Внесок в ефективну розробку металевих тонкоплівкових матеріалів за допомогою хімічної інформатики та інформатики матеріалів

ТОКІО, 9 лютого 2024 р. – (JCN Newswire) – Корпорація Hitachi High-Tech («Hitachi High-Tech») провела перевірку концепції («PoC») з використанням хімічної інформатики («CI») і інформатики матеріалів («MI») для підвищення ефективності розробки металевої тонкої плівки. матеріали, що використовуються в електронних та інших пристроях. PoC продемонстрував загальне зниження робочого навантаження більш ніж на 80% навіть під час розробки нових матеріалів, показуючи, що ці інструменти можна використовувати для оптимізації операцій.

Останніми роками MI, який використовує штучний інтелект для отримання оптимального співвідношення комбінацій і складу матеріалів на основі накопичених попередніх експериментальних даних, все частіше використовується для зменшення кількості проб і помилок під час розробки матеріалів. CI — це власний сервіс Hitachi High-Tech, який використовує ШІ для аналізу загальнодоступних даних, таких як патенти, і вибору оптимальних матеріалів для розробки. CI та MI сприяють ефективності розробки.

PoC пояснив, що навіть нові матеріали без накопичених минулих експериментальних даних можна більш ефективно розробляти шляхом поєднання MI Hitachi High-Tech з CI. Це виключає дослідження документів і циклічне тестування з експериментальним дизайном (1), тим самим підвищуючи ефективність розробки нових матеріалів.

Hitachi High-Tech має намір запропонувати процес цього PoC як послугу для клієнтів, насамперед для виробників хімічних речовин і матеріалів, попит яких на все більш складні та ефективні процеси розробки зростає. Послуга не тільки підвищить ефективність розробки, але й допоможе пом’якшити вплив на навколишнє середовище за рахунок зменшення кількості експериментів, необхідних у процесі розробки.

Передумови PoC

Попит на високоскладні матеріали є більшим, ніж будь-коли, не лише через їхню функціональність, але й через те, як їх можна використовувати для вирішення соціальних проблем, таких як досягнення вуглецево-нейтрального/декарбонізованого суспільства. Існує зростаюча потреба в DX (цифрова трансформація) і GX (зелена трансформація) для фундаментального посилення науково-дослідних розробок і підвищення ефективності роботи, тому багато організацій активно впроваджують MI як розширений ШІ метод розробки нових матеріалів. МІ корисний у галузях, де вже розроблено існуючі матеріали, але його не можна використовувати для підвищення ефективності при розробці нових матеріалів, де немає попередньо накопичених даних, з яких можна було б отримати під час вибору сировини. Таким чином, потрібен був новий інструмент.

Деталі PoC

Цей PoC тестував розробку металевих тонкоплівкових матеріалів, які використовуються в електроніці та інших пристроях. Металеві тонкі плівки створюються шляхом осадження атомів на підкладки, виготовлені з таких матеріалів, як кремній або скло, для формування тонких плівкових шарів, які ламінуються та використовуються для виготовлення електронні пристрої. Слабкий зв’язок між підкладкою та металевою тонкою плівкою може спричинити відшарування плівки, що призведе до низької продуктивності, тому міцне зчеплення є ключовим фактором дизайну, але дизайн адгезії потребує багатьох процесів розробки. PoC продемонстрував зменшення більш ніж на 80% у кількості процесів проявлення порівняно зі звичайними методами завдяки використанню CI для визначення найбільш підходящих металевих елементів для адгезійних шарів між підкладками та тонкими металевими плівками та використанню MI для визначення найкращих комбінаційних співвідношень металевих елементів і оптимальні умови для виробничого процесу.

1. Використання КІ для вибору оптимальних матеріалів на основі патентних даних

Раніше вибір ідеальних матеріалів для розробки передбачав ознайомлення з великою довідковою документацією, щоб знайти необхідну інформацію, а потім проведення циклічних тестів із експериментальним дизайном для всіх матеріалів-кандидатів, щоб перевірити, який з них працює найкраще. У цьому PoC ми виявили оптимальний матеріал для міцного клейового шару між скляною підкладкою та платиновою плівкою за допомогою CI. Як інформацію, необхідну для CI, ми вводимо 2 види клеїв, скло та платину, і 30 видів металевих елементів. З 600,000 90 можливих комбінацій ми виділили хром, титан, кобальт та ітрій як матеріали, що демонструють високі показники міцності зчеплення як для скла, так і для платини. З цих чотирьох типів ми звузили його до двох типів, хрому та титану, за винятком кобальту та ітрію, які є дорогими з точки зору вартості. Потім проводять всього два експерименти для перевірки міцності клейового шару. Враховуючи кількість часу, витраченого на отримання необхідної інформації з довідкових документів, і кількість необхідних перевірочних експериментів, ми змогли зменшити загальну кількість процесів більш ніж на XNUMX%.

