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4065f8412d
@ -2154,6 +2154,14 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferAnalogique -> Antimoine - Coefficient: 0.6
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Batterie -> WaferAnalogique [];
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Audio -> WaferAnalogique [];
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Connecteurs -> WaferAnalogique [];
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Camera -> WaferAnalogique [];
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Connectivite -> WaferAnalogique [];
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Capteurs -> WaferAnalogique [];
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DisqueDur -> WaferAnalogique [];
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### Faisabilité technique: 0.6
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Autres dopants du groupe V comme l'arsenic ou le phosphore, modifications des procédés de dopage pour utiliser d'autres éléments.
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@ -2179,6 +2187,14 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferAnalogique -> Gallium - Coefficient: 0.47
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Batterie -> WaferAnalogique [];
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Audio -> WaferAnalogique [];
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Connecteurs -> WaferAnalogique [];
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Camera -> WaferAnalogique [];
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Connectivite -> WaferAnalogique [];
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Capteurs -> WaferAnalogique [];
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DisqueDur -> WaferAnalogique [];
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### Faisabilité technique: 0.5
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Arséniure de silicium (SiAs), phosphure d'indium (InP).
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@ -2206,6 +2222,14 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferAnalogique -> Germanium - Coefficient: 0.64
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Batterie -> WaferAnalogique [];
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Audio -> WaferAnalogique [];
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Connecteurs -> WaferAnalogique [];
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Camera -> WaferAnalogique [];
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Connectivite -> WaferAnalogique [];
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Capteurs -> WaferAnalogique [];
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DisqueDur -> WaferAnalogique [];
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### Faisabilité technique: 0.7
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Silicium-germanium (SiGe) avec teneur réduite en germanium, silicium dopé fortement pour certaines applications analogiques, matériaux III-V pour des applications spécifiques.
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@ -2231,6 +2255,14 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferAnalogique -> Phosphore - Coefficient: 0.5
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Batterie -> WaferAnalogique [];
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Audio -> WaferAnalogique [];
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Connecteurs -> WaferAnalogique [];
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Camera -> WaferAnalogique [];
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Connectivite -> WaferAnalogique [];
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Capteurs -> WaferAnalogique [];
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DisqueDur -> WaferAnalogique [];
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### Faisabilité technique: 0.5
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Autres dopants du groupe V comme l'arsenic ou l'antimoine, modifications des procédés de dopage pour optimiser l'utilisation du phosphore.
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@ -2256,6 +2288,14 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferAnalogique -> Silicium - Coefficient: 0.9
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Batterie -> WaferAnalogique [];
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Audio -> WaferAnalogique [];
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Connecteurs -> WaferAnalogique [];
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Camera -> WaferAnalogique [];
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Connectivite -> WaferAnalogique [];
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Capteurs -> WaferAnalogique [];
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DisqueDur -> WaferAnalogique [];
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### Faisabilité technique: 0.9
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Germanium pour certaines applications spécifiques, matériaux III-V comme l'arséniure de gallium (GaAs) pour les applications haute fréquence.
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@ -2281,6 +2321,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferLogique -> Antimoine - Coefficient: 0.6
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CarteMere -> WaferLogique [];
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ProcesseurASIC -> WaferLogique [];
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ProcesseurARM -> WaferLogique [];
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ProcesseurX86 -> WaferLogique [];
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### Faisabilité technique: 0.6
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Autres dopants du groupe V comme l'arsenic ou le phosphore, ajustements des procédés de dopage pour optimiser les caractéristiques électriques.
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@ -2306,6 +2351,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferLogique -> Germanium - Coefficient: 0.64
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CarteMere -> WaferLogique [];
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ProcesseurASIC -> WaferLogique [];
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ProcesseurARM -> WaferLogique [];
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ProcesseurX86 -> WaferLogique [];
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### Faisabilité technique: 0.7
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Silicium pur avec optimisations de procédés, silicium contraint pour améliorer la mobilité des porteurs, silicium sur isolant (SOI).
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@ -2331,6 +2381,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferLogique -> Hafnium - Coefficient: 0.81
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CarteMere -> WaferLogique [];
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ProcesseurASIC -> WaferLogique [];
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ProcesseurARM -> WaferLogique [];
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ProcesseurX86 -> WaferLogique [];
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### Faisabilité technique: 0.9
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Diélectriques à base de zirconium, oxydes d'aluminium (Al2O3), silice (SiO2) avec épaisseur accrue.
