Apple được đồn đại là sẽ đưa tấm nền OLED lên iPad Pro vào năm 2024, được sản xuất bằng kỹ thuật gọi mới gọi là "dry etching", để đảm bảo màn hình mỏng nhất có thể. Tuy nhiên, điều này cũng có thể sẽ làm cho những chiếc iPad này đắt hơn và dưới đây là lý do.

Nếu các tin đồn xuất hiện thời gian qua về dòng iPad OLED là chính xác, Samsung sẽ là nhà sản xuất chịu trách nhiệm sản xuất màn hình. Công ty đã cung cấp tấm nền OLED cho iPhone 12 và iPhone 13.

Được biết, công nghệ "dry etching" cũng không phải quá mới. Văn phòng Sáng chế Hoa Kỳ đã cấp bằng sáng chế cho Samsung vào năm 2004 cho một thiết bị "dry etching". Bằng sáng chế mô tả một buồng chân không nơi diễn ra quá trình, một "baffle plate" giữ chất nền và một bộ phận khác được gọi là "tấm vách ngăn" bao quanh baffle plate và xả các sản phẩm được sử dụng. Hiện vẫn chưa rõ Samsung có còn sử dụng bộ máy cụ thể này hay không, nhưng các buồng chân không là cần thiết trong quá trình "dry etching" do plasma.

Các loại "etching"

Samsung mô tả phương pháp "wet etching" là rẻ, nhanh và đơn giản. Trong khi công nghệ "dry etching" chính xác hơn và ít bị nhiễm bẩn hơn nhưng đắt tiền và phức tạp. Do đó, nếu công ty Hàn Quốc sử dụng phương pháp này để sản xuất màn hình OLED, nó có thể làm tăng giá của iPad.

Đây là một quá trình loại bỏ vật liệu không mong muốn khỏi tấm wafer, còn được gọi "chất nền". Wafers được làm bằng vật liệu bán dẫn như silicon tinh thể và được sử dụng trong việc chế tạo mạch tích hợp và pin mặt trời.

"Dry etching" sử dụng hóa chất dạng khí hoặc plasmas để loại bỏ vật liệu khỏi tấm wafer, trong khi phương pháp "wet etching" sử dụng hóa chất lỏng, chẳng hạn như dung môi và axit. Cả hai phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng.

Khắc ướt

Một tấm wafer được ngâm trong một số hóa chất nhất định trong quá trình "wet etching", tùy thuộc vào chất liệu của nó. Ví dụ, axit flohydric thường được sử dụng với các tấm silicon.

Giống như bất kỳ quy trình sản xuất nào, "wet etching" sẽ có những dòng chất thải. Axit flohydric và các vật liệu hòa tan trong quá trình sản xuất phải được xử lý thích hợp để ngăn ngừa ô nhiễm nước. Ngoài ra, dung môi có thể loại bỏ nhiều vật liệu khỏi tấm wafer hơn mức lý tưởng.

Trong biểu đồ của Samsung, "Etching beneath PR" được tìm thấy trong quá trình "wet etching" đề cập đến chất cản quang, một vật liệu nhạy cảm với ánh sáng sẽ thay đổi đặc tính của nó trong quá trình in thạch bản. Kết quả là các mạch phức tạp trên bóng bán dẫn màng mỏng (TFT) mà chính màn hình được áp dụng.

Samsung và các nhà sản xuất khác hiện đang sử dụng phương pháp "wet etching" để tạo ra các tấm nền OLED mà Apple đang sử dụng cho iPhone.

Dry etching

Một giải pháp khác có thể được sử dụng để sản xuất màn hình OLED là "dry etching". Nó chính xác hơn và có thể loại bỏ vật liệu nền ở các hình dạng khác với "wet etching".

"Dry etching" thường được sử dụng trong các quy trình sản xuất quy mô rất lớn (VLSI) cho các mạch tích hợp. Có một số phương pháp trong quá trình "dry etching", chẳng hạn như khắc xuyên tâm đẳng hướng, phương pháp ăn mòn ion phản ứng, phương pháp khắc phụt và phay ion.

Tuy nhiên, tất cả các phương pháp của quá trình "dry etching" đều sử dụng plasma, và đó là lý do tại sao quá trình này thường được gọi là khắc plasma. Phay ion và ăn mòn phun trào sử dụng một chùm ion để đẩy hoặc hóa hơi vật liệu về mặt vật lý.

Bài báo của Samsung mô tả quá trình khắc plasma, nơi khí được bơm vào buồng chân không chứa các tấm wafer và được cung cấp năng lượng để trở thành plasma. Sau đó, các ion thu được động năng cao được chiếu vào tấm wafer để loại bỏ vật liệu bán dẫn.

Trong cả hai kiểu, chất cản quang đóng vai trò như một màng bảo vệ cho mẫu mạch trong quá trình ăn mòn. Sau khi khắc, chỉ các lớp phủ PR được sử dụng làm mạch điện được để lại trên nền thủy tinh. Tất cả các vật liệu khác đều bị loại bỏ.

Chế tạo

Mặc dù công nghệ "dry etching" không hoàn toàn mới, nhưng hiện nay nó không được sử dụng rộng rãi như "wet etching".

Vào năm 2021, Gerald Yin, Chủ tịch công ty thiết bị bán dẫn Trung Quốc AMEC, cho biết thiết bị khắc plasma của công ty đang được sử dụng trong sản xuất chip 5nm của khách hàng.

AMEC không tiết lộ về khách hàng nhưng vào thời điểm đó, những công ty duy nhất có khả năng sản xuất hàng loạt 5nm là TSMC và Samsung. Đây cũng là hai công ty từng là nhà sản xuất cho Apple. Vào tháng 6/2022, TSMC đã đăng một danh sách việc làm cho "Giám đốc kỹ thuật quy trình khắc khô" tại fab 5nm ở Arizona.

Bằng sáng chế của Samsung cho biết, thiết bị khắc khô sử dụng plasma phù hợp để chế tạo các mạch có chiều rộng 0.15 micromet trở xuống. Công ty kết luận rằng "dry etching" là phương pháp ưa thích cho màn hình có độ phân giải cao.

Chuỗi cung ứng của Apple có thể sẽ tiếp tục sử dụng quy trình "wet etching" cho iPhone và Apple Watch. Đó là một giải pháp rẻ hơn tạo ra màn hình hiển thị vẫn nhẹ hơn tấm nền LED với chất lượng cao hơn, với mức giá tương đối thấp.

"Dry etching" là những sản phẩm tốt hơn với màn hình OLED lớn. Quy trình này tốn nhiều chi phí hơn nhưng độ chính xác của nó có lợi cho những màn hình lớn này, nơi trọng lượng là một yếu tố.