Ro-ràdh gu silicon carbide
Tha Silicon carbide (SiC) na stuth semiconductor toinnte air a dhèanamh suas de charbon agus silicon, a tha mar aon de na stuthan air leth freagarrach airson a bhith a ’dèanamh innealan teòthachd àrd, tricead àrd, cumhachd àrd agus bholtadh àrd.An coimeas ris an stuth sileacain traidiseanta (Si), tha beàrn còmhlan carbide silicon 3 tursan nas àirde na sileaconach.Tha an giùlan teirmeach 4-5 tursan nas àirde na sileaconach;Tha an bholtadh briseadh sìos 8-10 tursan nas àirde na sileaconach;Tha an ìre gluasad sùghaidh dealanach 2-3 tursan nas àirde na sileaconach, a choinnicheas ri feumalachdan gnìomhachas an latha an-diugh airson cumhachd àrd, bholtadh àrd agus tricead àrd.Tha e air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson a bhith a’ dèanamh co-phàirtean dealanach àrd-astar, àrd-tricead, àrd-chumhachd agus solas-sgaoilidh.Tha na raointean tagraidh sìos an abhainn a’ toirt a-steach cliath snasail, carbadan lùtha ùra, cumhachd gaoithe photovoltaic, conaltradh 5G, msaa.
Frith-aghaidh teòthachd àrd.Tha leud beàrn bann de silicon carbide 2-3 tursan nas àirde na sileaconach, chan eil na dealanan furasta an gluasad aig teòthachd àrd, agus faodaidh iad seasamh ri teòthachd obrachaidh nas àirde, agus tha giùlan teirmeach carbide silicon 4-5 tursan nas àirde na sileacon, a ’dèanamh sgaoileadh teas an inneal nas fhasa agus an teòthachd obrachaidh crìche nas àirde.Faodaidh an aghaidh teòthachd àrd àrdachadh gu mòr air dùmhlachd cumhachd fhad ‘s a tha e a’ lughdachadh na riatanasan air an t-siostam fuarachaidh, a ’dèanamh a’ chrìoch nas aotroime agus nas lugha.
Seas suas bruthadh àrd.Tha neart raon dealain briseadh sìos de silicon carbide 10 tursan nas àirde na sileaconach, a dh'fhaodas seasamh ri bholtaids nas àirde agus a tha nas freagarraiche airson innealan àrd-bholtaid.
Frith-aghaidh tricead àrd.Tha ìre gluasad dealain làn-shàthaichte aig silicon carbide dà uair nas àirde na sileaconach, agus mar thoradh air sin cha bhi earbaill gnàthach ann tron phròiseas dùnadh, a dh’ fhaodadh tricead tionndaidh an inneil adhartachadh gu h-èifeachdach agus miniaturization an inneil a thoirt gu buil.
Call lùth ìosal.An coimeas ri stuth silicon, tha seasmhachd glè ìosal aig carbide silicon agus call ìosal.Aig an aon àm, tha leud bann-beàrn àrd de silicon carbide gu mòr a 'lùghdachadh an t-sruth aoidionachd agus an call cumhachd.A bharrachd air an sin, chan eil iongantas tarraing gnàthach aig an inneal carbide silicon rè a ’phròiseas dùnadh, agus tha an call suidse ìosal.
Sreath gnìomhachas silicon carbide
Tha e a’ toirt a-steach sa mhòr-chuid substrate, epitaxy, dealbhadh inneal, saothrachadh, seulachadh agus mar sin air adhart.Bidh silicon carbide bhon stuth chun inneal cumhachd semiconductor a ’faighinn eòlas air fàs criostail singilte, slicing ingot, fàs epitaxial, dealbhadh wafer, saothrachadh, pacadh agus pròiseasan eile.Às deidh an synthesis de phùdar silicon carbide, thèid an ingot silicon carbide a dhèanamh an-toiseach, agus an uairsin gheibhear an substrate carbide silicon le bhith a ’slaodadh, a’ bleith agus a ’snìomh, agus gheibhear an duilleag epitaxial le fàs epitaxial.Tha an wafer epitaxial air a dhèanamh de silicon carbide tro lithography, searbhag, cuir a-steach ian, pasivation meatailt agus pròiseasan eile, tha an wafer air a ghearradh gu bàs, tha an inneal air a phacaigeadh, agus tha an inneal air a chur còmhla ann an slige sònraichte agus air a chruinneachadh ann am modal.