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@ -2356,6 +2411,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferLogique -> Phosphore - Coefficient: 0.5
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CarteMere -> WaferLogique [];
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ProcesseurASIC -> WaferLogique [];
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ProcesseurARM -> WaferLogique [];
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ProcesseurX86 -> WaferLogique [];
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### Faisabilité technique: 0.5
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Autres dopants du groupe V comme l'arsenic ou l'antimoine, ajustements des procédés de dopage pour optimiser l'utilisation du phosphore.
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@ -2381,6 +2441,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferLogique -> Silicium - Coefficient: 0.9
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CarteMere -> WaferLogique [];
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ProcesseurASIC -> WaferLogique [];
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ProcesseurARM -> WaferLogique [];
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ProcesseurX86 -> WaferLogique [];
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### Faisabilité technique: 0.9
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Matériaux III-V comme l'arséniure de gallium (GaAs) ou le phosphure d'indium (InP) pour certaines applications spécifiques, germanium pour les applications nécessitant une haute mobilité des porteurs.
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@ -2406,6 +2471,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferMemoire -> Hafnium - Coefficient: 0.8
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MemoireRAM -> WaferMemoire [];
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StockageEMMC -> WaferMemoire [];
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SSDM2 -> WaferMemoire [];
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SSD25 -> WaferMemoire [];
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### Faisabilité technique: 0.8
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Diélectriques à base de zirconium, oxydes d'aluminium (Al2O3), silice (SiO2) avec épaisseur accrue, oxydes de terres rares pour certaines applications.
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@ -2431,6 +2501,11 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferMemoire -> Silicium - Coefficient: 0.9
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MemoireRAM -> WaferMemoire [];
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StockageEMMC -> WaferMemoire [];
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SSDM2 -> WaferMemoire [];
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SSD25 -> WaferMemoire [];
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### Faisabilité technique: 0.9
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||||
- **Alternative existante**:
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||||
- **Lesquelles**: Matériaux III-V pour certaines applications spécifiques, germanium pour améliorer certaines performances, substrats alternatifs comme le verre ou les polymères pour des applications de niche.
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@ -2456,6 +2531,12 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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## WaferOptoelectronique -> Gallium - Coefficient: 0.41
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Camera -> WaferOptoelectronique [];
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EcranOLED -> WaferOptoelectronique [];
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EcranMiniLED -> WaferOptoelectronique [];
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EcranLCD -> WaferOptoelectronique [];
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EcranSpecifique -> WaferOptoelectronique [];
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### Faisabilité technique: 0.5
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- **Alternative existante**:
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- **Lesquelles**: Phosphure d'indium (InP) pour lasers, silicium cristallin pour photovoltaïque.
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@ -2483,6 +2564,124 @@ La déclinaison de cette méthode par relation donnée ci-dessous se base sur de
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# Criticité spécifique
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## Semiconducteur → Creuset Quartz – Coefficient : **0.74**
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> **Contexte :** le creuset en quartz (silice fondue ≥ 5 N) est aujourd’hui indispensable pour tirer des lingots CZ de 300 mm destinés aux processeurs. Sa très faible contamination métallique (< 10 ppb) et son « auto-dopage » contrôlé en oxygène (< 30 ppm) n’ont pas d’équivalent industriel. Les essais de substitution visent surtout à réduire l’oxygène pour la micro-électronique de puissance ; ils ne sont pas encore qualifiés pour la logique haut volume.
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### Faisabilité technique : **0.8**
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| Option | Niveau de maturité | Limites identifiées |
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| :-- | :-- | :-- |
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| **Creuset graphite revêtu SiC** | TRL ≈ 6 (pilote 200 mm) | Diffusion du carbone (> 10¹⁶ cm⁻³) et épaisseur du revêtement instable après 2–3 cycles ([Material evaluation for engineering a novel crucible setup for the ...](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022024822000707?utm_source=chatgpt.com)) |
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||||
| **Creuset tout Si₃N₄ / SiC dense** | TRL 4-5 (proto ≤ 200 mm) | Taux de casse élevé ; contrainte thermique > 200 MPa ; coûts frittage élevés ([Si 3 N 4 /fused quartz composite crucible with enhanced thermal ...](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022024814007155?utm_source=chatgpt.com)) |
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| **Float-Zone / Cold-Crucible** (sans creuset) | Diamètre max 150 mm | Pas de solution 300 mm ; cadence trop faible HVM ([Float Zone - an overview | ScienceDirect Topics](https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/float-zone?utm_source=chatgpt.com), [cold crucible induction melting | Total Materia](https://www.totalmateria.com/en-us/articles/cold-crucible-induction-melting/?utm_source=chatgpt.com)) |
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**Score : 0.8** (aucun substitut équivalent qualifié 300 mm)
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### Délai d’implémentation : **0.7**
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- **Qualification 300 mm** des creusets SiC/Si₃N₄ : besoins > 8 ans (scaling pilote → HVM, re-design des « hot-zones » des tireuses, modèle oxygène à recalibrer).
