiki.com/forum/content/3918-making-wafers-space.html

Aber auch dort schreibt man ansonsten von "suborbital". Da habe ich ja wirklich genau den richtigen Satz erwischt....
Was macht denn das New Shepard-Vehikel seit seinem Absturz 2011 bzw. dem erfolgreichen Padabort-Test Ende 2012?
....ok, ich kann selbst nicht wirklich dran glauben.

Die SiC-Wafer von A2M (ACME Advanced Materials) werden laut Twittermeldung aktuell an zwei unterschiedlichen Fronten vermessen: Stanford University und University of New Mexico. An beiden Institutionen möchte man Bauteile auf dem Wafersubstrat herstellen (z.B. Schottky-Dioden).
Außerdem neu: Im Gegensatz zu den auf dem Markt verfügbaren Prime-Grade oder A-Grade-Wafer, nennt A2M seine neuen Wafer nun S-Grade-Wafer (für Space)...

Gegenwärtig gibt es zwar noch keine Firmenseite aber auf Twitter ist man wie gesagt bereits aktiv (Quelle der Grafiken):
Ich finde den Unternehmensspruch von A2M sehr kurzweilig: "Sermo minor, operor magis"....etwas freier übersetzt: "Weniger reden, mehr handeln", oder wie man bei mir zuhause sagen würde: "Net schwätze, mache".

Es wurden auch bereits erste vergleichende Messergebnisse veröffentlicht:
Einmal wurde die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Wafers vor dem Flug (blau) und nach dem Flug (rot) dargestellt und einmal die Verlustleistung über den (Durchlass-?)strom.





Bei den Ergebnissen müssten die potentiellen Kunden schon richtig unruhig werden. So richtig lukrativ wird das ganze aber erst auf doppelt so großen 8"-Substraten (laut A2M sollten diese Substratgrößen schnell verfügbar sein). Der Flächengewinn wäre das Vierfache und würde erst richtige Stückzahlen ermöglichen.

Das ist ja wirklich erstaunlich.  Klar, weniger Schwellspannung gibt bei gleichem Strom weniger Verlustleistung und damit auch weniger Kühlnotwendigkeit. Bzw. für mittelgroße Anwendungen kleinere Kühlkörper und weniger Platzbedarf.
(Was mich ein bissel wundert, sind die 5 Volt. Ist aber vlt ein Normierungswert)

Für Großanwender von Schottkybauteilen wäre aber genauso wichtig, die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Da siehts bei Schottky z.Z. noch nicht so gut aus. Mal sehn, ob da auch noch was kommt....

Interessant wäre auch, welcher "Mechanismus" bei der Minigravitation greift, um das Gezeigte zu erreichen.

Was mich ein bissel wundert, sind die 5 Volt. Ist aber vlt ein Normierungswert

Das hat mich ebenfalls schon gewundert, aber zum einen wird nirgendwo angegeben, was sie da denn nun im Detail gemessen haben, zum anderen kenne ich mich bei SiC als Substratmaterial so wirklich gar nicht aus.

Interessant wäre auch, welcher "Mechanismus" bei der Minigravitation greift, um das Gezeigte zu erreichen.

Offensichtlich sind kristallografische Defekte egal welcher Art (http://de.wikipedia.org/wiki/Gitterfehler) eine direkte Folge der Gravitation: http://en.wikipedia.org/wiki/Perfect_crystal
Dass man das aber so gut (electrically defect free) hinzubekommen scheint, haut mich aber selbst immer noch um.

Genau das ist es. Denn im Umkehrschluß müßten ja die negativen Effekte bei Gravitation immer gleich gut verteilt und damit direkt berechenbar sein...
Na man wird sehn, ich trau der Sache noch nicht so recht....

Denn im Umkehrschluß müßten ja die negativen Effekte bei Gravitation immer gleich gut verteilt und damit direkt berechenbar sein...