Suas an abhainn den t-sreath gnìomhachais 1: substrate - is e fàs criostail am prìomh cheangal pròiseas
Tha substrate silicon carbide a’ dèanamh suas mu 47% de chosgais innealan carbide silicon, is e na cnapan-starra teicnigeach saothrachaidh as àirde, an luach as motha, cridhe gnìomhachas mòr SiC san àm ri teachd.
Bho shealladh eadar-dhealachaidhean seilbh electrochemical, faodar stuthan substrate carbide silicon a roinn ann an substrates giùlain (sgìre an aghaidh 15 ~ 30mΩ · cm) agus fo-stratan leth-inslithe (an-aghaidh nas àirde na 105Ω · cm).Bithear a’ cleachdadh an dà sheòrsa substrate seo gus innealan air leth a dhèanamh leithid innealan cumhachd agus innealan tricead rèidio fa leth às deidh fàs epitaxial.Nam measg, tha substrate carbide silicon leth-inslithe air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann a bhith a’ dèanamh innealan RF gallium nitride, innealan photoelectric agus mar sin air adhart.Le bhith a’ fàs còmhdach gan epitaxial air substrate SIC leth-inslithe, tha a’ phlàta epitaxial sic air ullachadh, a dh’ fhaodar tuilleadh ullachadh a-steach do innealan HEMT gan iso-nitride RF.Tha substrate giùlain silicon carbide air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann a bhith a’ dèanamh innealan cumhachd.Eadar-dhealaichte bhon phròiseas saothrachaidh inneal cumhachd silicon traidiseanta, chan urrainnear an inneal cumhachd silicon carbide a dhèanamh gu dìreach air an t-substrate carbide silicon, feumar an còmhdach epitaxial silicon carbide fhàs air an t-substrate giùlain gus an duilleag epitaxial silicon carbide fhaighinn, agus an epitaxial Tha còmhdach air a dhèanamh air an Schottky diode, MOSFET, IGBT agus innealan cumhachd eile.
Chaidh pùdar silicon carbide a cho-chur bho phùdar gualain àrd-ghlan agus pùdar sileacain fìor-ghlan, agus chaidh diofar mheudan de ingot carbide sileacain fhàs fo raon teòthachd sònraichte, agus an uairsin chaidh substrate carbide silicon a thoirt a-mach tro iomadh pròiseas giollachd.Tha am pròiseas bunaiteach a 'gabhail a-steach:
Synthesis de stuth amh: Tha am pùdar silicon àrd-ghlan + Toner air a mheasgachadh a rèir na foirmle, agus tha an ath-bhualadh air a dhèanamh anns an t-seòmar ath-bhualadh fon t-suidheachadh teòthachd àrd os cionn 2000 ° C gus na gràineanan silicon carbide a cho-chur le seòrsa criostail sònraichte agus gràin. meud.An uairsin tro phronnadh, sgrìonadh, glanadh agus pròiseasan eile, gus coinneachadh ri riatanasan stuthan amh pùdar silicon carbide fìor-ghlan.
Is e fàs criostal am prìomh phròiseas ann an saothrachadh substrate silicon carbide, a bhios a’ dearbhadh feartan dealain substrate carbide silicon.Aig an àm seo, is e na prìomh dhòighean airson fàs criostail gluasad bhalbhaichean corporra (PVT), tasgadh bhalbhaichean ceimigeach aig teòthachd àrd (HT-CVD) agus epitaxy ìre liùlach (LPE).Nam measg, is e modh PVT am prìomh dhòigh airson fàs malairteach air substrate SiC an-dràsta, leis an inbheachd teignigeach as àirde agus an dòigh as fharsainge air a chleachdadh ann an innleadaireachd.
Tha ullachadh substrate SiC duilich, a’ leantainn gu a phrìs àrd
Tha smachd achaidh teòthachd duilich: chan fheum fàs slat criostail Si ach 1500 ℃, agus feumar slat criostail SiC fhàs aig teòthachd àrd os cionn 2000 ℃, agus tha barrachd air 250 isomers SiC ann, ach is e am prìomh structar criostail singilte 4H-SiC airson gheibh cinneasachadh innealan cumhachd, mura h-eil smachd mionaideach ann, structaran criostail eile.A bharrachd air an sin, tha an caisead teodhachd anns a’ cheusadh a’ dearbhadh ìre gluasad sublimation SiC agus modh rèiteachaidh agus fàis dadaman gaseous air an eadar-aghaidh criostail, a bheir buaidh air ìre fàis criostail agus càileachd criostal, agus mar sin feumar raon teòthachd eagarach a chruthachadh. teicneòlas smachd.An coimeas ri stuthan Si, tha an eadar-dhealachadh ann an cinneasachadh SiC cuideachd ann am pròiseasan teòthachd àrd leithid cuir a-steach ian teòthachd àrd, oxidation teòthachd àrd, gnìomhachd teòthachd àrd, agus am pròiseas masg cruaidh a dh ’fheumas na pròiseasan teòthachd àrd sin.