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- **Float-Zone large diamètre** : horizon technologique > 10 ans, dépend des avancées en chauffage RF haute puissance et contrôle thermique.
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**Score : 0.7** (fenêtre 5–10 ans)
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### Impact économique : **0.7**
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| Poste | Écart vs. quartz |
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|-------|-----------------|
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| **CAPEX équipement** | +30-50 % (chambres, isolation, jeep, simulation procédé) |
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| **OPEX matériau** | SiC/Si₃N₄ 2–3 × plus cher, mais ré-utilisable partiellement (4–7 lingots) |
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| **Rendement initial** | –3 à –5 % de premier-pass yield (défauts carbone/azote) |
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**Score : 0.7** (sur-coûts significatifs)
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### Synthèse
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| Paramètre | Résultat |
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|-----------|----------|
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| **Capacité de substitution** | **Faible** – aucun matériau offre aujourd’hui pureté et compatibilité équivalentes au quartz pour 300 mm |
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| **Horizon réaliste** | > 8 ans avant production de masse avec un autre creuset |
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| **Enjeux clés** | Contamination C/N, gestion oxygène, intégration équipement, coût CAPEX |
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| **Décision** | Maintenir l’approvisionnement en quartz ultra-pur est **critique** pour la filière processeur x86. |
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### Sources
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1. K. Wünsch *et al.* “Material evaluation for engineering a novel crucible setup for the Czochralski process,” *J. Crystal Growth* (2022) ([Material evaluation for engineering a novel crucible setup for the ...](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022024822000707?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
2. Y. Zhao *et al.* “Si₃N₄/fused quartz composite crucible with enhanced thermal conductivity,” *J. Crystal Growth* (2015) ([Si 3 N 4 /fused quartz composite crucible with enhanced thermal ...](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022024814007155?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
3. P. Rudolph *et al.* “Crucibles & Coatings for Silicon Melting,” *Prog. Crystal Growth* (2024) ([Crucibles and coatings for silicon melting and crystallization](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642524000495?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
4. M. Hauschild *et al.* “Long-term stability of novel crucible systems for CZ silicon,” *Crystals* **13**, 14 (2023) ([Long-Term Stability of Novel Crucible Systems for the Growth ... - MDPI](https://www.mdpi.com/2073-4352/13/1/14?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
5. R. Mühle “Float Zone crystal growth: limitations and prospects,” *ScienceDirect Topics* ([Float Zone - an overview | ScienceDirect Topics](https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/float-zone?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
6. Total Materia, “Cold-crucible induction melting,” tech-note (2023) ([cold crucible induction melting | Total Materia](https://www.totalmateria.com/en-us/articles/cold-crucible-induction-melting/?utm_source=chatgpt.com))
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||||
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## Métallurgie & semi-conducteurs haute T°C → **Creuset graphite** – Coefficient : **0,44**
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> **Contexte :** les creusets en graphite isostatique ou extrudé (pur ≥ 4 N) sont les récipients de référence pour :
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||||
> • la fusion et le moulage des métaux de connexion (Cu, Ag, Au) ;
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||||
> • la croissance de cristaux III-V/SiC à > 2 400 °C par transport vapeur (PVT) ou Kyropoulos ;
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||||
> • la fonte d’alliages d’aluminium et de magnesium pour boîtiers électroniques.
|
||||
>
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||||
> Ils offrent une **résistance au choc thermique incomparable** et un faible coût, mais présentent deux faiblesses :
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||||
> 1. **Contamination carbone** des bains ou cristaux (jusqu’à 10¹⁶ cm⁻³)([Brevet Google](https://patents.google.com/patent/US20110192837A1/en?utm_source=chatgpt.com))([eastcarb.com](https://www.eastcarb.com/silicon-carbide-vs-graphite-crucible/));
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||||
> 2. **Oxydation** à l’air au-delà de ≈ 550 °C, limitant la durée de vie.
