W połowie listopada w japońskich i amerykańskich sklepach pojawiła się nowa wersja popularnej konsoli do gier Playstation 3. Ten długo oczekiwany przez konsumentów produkt, wbrew intencjom producenta firmy Sony Computer Entertaintment, nie stanie się jednak hitem tegorocznej gwiazdki. Kosztujące minimum 500 dolarów konsole zostały wyprzedane w ciągu kilku godzin, a wiele osób spędziło noc pod sklepami, aby tylko załapać się na mocno ograniczoną pulę wyrobów.
Wbrew wcześniejszym obietnicom Sony skierowało do handlu jedynie 400 tysięcy urządzeń w Stanach Zjednoczonych i 100 tysięcy w Japonii, co okazało się wartością znacznie poniżej istniejącego popytu. Powodem załamania produkcji przed Gwiazdką są problemy z masową produkcją niebieskiego lasera, jaki Playstation 3 potrzebuje do napędu dysków optycznych Blue Ray, a dokładnie z niskim uzyskiem w realizowanej produkcji.
Jednym z kamieni milowych rozwoju technologii niebieskich laserów było odkrycie przez Nakamurę podłoży typu ELOG (Epitaxial Lateral OverGrowth). W metodzie tej na podłoże z szafiru (1) nakłada się początkowo azotek galu (2), co powoduje, że powstająca warstwa ma wiele defektów na skutek niedopasowania stałych krystalograficznych obu materiałów. Następnie na taka powierzchnię nakłada się warstwę dwutlenku krzemu (3) i dalej trawi ją, aby otrzymać równoległe paski maskujące częściowo warstwę GaN pod spodem (4). Na tak przygotowaną powierzchnię w kolejnym kroku nakłada się azotek galu (5). Początkowo podłoże rośnie w miejscach odsłoniętych, potem zarasta zasłaniające paski SiO2. O ile w miejscach, gdzie podłożowa warstwa GaN nie była zasłaniana liczba defektów jest duża, o tyle materiał, który narósł na paski izolujące ma już znacznie mniej dyslokacji. W trakcie produkcji szansa uzyskania dobrych diod laserowych jest więc tylko z obszarów maskowanych. |
„Dla inżynierów firmy Sony nadeszły ciężkie czasy, gdyż uzyskanie dużego uzysku przy produkcji laserów na azotku galu, jest dzisiaj wielkim wyzwaniem”, powiedział Shuji Nakamura, profesor inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Kalifornijskim i twórca pierwszego niebieskiego lasera. „Nikomu dotychczas nie udało się opanować produkcji laserów GaN w realnie dużych seriach”, dodał Nakamura. Zdaniem japońskiego naukowca niski uzysk jest tylko konsekwencją ciągle nie rozwiązanego problemu, jakim jest brak płytek podłożowych z azotku galu, na których metodą epitaksjalną następnie tworzy się struktury laserowe. Z uwagi na to Sony produkuje lasery za pomocą wynalezionej przez Nakamurę metody ELOG, w której używane są płytki podłożowe wykonane z szafiru. Metoda ta (patrz ramka z opisem) ma wiele ograniczeń, przez co uzysk jest bardzo niski.
Wdrożenie produkcji półprzewodnikowych laserów podczerwonych i czerwonych było dla technologów zadaniem, w którym problem leżał w konstrukcji struktury półprzewodnikowej. W przypadku lasera niebieskiego wielu osobom wydaje się, że jest tak samo i pracującym w morderczym tempie naukowcom uda się w końcu dopracować technologię. Zwraca na to uwagę Nakamura – „Tym razem sytuacja jest zupełnie inna. Wiemy, wiadomo jaki sposób produkować niebieskie lasery, ale nie ma na czym”.
Laser do Playstation 3 produkowany jest w fabryce Sony Shiroshi. W ostatnich miesiącach firma zainstalowała w niej szereg dodatkowych urządzeń MOCVD do tworzenia struktur mając nadzieję, że nawet przy niskim uzysku uda się w ten sposób osiągnąć potrzebna wielkość produkcji, ale niestety okazało się, że opanowanie powtarzalnego wzrostu warstw epitaksjalnych o wysokiej jakości, na podłożach szafirowych jest dużym problemem.
Plany zakładały wprowadzenie na rynek 1 miliona konsol PS3 na rynek japoński i tyle samo do USA do końca 2006 roku, w dalszej kolejności, na wiosnę 2007, konsola ma się pojawić w Europie, a całkowita sprzedaż do końca marca ma wynieść aż 6 milionów PS3. Biorąc pod uwagę opisane opóźnienia, plany te można uznać za zagrożone.
Niski uzysk produkcyjny powoduje, że chcąc zapewnić pożądaną wielkość produkcji firma Sony musi rozbudowywać potencjał produkcyjny fabryk tworząc kolejne równoległe linie. Taka strategia wiąże się z ogromnymi kosztami, co ogranicza zysk ze sprzedaży. Specjaliści z Semiconductor Insights uważają wręcz, że 499 dolarów za podstawowy model PS3 to o 240 za mało, co obrazuje skalę wysiłku jaki ponosi koncern walcząc z Xbox 360 Microsoftu.
Robert Magdziak
