резюме_проекта

Коммерциализация CVD-технологии производства алмазных пленок
Резюме проекта

Цель проекта Организация производства пластин и изделий из поликристаллического и монокристаллического
CVD-алмаза для электронной компонентной базы, оптики и износостойких покрытий.
Продукция На начальном этапе:
проекта •Теплоотводящие пластины из поликристаллического алмаза;
•Алмазные оптические окна, в том числе на диапазон СВЧ и ВЧ частот;
•Режущие вставки из алмазного композита;
•Услуги по лазерной обработке алмазных изделий;
В дальнейшем:
•монокристальные монохроматоры и детекторы рентгеновского излучения (в том числе дозиметров
медицинского назначения), монокристальные пластины для СВЧ транзисторов, солнечно-слепые УФ
детекторы, твердосплавные резцы с алмазным покрытием, микроэлектромеханические системы
(МЭМС) на основе тонких алмазных пленок, дифракционные оптические элементы из алмаза.

Участники •ИОФ РАН;
проекта •ООО «Оптосистемы».

Потребители Предприятия электронной промышленности (в частности, в России НПП «Исток», НПП
продукции «Пульсар», ООО «НПП ТЭЗ», ОАО «Октава»);
Производители оптического оборудования, лазеров (в России ФГУП «Астрофизика», НТО «ИРЭ-
Полюс» и др.);
Производители компонентов и инструментов с алмазным покрытием(аэрокосмический сектор,
машиностроение, медицинское оборудование).
Реализация Первый этап:
проекта •Производство отдельных электронных, оптических и механических элементов из CVD-алмаза.
Второй этап:
•Производство сложных продуктов на основе элементов из CVD-алмаза.
Усовершенствование технологии производства монокристаллического и
поликристаллического CVD-алмаза в течение всего проекта.

24.01.2013 КОНФИДЕНЦИАЛЬНО
2

Характеристика Инновационного проекта
Использование CVD-алмаза

Тип CVD-алмаза Сферы использования

CVD-алмаз Покрытие инструментов, деталей
механического (например, детали двигателя,
качества хирургические инструменты,
имплантаты, буры)

CVD-алмаз оптического Окна и зеркала (например, лазеров)
качества

CVD-алмаз Теплоотводящие пластины
термического/электро- (электроника, лазерные диоды)
технического качества

CVD-алмаз как Детекторы ионизирующего излучения (в
сенсорный элемент том числе медицинские детекторы)

4

Существующие методы получения CVD-алмаза

Метод Краткое описание Преимущества и недостатки
Метод горячей Активации газовой фазы с использование нагретой до Большим достоинством метода является простота и возможность
нити температуры ~ 20000C проволоки из тугоплавкого материала, масштабирования.
размещаемой около подложки, на которую наращивается Недостатком метода является принципиальная невозможность
алмазная плѐнка и которая поддерживается при температуре предотвратить вхождение примеси металла-активатора в плѐнку, что
700-10000C. Давление газовой фазы обычно составляет 20- важно при получении очень чистого алмаза, а также невозможность
60 Торр, а расстояние между проволокой-активатором и введения в газовую смесь добавок, активно взаимодействующих с
подложкой 4-10 мм. материалом активатора.

Активация газа в В простейшем случае процесс ведется на атмосфере, и нет Использование горелок в реакторах при пониженном давлении позволяет
пламени горелки необходимости в реакторе. Использование кислородно- увеличить площадь осаждения и улучшить контроль над ходом процесса.
ацетиленовой горелки позволяет получать высокие Однако за счѐт увеличения площади покрытия снижается скорость
концентрации радикалов и скорость осаждения алмаза осаждения без заметного выигрыша в качестве.
может достигать 100 мкм/час.

Разряд В типичных условиях (давление 100 Торр, температура Осаждение в плазме разряда постоянного тока позволяет получать
постоянного тока 8000С, расход газа 5-6 л/час, величина тока 1,5-2,5 А) алмазные плѐнки со скоростями в десятки микрометров в час. Помимо
достигаются скорости 10 мкм/час на подложках площадью 1 высоких скоростей роста достоинствами метода являются простота
см2. процесса, низкое потребление газа, однако методу присуще загрязнение
плѐнки продуктами распыления электродов.

Электродуговой В электродуговом плазмотроне газ, нагреваемый в разряде Вследствие высокой степени разложения газа-реагента, высокой
плазмотрон постоянного тока в цилиндрическом канале, истекает через концентрации атомарного водорода скорости осаждения алмаза
сопло, образуя высокоскоростную струю с температурой в достигают больших величин.
ядре потока до 40000ºС

Лазерный Нагрев газовой струи в таком плазмотроне осуществляется Достигнуты скорости осаждения 40-60 мкм/час на подложках площадью
плазмотрон плазмой непрерывного оптического разряда, порядка 1 см2. Увеличение скорости и площади осаждения можно
поддерживаемого непрерывным лазерным излучением. ожидать при более высокой лазерной мощности, но пока этот метод
развивается лишь на лабораторном уровне.