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||||
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||||
### Faisabilité technique : **0,5**
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| Alternative | Maturité (TRL) | Limites majeures |
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| :-- | :-- | :-- |
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||||
| **Creuset silicium-carbure (SiC, RBSiC)** | Commercial jusqu’à 1600 °C pour métaux précieux, pilotes 200 mm pour Si/GaN([lmine.com](https://www.lmine.com/product-category/assay-supplies/crucibles/silicon-carbide-sic-crucibles/?utm_source=chatgpt.com))([rdoinduction.com](https://rdoinduction.com/graphite-melting-crucibles.html)) | Fragilité (module de rupture moitié du graphite), diamètre limité à 200 mm, coût > 1,7 ×([rdoinduction.com](https://rdoinduction.com/graphite-melting-crucibles.html)) |
|
||||
| **Creuset alumine / zircone** | Large volume pour fonderie, labo([Goodfellow - Innovation Delivered](https://www.goodfellow.com/usa/form/crucibles?srsltid=AfmBOopLp1eRiFfKZzl9_BOi4glOl7NA-Xc1ItAjcyoNKGYBFxL8XF69&utm_source=chatgpt.com))([Amazon](https://www.amazon.com/Zirconia-Conical-Crucible-100ml-Each/dp/B009ZI5WQK?utm_source=chatgpt.com)) | Choc thermique médiocre ; mouillage avec Cu/Al ; masse volumique > 2 × graphite |
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||||
| **Creuset BN ou BN-revêtu W/Mo** | Niche optoélectronique | Prix très élevé, format ≤ 150 mm |
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||||
| **Solution “cold-crucible” (induction dans cuve Cu refroidie)** | POC pour Si et alliages exigus | Rendement faible, limite 50 kg ; forte CAPEX |
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||||
**Score :** 0,5 (substituts disponibles **mais** compromis performance/coût)
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### Délai d’implémentation : **0,3**
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||||
* **Métallurgie Cu/Ag/Al :** passage à SiC ou alumine possible en **6-18 mois** (adaptation fours + profils de chauffe).
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||||
* **Cristaux SiC/GaN 150-200 mm :** lignes pilotes déjà actives ; montée en cadence **≤ 3 ans** si investissements décidés.
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||||
* **Grand diamètre (> 200 mm)** : R&D encore nécessaire (revêtements anti-carbone, mécanique SiC) ⇒ horizon **3-5 ans**.
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||||
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**Score :** 0,3 (fenêtre 1-3 ans)
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||||
### Impact économique : **0,5**
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* **Prix unitaire** : SiC = **130 $** vs graphite **74 $** pour un creuset Ø 90 mm([rdoinduction.com](https://rdoinduction.com/graphite-melting-crucibles.html)) → + 75 %.
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||||
* **Cycle de vie** : SiC dure 2-3 × plus longtemps, atténuant le surcoût aux OPEX.
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||||
* **Investissements** : fours à zone chaude graphite → SiC nécessitent nouveaux porte-creusets et profils thermiques (CAPEX +10-20 %).
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**Score :** 0,5 (sur-coût modéré 1,5-2 ×)
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### Synthèse
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| Paramètre | Résultat |
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| :-- | :-- |
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| **Capacité de substitution** | **Moyenne** – des solutions SiC/alumine prêtes pour la métallurgie, encore limitées pour les très grands cristaux |
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||||
| **Horizon réaliste** | 1-3 ans pour les fonderies Cu/Ag/Al ; ≥ 3 ans pour le cristal III-V > 200 mm |
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||||
| **Enjeux clés** | Fragilité mécanique du SiC, maîtrise du gradient thermique, coûts > graphite, gestion contamination C/N |
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||||
| **Décision** | Sécuriser la chaîne SiC et accélérer la R&D grands formats afin de réduire la dépendance au graphite et la contamination carbone. |
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### Sources
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||||
1. RDO Induction – « SiC crucibles durables, ne s’oxydent pas comme le graphite ; prix catalogue »([rdoinduction.com](https://rdoinduction.com/graphite-melting-crucibles.html))
|
||||
2. East Carbon – « Graphite plus poreux, contamination carbone ; porosité 15-20 % »([eastcarb.com](https://www.eastcarb.com/silicon-carbide-vs-graphite-crucible/))
|
||||
3. Brevet US 20110192837 A1 – « Réaction Si fondu/graphite → contamination carbone ; SiC coating »([Brevet Google](https://patents.google.com/patent/US20110192837A1/en?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
4. Raabe et al., *J. Crystal Growth* – « Réduction contamination C par revêtements SiC sur creuset »([ScienceDirect](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022024816308703?utm_source=chatgpt.com))
|
||||
5. SGL Carbon – « Graphite indispensable zones chaudes croissance SiC, Sapphire, Si »([sglcarbon.com](https://www.sglcarbon.com/en/markets-solutions/applications/semiconductor-crystal-growth/))
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# Criticité par minerai
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