Fàs criostail slaodach: faodaidh ìre fàis slat criostail Si ruighinn 30 ~ 150mm / h, agus cha toir cinneasachadh slat criostal silicon 1-3m ach timcheall air 1 latha;Slat criostail SiC le modh PVT mar eisimpleir, tha an ìre fàis timcheall air 0.2-0.4mm / h, 7 latha airson fàs nas lugha na 3-6cm, tha an ìre fàis nas lugha na 1% den stuth silicon, tha an comas cinneasachaidh air leth cuingealaichte.
Paramadairean toraidh àrd agus toradh ìosal: tha prìomh pharamadairean substrate SiC a’ toirt a-steach dùmhlachd microtubule, dùmhlachd gluasad, resistivity, warpage, roughness uachdar, msaa. fhad ‘s a tha thu a’ cumail smachd air clàran-amais paramadair.
Tha cruas àrd, brittleness àrd, ùine gearraidh fada agus caitheamh àrd aig an stuth: tha cruas SiC Mohs de 9.25 san dàrna àite a-mhàin dha daoimean, a tha a’ leantainn gu àrdachadh mòr ann an duilgheadas gearradh, bleith agus snasadh, agus bheir e timcheall air 120 uair gu gearradh pìosan 35-40 de thighead 3 cm a thighead.A bharrachd air an sin, mar thoradh air cho breagha ‘s a tha SiC, bidh caitheamh giollachd wafer nas motha, agus chan eil an co-mheas toraidh ach mu 60%.
Gluasad leasachaidh: Meudachadh meud + lughdachadh prìsean
Tha loidhne cinneasachaidh meud 6-òirleach margaidh SiC cruinneil a’ tighinn gu ìre, agus tha prìomh chompanaidhean air a dhol a-steach don mhargaidh 8-òirleach.Tha pròiseactan leasachaidh dachaigheil sa mhòr-chuid 6 òirleach.Aig an àm seo, ged a tha a ’mhòr-chuid de chompanaidhean dachaigheil fhathast stèidhichte air loidhnichean toraidh 4-òirleach, ach tha an gnìomhachas a’ leudachadh mean air mhean gu 6-òirleach, le aibidh teicneòlas uidheamachd taic 6-òirleach, tha teicneòlas substrate SiC dachaigheil cuideachd a ’leasachadh eaconamaidhean mean air mhean. thèid sgèile loidhnichean cinneasachaidh mòr a nochdadh, agus tha a’ bheàrn ùine toraidh mòr dachaigheil 6-òirleach gnàthach air a dhol sìos gu 7 bliadhna.Faodaidh meud an wafer nas motha àrdachadh anns an àireamh de chips singilte, an ìre toraidh adhartachadh, agus a’ chuibhreann de chips iomall a lughdachadh, agus thèid cosgais rannsachaidh is leasachaidh agus call toraidh a chumail suas aig timcheall air 7%, agus mar sin a’ leasachadh wafer cleachdadh.
Tha mòran dhuilgheadasan ann fhathast ann an dealbhadh innealan
Tha malairteachadh SiC diode air a leasachadh mean air mhean, an-dràsta, tha grunn de luchd-saothrachaidh dachaigheil air toraidhean SiC SBD a dhealbhadh, tha deagh sheasmhachd aig toraidhean SiC SBD bholtachd meadhanach agus àrd, anns a’ charbad OBC, cleachdadh SiC SBD + SI IGBT gus seasmhach a choileanadh dùmhlachd làithreach.Aig an àm seo, chan eil cnapan-starra ann an dealbhadh peutant de thoraidhean SiC SBD ann an Sìona, agus tha am beàrn le dùthchannan cèin beag.