СВЧ плазма В вакуумную камеру подается смесь метана и водорода, Позволяет достичь:
(используется в которые диссоциируют под действием электрического •Беспрецедентно больших размеров;
проекте) разряда, микроволновой плазмы, лазерного излучения, на •Высокой воспроизводимости физических параметров;
горячей нити или иным способом. Продукты диссоциации •Возможности выращивания изделий заданной формы;
доставляются к нагретой подложке, и осаждаются в виде •Возможности нанесения покрытий на поверхности различных
алмаза. материалов.
CVD алмаз не содержит ни пор, ни связующего материала, и потому
проявляет свойства приближающиеся к свойствам монокристаллов
алмаза.

5

Оборудование и продукция

Система осаждения CVD-алмаза ИОФ РАН
Монокристаллы CVD-алмаза

Пластины поликристаллического
CVD-алмаза

6

Сравнение продукции с аналогами

Теплоотводящие пластины CVD алмаза
Параметры Значения параметров
сравнения
Текущие На 2014год
Продукт проекта Аналог продукта Продукт проекта Лучший аналог
(прогноз)
Теплоотводящие Пластины CVD Теплоотводящие Теплоотводящие
пластины CVD алмаза марок TM100 пластины CVD пластины
алмаза размером от и ТМ180, размер алмаза. (ElementSix).
5х5 мм2 до 10х10 мм2, толщина
20х20мм2, толщина 0.25 мм
0,25-0,50 мм. (ElementSix).
1. Теплопроводность, 800-2000 1000 – 1800 1000-1800 1000 – 1800
Вт/мК
2. Удельное >1011 >1012 >1012 >1012
сопротивление, Ом*см
3. Шероховатость 90 50 50 50
поверхности, нм
Рыночная стоимость 90 - 250 68 -140 50 - 130 50 – 130
единицы продукта, (без НДС)
руб./мм3
Примерная 75 - 200 Не сведений 30 - 100 Не сведений
себестоимость
единицы продукта,
руб./мм3

7


Алмазные окна
сравнения
Текущие На 2014год
(прогноз)
Алмазные окна, Пластины CVD алмаза Пластины CVD алмаза Пластины CVD алмаза
диаметр 8 мм – 25 мм. маркиOP, диаметр оптического качества оптического качества
8мм, толщина 0.5 мм (ElementSix).
(ElementSix).
1. Теплопроводность, 1800-2000 1900 1900-2000 2000
Вт/мК
2. Коэфф. оптического 0,06 – 0,12 <0,10 <0,08 <0,08
поглощение на длине
волны 10,6 мкм,
см-1
3. Шероховатость <30 <30 <30 <30
поверхности, нм
Рыночная стоимость 350 400 300 350
руб./мм3
Примерная 250 Не сведений 200 Не сведений
руб./мм3

8


Режущие вставки из гибридного алмазного композита (ГАКТМ).
сравнения Текущие На 2014год
(прогноз)
Режущие вставки из Режущие вставки из Режущие вставки из Режущие вставки из
гибридного алмазного алмазного композита гибридного алмазного алмазного композита
композита ГАКТМ АКТМ (концерн композита ГАКТМ для АКТМ (концерн
«Алкон»). буровых головок «Алкон»).
1.Твердость, ГПа 120-140 (в CVD- 50 110-120 (в CVD- 50
алмазном армирующем алмазном армирующем
элементе); элементе);
50 (в 50 (в
поликристалллической поликристалллической
оболочке АКТМ) оболочке АКТМ)
2. Размеры диаметр 4,0 мм, диаметр 4,0 мм, диаметр 8,0 мм, диаметр 8,0 мм,
высота 4,5 мм высота 4,5 мм высота 4,0 мм высота 4,0 мм
3. Износостойкость 5-14 1 >6 1
(относительно АКТМ)при
обработке гранита

Рыночная стоимость 350 230 250 230
руб./мм3
Примерная 250 Не сведений 120 Не сведений
руб./мм3
9

Характеристика рынка
Потенциальные потребители и партнеры

Производители мощных технологических лазеров (выходные окна), в том числе –
TRUMPF GmbH + Co. KG (Германия), Siemens AG (Германия);
Производители измерителей энергии мощных пучков (входные окна), в том числе –
Coherent Inc. (США), Ophir Optronics Ltd. (Израиль), Newport Corp. (США);
Производители датчиков и микроэлектронных структур (подложки), в том числе – ОАО
«Ангстрем» (РФ), ОАО «Микрон» (РФ), Samsung Electronics (Корея), LG Electronics
(Корея);
Производители экструдеров (фильеры), в том числе – Balloffet (Франция),
FortWayneWireDie, Inc. (США), ООО «КСД-Экструдер);
Производители инструментов с алмазным покрытием, инструментальные заводы;
Исследовательские институты и компании, в том числе – Исследовательский институт
промышленных технологий (Тайвань), K Jet Laser Tek Inc. (Тайвань), институты РАН.