2. Використання MI для пошуку оптимальних умов, таких як співвідношення матеріалів і виробничих процесів

У минулому визначення оптимальних умов для матеріалів, використовуваних у розробці, включно з ідеальними співвідношеннями комбінацій, об’ємами та температурами, включало численні повторювані експерименти. Однак MI дає змогу ефективно визначати такі умови, заздалегідь вибираючи кандидатів для необхідних експериментів на основі минулих експериментальних даних.

У цьому PoC ми використовували MI для дослідження чотирьох оптимальних умов, необхідних для проектування клейового шару, що зменшило кількість необхідних експериментів приблизно на 80%. Результати наведено в таблиці нижче.

Ґрунтуючись на результатах вищезазначених процесів, ми додали клейовий шар із хром-титанового сплаву до скляної підкладки при 246 ℃ під час формування платинової плівки, а потім перевірили, що відшарування не відбулося за кімнатної температури або за високої температури 800 ℃.

3. Зменшення викидів CO2

Завдяки використанню MI та CI кількість експериментів зменшується в серії кроків від вибору оптимальних матеріалів до пошуку оптимальних умов. Таким чином, у порівнянні зі звичайним методом, цей процес із використанням MI та CI зменшив кількість викидів CO2 з 1.77 тонни до 1.42 тонни — скорочення на 0.35 тонни (2), що сприяло нейтральності вуглецю та досягненню декарбонізації суспільства.

(1) Експериментальні плани: метод проведення експериментів за комбінації умов, використання комбінації умов для отримання необхідних експериментів без пропусків за допомогою статистики та аналізу результатів.
(2) Розраховано на основі Керівництва з розрахунку та звітності про уникненні викидів, виданого WBCSD (Всесвітньою діловою радою зі сталого розвитку). Сума зниження залежить від умов оцінювання та моделі оцінювання.

Передбачається, що цей вміст буде представлено на весняній зустрічі Японського інституту упаковки електроніки в кампусі Нода Токійського наукового університету 13 березня 2024 року.

Hitachi High-Tech надає рішення, які сприяють вирішенню проблем, з якими стикаються виробничі компанії, а також працюють над створенням нових соціальних і екологічних цінностей і сприяють створенню сталого суспільства.

Про CI

Хмарний сервіс, наданий компанією Hitachi High-Tech для допомоги у відкритті хімічних сполук. Підтримує клієнтів, шукаючи сполуки за допомогою дослідницького штучного інтелекту та унікальної бази даних, що містить 43 мільйони англомовних патентів та інших публічних даних. www.hitachi-hightech.com/global/en/products/ict-solution/randd/ci/

Про М.І

Сервісна й аналітична платформа, надана Hitachi High-Tech і Hitachi, Ltd., використовує штучний інтелект для максимізації властивостей матеріалів шляхом отримання оптимальних співвідношень комбінацій і умов виробництва, що сприяє ефективності розробки наших клієнтів. www.hitachi-hightech.com/global/en/products/ict-solution/randd/mi/

Про Hitachi High-Tech Corporation

Корпорація Hitachi High-Tech Corporation зі штаб-квартирою в Токіо, Японія, займається діяльністю в широкому діапазоні галузей, включаючи виробництво та продаж клінічних аналізаторів, біотехнологічних продуктів і аналітичних інструментів, обладнання для виробництва напівпровідників і обладнання для аналізу, а також забезпечує високу вартість- додані рішення у сферах соціальної та промислової інфраструктури та мобільності тощо. Консолідований дохід компанії за 2022 фінансовий рік склав прибл. 674.2 мільярда єн. Для отримання додаткової інформації відвідайте https://www.hitachi-hightech.com/global/en/

Контакти
Відділ матеріальних рішень, відділ стійкості ланцюга поставок, бізнес-група платформи ланцюга поставок, корпорація Hitachi High-Tech
Зв'яжіться з нами : mi-info.aj.ml@hitachi-hightech.com

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/88933/3/