Man kann aber wohl durch die Prozessführung (Temperatur, Temperaturhomogenität und Abkühlungsrampe) auf der Erde in begrenztem Umfang noch darauf Einfluss nehmen wie viele Defekte letztlich vorhanden sein werden......eben bis zu einem (wirtschaftlichen) Maximalwert für Prime-Wafer, der in Gravitationsumgebung dann wie du schon sagst statistisch gleich sein sollte.

Es KLINGT alles recht schön, aber ich denke auch, dass man A2M erstmal den operativen Betrieb aufnehmen lassen sollte um zu sehen, ob da wirklich so viele Kunden anbeißen.
In einem anderen Artikel zu A2M steht etwas über den Markt für Halbleiter mit hohen Bandlücken: https://www.semiwiki.com/forum/content/3918-making-wafers-space.html
Dieser soll wohl von 150 Millionen US$ im Jahr 2013 bereits auf 500 Millionen US$ im Jahr 2017 ansteigen. Für das Jahr 2022 rechnet man dann bereits mit 2,8 Milliarden US$ (davon entfallen allein 1,8 Milliarden für SiC). Wenn es dann einen Monopollieferanten für die zugehörigen Substrate gibt, welche alle anderen qualitativ bei weitem übertreffen, klingt das schon irgendwie nach Millionengeschäft. A2M versucht daher ja auch kaum Informationen zum Vorgang herauszugeben, nicht zuletzt um potentielle Konkurrenten auf Abstand zu halten oder zumindest ausreichend Vorsprung zu bekommen.

 

Wollte mal gucken was sich seither an dieser Front getan hat....und siehe da die Webseite des Unternehmens ist online: http://www.a2-m.com/
Schmökert man dort etwas rum, stellt sich leider irgendwann heraus, dass die bisher erwähnten Suborbitalflüge in Wahrheit nur Parabelflüge gewesen sind. 


Davon wurden im Jahr 2015 scheinbar 29 Flüge mit einer speziell angepassten Cessna zusammen mit dem Partner Sierra Industries durchgeführt. Später peilt man irgendwann wohl auch Suborbitalflüge auf Raketenbasis an. Es tut der Qualität der "Space Grade-Wafer", die Ende des Jahres auf den Markt gebracht werden sollen, scheinbar aber keinen Abbruch, dass die Mikrogravitation nur mittels Parabelflüge erzeugt wurde.

Würde den Threadtitel gerne in ACME Advanced Materials/A2M umbenennen lassen, da der Titel Halbleiterfertigung und Raumfahrt hier dann ja (noch) nicht ganz zutreffend ist.
Vielleicht kann ein Mod den Thread dann auch gleich in den Unternehmensbereich verfrachten, da sich die bisherige Diskussion ja ohnehin nur um A2M gedreht hat.

Tja, nachdem ein anderer Fabrikationsprozess (Made in Space), der thematisch mit Kristallen zu tun hat, u.U. demnächst durchaus für einen Geldrückfluss aus dem All sorgen könnte, wollte ich aus diesem aktuellen Anlass mal hier gucken, was sich an dieser Front zwischenzeitlich so ergeben hat.

Leider nix....
Zwar wurde die Unternehmensseite erst im Oktober 2017 zuletzt geändert, aber neue Nachrichten sucht man vergebens, was meist eher ein schlechtes Zeichen ist.

Beide Vorhaben/Prozesse, sowohl von ACME Advanced Materials, als auch von Made in Space werden jedoch in einer aktuellen Workshop-Präsentation (Mai 2017) der NASA zur Fertigung im All immerhin explizit erwähnt (recht interessant zu lesen und auch seltsam, da ACME Advanced Materials ja gar nicht im All, sondern nur im Parabelflug fertigt):
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/v6_manufacturing_in_space_workshop_may_2017_copy.pdf

Lustig: in dem einen Fall (ACME) möchte man einen möglichst perfekten Kristall, im anderen Fall gilt es Kristallite überhaupt zu vermeiden (Made in Space)