11

Потенциальный объем рынка

Рынки продуктов, потенциально использующих
компоненты на основе CVD-алмаза: Рынок алмазных покрытий, млн.$
350 25
Мировой рынок алмазных и алмазоподобных
покрытий по оценкам в 2009 году составлял $782 300
19,7 19,5
20
млн.. Прогнозируется рост до $1,7 млрд. к 2015 году.
250
Мировой рынок лазеров в 2010 году составлял $5,91 14,9

Темп роста рынка
Млн. долл. США
13,8
млрд., ожидается рост до $8,8 млрд. к 2014 году.
15
200

В 2007 году рынок алмазных стоматологических 150
319

боров оценивался в $75 млн.
10
223 267
196

Ожидается что рынок хирургических инструментов 100 170

вырастет до $7 млрд. к 2016 году. 50
5

Рынок медицинских имплантатов составляет $10-ки
млрд. и устойчиво растет. 0
2005 2006 2007 2008 2009
0

Источник: компания Abercade

12

Анализ конкурентов

Алмазы и алмазоподобные тонкие и толстые пленки имеют выдающиеся свойства. В этом смысле конкурентных
материалов нет вообще, поэтому можно говорить только о материалах с более низким качеством, но
существенно более низкой ценой:
Для режущего инструмента в качестве альтернативы можно рассматривать керамику и карбид вольфрама.
Износоустойчивых покрытий альтернативой может выступать керамическое покрытие.
Электронной промышленности альтернативой может выступать нитрид алюминия, но опять же здесь у алмазоподобных пленок конкурентного
продукта не существует, когда речь идет о миниатюрных и высокопроизводительных требованиях/процессах.
Для оптических компонентов конкурентных продуктов не существует, т.к. нет оптически прозрачных материалов в столь широком оптическом
диапазоне как алмаз. Но здесь рынок растет недостаточно быстро из-за пока еще относительно высокой цены.

В мире крупнейшими компаниями, занимающимися производством продукции из алмазных пластин, являются:
AIXTRON AG(12% мирового рынка CVD покрытий), Innovative Plasma Systems GmbH, Германия
Applied Diamond, Inc., sp3 Diamond Technologies, Didco Inc., США
Hebei Plasma Diamond Technology Co.,Ltd, East Diamond Industrial Co.,Ltd., Simple Technology, Inc., Китай
Element Six Ltd, Великобритания
Seki Technotron Corpю, Япония
CVD Diamond Corporation, Канада
Awin Diamond Technology Corp., Тайвань
Общим конкурентным преимуществом вышеуказанных компаний-конкурентов является их достаточно долгое присутствие на рынке. Также
несомненным преимуществом являются финансовые возможности первых двух компаний. Стоит отметить, что расходы на НИОКР AIXTRON
AG (Германия) составили в 2007 году около 30 млн. евро. Все заметнее ощущается присутствие на рынке китайских компаний.

Конкурентные преимущества продукции, выпускаемой в рамках проекта:
Высокая скорость выращивания алмазных пластин.
Наличие технологии для выращивания образцов с лучшими оптическими свойствами.
Наличие технологий для создания наноструктур на алмазе, в том числе выращивание алмазов допированных боросодержащими
компонентами для создания алмазов с электропроводящими компонентами.
Высокое качество продукции.
Существенное ценовое преимущество на российском рынке, в том числе за счет отсутствия таможенных пошлин для российских покупателей.
Высокий уровень сервиса от компании-производителя и расширенные возможностях предоставления технологий под конкретного клиента.
13

Характеристика заявителя

Центр физического приборостроения ИОФ РАН

Технология выращивания алмаза в СВЧ- плазме

ООО «Оптосистемы»

Компания разрабатывает и производит системы для
лазерного напыления, микросверления и микрообработки и
эксклюзивные для российского рынка установки для
плазмохимического выращивания микро- и
нанокристаллических алмазных пленок и пластин.

Профессор Gennaro Conte

Исследования в сфере оптимизации систем выращивания
алмаза, создания УФ и рентгеновских детекторов на основе
моно- и поликристаллического CVD-алмаза

15

Риски
Риски проекта

Описание риска Минимизация
Воспроизведение технологии за рубежом на основе Патентование за рубежом.
открытых публикаций коллектива ИОФ РАН.

Недостаточно высокое качество обработки пластин- Необходимо предварительное выполнение НИОКР
заготовок (существенные отклонения от плоскостности, (Разработка технологии шлифовки и полировки алмазных
недостаточно низкая шероховатость финишной пластин)
поверхности).

Конкуренция со стороны крупнейшего игрока – ElementSix Предоставление опытных партий продукции, конкурентная
и китайских производителей цена.

Вероятность появления новых игроков на рынке, с низкой Приоритетное выполнение работ по теме НИОКР.
себестоимостью продукции. Патентные ограничения. Проведение углубленного патентного поиска.

Риск ухода ключевых членов Выстраивание доверительных
существующей команды отношений с менеджментом
компании.
Опционная программа для
менеджмента.

19

резюме_проекта

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to резюме_проекта

Similar to резюме_проекта (20)

резюме_проекта