Mikroçiplerden güneş panellerine, sensörlerden güç elektroniğine kadar modern teknolojinin arkasındaki gizli kahraman "Silikon Wafer"lardır. Ancak bir yarı iletken projesine başlarken karşılaşacağınız ilk ve en önemli soru şudur: Hangi boyutta wafer kullanmalıyım ve maliyetler neye göre değişir?
Piyasadaki dalgalanmalar ve hammadde tedariği, wafer fiyatlarını doğrudan etkilese de, temel seçim kriterleri (Çap, Saflık, Oryantasyon) sabit kalır. Bu rehberde, endüstride en sık kullanılan 4 inç (100mm), 6 inç (150mm) ve 8 inç (200mm) silikon waferları teknik ve ticari açıdan masaya yatırıyoruz.
Wafer boyutu (çapı), tek bir diskten kaç adet çip (die) üretebileceğinizi belirler. Çap büyüdükçe, wafer'ın alanı karesel olarak artar ve kenarlardaki fire oranı azalır. Bu durum, birim çip maliyetini düşürür. Ancak üretim hattınızın makineleri belirli bir çapa göre tasarlandığından, boyut seçimi genellikle mevcut ekipman altyapısına bağlıdır.
Endüstriyel seri üretimde yerini daha büyük boyutlara bırakmış olsa da, 4 inç waferlar hala belirli niş alanlarda popülerdir.
Kullanım Alanları: Üniversite araştırmaları, laboratuvar testleri, MEMS (Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler) üretimi ve düşük hacimli özel diyotlar.
Fiyat Avantajı: Birim wafer fiyatı olarak en ucuz seçenektir. Küçük ölçekli denemeler ve kalibrasyon (dummy wafer) işlemleri için bütçe dostudur.
Durum: Eski teknoloji (Legacy) olarak kabul edilir ancak kolay bulunabilir.
6 inç waferlar, maliyet ve performans arasında mükemmel bir denge sunar. Özellikle çok yüksek işlemci gücü gerektirmeyen ama dayanıklılık isteyen bileşenler için idealdir.
Kullanım Alanları: Güç transistörleri (MOSFET), LED üretimi, ayrık (discrete) bileşenler ve bazı sensör grupları.
Pazar Durumu: Savunma sanayi ve otomotiv elektroniğinin alt bileşenlerinde hala çok yaygın bir standarttır. Fiyatları stabildir ve tedarik zinciri oturmuştur.
Dünya genelinde yaşanan "çip krizi" haberlerinde sıkça duyduğunuz boyut genellikle budur. 8 inç, modern teknolojinin "işçi sınıfı" waferıdır.
Kullanım Alanları: Analog çipler, güç yönetimi entegreleri (PMIC), görüntü sensörleri, IoT cihazları ve mikrokontrolcüler.
Talep ve Fiyat: Talep inanılmaz derecede yüksektir. Dünyadaki 200mm üretim hatları (Fab) tam kapasite çalışmaktadır. Bu nedenle 4 ve 6 inç'e göre birim fiyatı daha yüksektir ancak seri üretimde çip başına maliyeti çok daha düşüktür.
Bir silikon waferın fiyatını sormak, "Bir araba ne kadar?" diye sormaya benzer. Fiyat, özelliklere göre 20 Dolardan 500 Dolara kadar değişebilir. İşte fiyatı belirleyen teknik detaylar:
Prime Grade (Birinci Sınıf): Kusursuz kristal yapı, mükemmel düzlük ve temizlik. En pahalı sınıftır. Gerçek çip üretiminde kullanılır.
Test / Monitor Grade: Hafif kusurları olabilir. Genellikle makine kalibrasyonu veya test süreçlerinde kullanılır. Fiyatı Prime'a göre %30-50 daha uygundur.
Dummy (Mekanik) Grade: Sadece fiziksel testler içindir, elektriksel özellik aranmaz. En ucuz seçenektir.
Silikonun iletkenliğini belirlemek için içine Bor (P-tipi) veya Fosfor/Arsenik (N-tipi) eklenir.
Düşük Dirençli (Heavily Doped): Daha fazla katkı maddesi içerir, üretimi daha zordur, fiyatı artırabilir.
Yüksek Dirençli (Float Zone - FZ): Çok yüksek saflık gerektirir (örneğin dedektörler için). Standart Czochralski (CZ) yöntemine göre çok daha pahalıdır.
SSP (Single Side Polished): Sadece bir yüzü ayna parlaklığındadır. En yaygın ve ekonomik türdür.
DSP (Double Side Polished): Her iki yüzü de parlatılmıştır. Litografi işlemlerinde yüksek hassasiyet gerektiren MEMS uygulamaları için kullanılır. İşçilik maliyeti nedeniyle fiyatı yüksektir.
Kristal yapının dizilimidir. En yaygın olanlar <100> ve <111> oryantasyonlarıdır. Standart dışı bir oryantasyon veya kesim açısı (off-axis) istendiğinde özel üretime girer ve fiyat artar.
Standart kalınlıklar (örneğin 4 inç için 525 mikron, 6 inç için 675 mikron) her zaman daha ekonomiktir. Ultra ince veya ultra kalın wafer talepleri, ekstra taşlama (grinding) işlemi gerektirdiği için maliyeti yükseltir.
Eğer bir üniversite projesi yürütüyorsanız veya makine kalibrasyonu yapacaksanız, 4 inç Test Grade veya Dummy Wafer en maliyet etkin çözümdür. Ancak ticari bir ürün geliştiriyor, güç elektroniği veya sensör üretiyorsanız, endüstri standardı olan 6 inç veya 8 inç Prime Grade waferlara yönelmeniz, uzun vadede üretim maliyetlerinizi optimize edecektir.
Unutmayın, silikon wafer bir emtidadır ve fiyatları global silikon hammadde fiyatlarına, enerji maliyetlerine ve lojistik durumuna göre haftalık olarak değişebilir. Güncel fiyat almak için tedarikçinizle projenizin teknik detaylarını (Ohm-cm değeri, kalınlık, yüzey tipi) net bir şekilde paylaşmanız gerekir.