Tha mòran dhuilgheadasan aig SiC MOS fhathast, tha beàrn fhathast eadar SiC MOS agus luchd-saothrachaidh thall thairis, agus tha an àrd-ùrlar saothrachaidh buntainneach fhathast ga thogail.An-dràsta, tha ST, Infineon, Rohm agus 600-1700V SiC MOS eile air mòr-chinneasachadh a choileanadh agus air an soidhnigeadh agus air an cur air falbh le mòran ghnìomhachasan saothrachaidh, fhad ‘s a tha an dealbhadh dachaigheil SiC MOS air a chrìochnachadh gu bunaiteach, tha grunn de luchd-saothrachaidh dealbhaidh ag obair le fabs aig tha an ìre sruth wafer, agus dearbhadh teachdaiche nas fhaide air adhart fhathast feumach air beagan ùine, agus mar sin tha ùine fhada ann fhathast bho mhalairteachadh mòr.
Aig an àm seo, is e structar planar an roghainn prìomh-shruthach, agus tha an seòrsa trench air a chleachdadh gu farsaing ann an raon cuideam àrd san àm ri teachd.Structar planar Tha mòran de luchd-saothrachaidh SiC MOS, chan eil structar planar furasta duilgheadasan briseadh sìos ionadail a thoirt gu buil an taca ris an groove, a ’toirt buaidh air seasmhachd na h-obrach, anns a’ mhargaidh fo 1200V tha raon farsaing de luach tagraidh, agus tha an structar planar gu ìre mhath sìmplidh ann an ceann saothrachaidh, gus coinneachadh ris an manufacturability agus smachd cosgais dà thaobh.Tha na buannachdan aig an inneal groove bho inductance dìosganach gu math ìosal, astar tionndadh luath, call ìosal agus coileanadh coimeasach àrd.
2--SiC wafer news
Riochdachadh margaidh silicon carbide agus fàs reic, thoir aire do mhì-chothromachadh structarail eadar solar is iarrtas
Le fàs luath ann an iarrtas a’ mhargaidh airson electronics cumhachd àrd-tricead agus àrd-chumhachd, tha an cnap-starra corporra de dh’ innealan semiconductor stèidhichte air silicon air a thighinn am follais mean air mhean, agus mean air mhean tha na stuthan semiconductor treas ginealach air an riochdachadh le silicon carbide (SiC). fàs tionnsgalach.Bho shealladh coileanadh stuthan, tha 3 uiread leud beàrn bann stuth sileacain aig carbide silicon, 10 tursan neart raon dealain briseadh sìos èiginneach, 3 tursan an giùlan teirmeach, agus mar sin tha innealan cumhachd carbide silicon freagarrach airson tricead àrd, cuideam àrd, teòthachd àrd agus tagraidhean eile, a’ cuideachadh le bhith ag adhartachadh èifeachdas agus dùmhlachd cumhachd siostaman dealanach cumhachd.
Aig an àm seo, tha SiC diodes agus SiC MOSFETs air gluasad mean air mhean chun mhargaidh, agus tha toraidhean nas aibidh ann, am measg sin bidh diodes SiC air an cleachdadh gu farsaing an àite diodes stèidhichte air silicon ann an cuid de raointean leis nach eil buannachd aca cosgais ath-bheothachaidh cùil;Tha SiC MOSFET cuideachd air a chleachdadh mean air mhean ann an càraichean, stòradh lùth, càrn cosgais, photovoltaic agus raointean eile;Ann an raon thagraidhean chàraichean, tha an gluasad modularization a ’fàs nas fhollaisiche, feumaidh coileanadh adhartach SiC a bhith an urra ri pròiseasan pacaidh adhartach gus a choileanadh, gu teicneòlach le seulachadh shligean an ìre mhath aibidh mar phrìomh-shruth, san àm ri teachd no gu leasachadh ròin plastaig. , tha na feartan leasachaidh gnàthaichte aige nas freagarraiche airson modalan SiC.
Silicon carbide prìs crìonadh astar no seachad air mac-meanmna
Tha cleachdadh innealan silicon carbide air a chuingealachadh sa mhòr-chuid leis a’ chosgais àrd, tha prìs SiC MOSFET fon aon ìre 4 tursan nas àirde na prìs IGBT stèidhichte air Si, tha seo air sgàth gu bheil pròiseas silicon carbide iom-fhillte, anns a bheil fàs. chan e a-mhàin gu bheil criostal singilte agus epitaxial cruaidh air an àrainneachd, ach cuideachd tha an ìre fàis slaodach, agus feumaidh an giollachd criostail singilte a-steach don t-substrate a dhol tron phròiseas gearraidh is snasta.Stèidhichte air na feartan stuthan aige fhèin agus an teicneòlas giullachd neo-neònach, tha toradh substrate dachaigheil nas lugha na 50%, agus tha grunn fhactaran a’ leantainn gu prìsean àrd substrate agus epitaxial.
Ach, tha co-dhèanamh cosgais innealan carbide silicon agus innealan stèidhichte air silicon gu diametrically mu choinneamh, tha cosgaisean substrate agus epitaxial an t-seanail aghaidh a ’dèanamh suas 47% agus 23% den inneal gu lèir fa leth, timcheall air 70% gu h-iomlan, dealbhadh an inneil, saothrachadh agus tha ceanglaichean seulachaidh den t-sianal cùil a’ toirt cunntas air dìreach 30%, tha cosgais cinneasachaidh innealan stèidhichte air silicon gu ìre mhòr stèidhichte ann an saothrachadh wafer an t-sianail cùil timcheall air 50%, agus chan eil cosgais an t-substrate a ’dèanamh suas ach 7%.Tha an t-iongantas mu luach slabhraidh gnìomhachas carbide silicon bun os cionn a’ ciallachadh gu bheil prìomh chòir aig luchd-saothrachaidh epitaxy substrate shuas an abhainn bruidhinn, a tha na phrìomh dhòigh air cruth iomairtean dachaigheil is cèin.
Bho shealladh fiùghantach air a ’mhargaidh, is e lughdachadh cosgais silicon carbide, a bharrachd air a bhith a’ leasachadh pròiseas criostal fada agus slicing silicon carbide, leudachadh air meud wafer, a tha cuideachd na shlighe aibidh de leasachadh semiconductor san àm a dh ’fhalbh, Tha dàta Wolfspeed a’ sealltainn gum faod an t-substrate carbide silicon àrdachadh bho 6 òirleach gu 8 òirleach, cinneasachadh chip le teisteanas àrdachadh 80% -90%, agus cuideachadh le bhith a’ leasachadh an toraidh.Is urrainn dha cosgais aonad aonaichte a lughdachadh 50%.
Canar 2023 mar a’ “chiad bhliadhna SiC 8-òirleach”, am-bliadhna, tha luchd-saothrachaidh carbide silicon dachaigheil agus cèin a’ luathachadh cruth carbide silicon 8-òirleach, leithid tasgadh seòlta Wolfspeed de 14.55 billean dolar na SA airson leudachadh cinneasachadh silicon carbide, is e pàirt chudromach dheth a bhith a’ togail ionad saothrachaidh substrate SiC 8-òirleach, Gus dèanamh cinnteach à solar meatailt lom SiC 200 mm san àm ri teachd gu grunn chompanaidhean;Tha Domestic Tianyue Advanced agus Tianke Heda cuideachd air ainm a chuir ri aontaidhean fad-ùine le Infineon gus substrates carbide silicon 8-òirleach a thoirt seachad san àm ri teachd.
A’ tòiseachadh am-bliadhna, luathaichidh carbide silicon bho 6 òirleach gu 8 òirleach, tha Wolfspeed an dùil, ro 2024, gun tèid cosgais chip aonad de substrate 8 òirleach an taca ri cosgais chip aonad substrate 6 òirleach ann an 2022 a lughdachadh barrachd air 60%. , agus bidh an crìonadh cosgais a’ fosgladh margaidh an tagraidh tuilleadh, thuirt dàta rannsachaidh Ji Bond Consulting.Tha an roinn margaidh gnàthach de thoraidhean 8-òirleach nas lugha na 2%, agus tha dùil gum fàs roinn a’ mhargaidh gu timcheall air 15% ro 2026.
Gu dearbh, faodaidh an ìre crìonaidh ann am prìs substrate silicon carbide a bhith nas àirde na mac-meanmna mòran dhaoine, is e an tairgse margaidh gnàthach de substrate 6-òirleach 4000-5000 yuan / pìos, an taca ri toiseach na bliadhna air tuiteam gu mòr, is e dùil gun tuit e fo 4000 yuan an ath-bhliadhna, is fhiach a bhith mothachail gu bheil cuid de luchd-saothrachaidh gus a ’chiad mhargaidh fhaighinn, air a’ phrìs reic a lughdachadh chun loidhne cosgais gu h-ìosal, Dh’ fhosgail modail a ’chogaidh phrìsean, sa mhòr-chuid stèidhichte ann an substrate silicon carbide tha solar air a bhith an ìre mhath gu leòr anns an raon bholtachd ìosal, tha luchd-saothrachaidh dachaigheil agus cèin a’ leudachadh comas cinneasachaidh gu làidir, no leig leis an substrate silicon carbide cus solarachaidh a dhèanamh nas tràithe na bha dùil.
Ùine puist: Faoilleach 19-2024