Који су изазови у производњи СиЦ-а?

СиЦ се у великој мери користи у електричним возилима (ЕВс) за вучне инверторе и пуњача на броду, као и у инфраструктурним апликацијама као што су ДЦ брзи пуњачи, соларни инвертори, системи за складиштење енергије и непрекидна напајања (УПС). Упркос томе што се користио у масовној производњи више од једног века — у почетку као абразивни материјал — СиЦ је такође показао изузетне перформансе у апликацијама високог напона и велике снаге.

Из перспективе физичких својстава,силицијум карбидапоказује високу топлотну проводљивост, велику брзину дрифта засићених електрона и велико електрично поље пробоја (као што је приказано на слици 1). Као резултат, системи на бази силицијум карбида могу значајно смањити губитке енергије и постићи веће брзине пребацивања током рада. У поређењу са традиционалним силицијумским МОСФЕТ и ИГБТ уређајима, силицијум карбид може да пружи ове предности у мањим величинама, нудећи већу ефикасност и супериорне перформансе.

Слика 1: Карактеристике силицијумских и широкопојасних материјала

Рад силицијум карбида може премашити границе одсилицијум, са радним фреквенцијама већим од оних код силицијумских ИГБТ, а такође може значајно повећати густину снаге.

Слика 2: СиЦ наспрам Си

Шта Оппортунитиес радиСилицон ЦарбидеПресент?

За произвођаче, силицијум карбид се перципира као значајна конкурентска предност. Не само да пружа могућности за изградњу енергетски ефикасних система, већ и ефикасно смањује укупну величину, тежину и цену ових система. То је зато што су системи који користе силицијум карбид генерално енергетски ефикаснији, компактнији и издржљивији у поређењу са системима заснованим на силицијуму, што омогућава дизајнерима да смање трошкове смањењем величине пасивних компоненти. Прецизније, због ниже производње топлоте СиЦ уређаја, радна температура се може одржавати испод оне у традиционалним решењима, као што је приказано на слици 3. Ово побољшава ефикасност система, а истовремено повећава поузданост и продужава животни век опреме.

Слика 3: Предности примене силицијум карбида

У фази пројектовања и производње, усвајање нових технологија везивања чипова, као што је синтеровање, може олакшати ефикасније одвођење топлоте и обезбедити поузданост везе. У поређењу са силицијумским уређајима, СиЦ уређаји могу да раде на вишим напонима и нуде веће брзине пребацивања. Ове предности омогућавају дизајнерима да поново размисле како да оптимизују функционалност на нивоу система уз повећање конкурентности трошкова. Тренутно, многи уређаји високих перформанси користе СиЦ технологију, укључујући диоде од силицијум карбида, МОСФЕТ-ове и модуле.

У поређењу са силицијумским материјалима, супериорне перформансе СиЦ-а отварају огромне изгледе за нове апликације. СиЦ уређаји су типично дизајнирани за напоне не мање од 650В, а посебно изнад 1200В, СиЦ постаје пожељан избор за многе апликације. Очекује се да ће апликације као што су соларни инвертори, станице за пуњење електричних возила и индустријска конверзија наизменичне струје у једносмерну поступно прећи на СиЦ технологију. Друга област примене су полупроводнички трансформатори, где ће постојећи бакарни и магнетни трансформатори постепено бити замењени СиЦ технологијом, нудећи већу ефикасност и поузданост у преносу и конверзији енергије.

Шта производи изазови у производњиСилицон ЦарбидеФаце?

Иако силицијум карбид има огроман тржишни потенцијал, његов производни процес се такође суочава са неколико изазова. У почетку се мора обезбедити чистоћа сировина — односно СиЦ гранула или праха. Након тога, производња високо конзистентних СиЦ ингота (као што је приказано на слици 4) захтева акумулирање искуства у свакој следећој фази обраде како би се осигурала поузданост коначног производа (као што је приказано на слици 5).

Јединствени изазов СиЦ-а је то што не поседује течну фазу, што значи да се не може узгајати традиционалним методама топљења. Раст кристала се мора одвијати под прецизно контролисаним притисцима, чинећи производњу СиЦ сложенијом од силицијума. Ако се стабилност одржава у окружењима са високом температуром и ниским притиском, СиЦ ће се директно разложити у гасовите супстанце без проласка кроз течну фазу.

Због ове карактеристике, раст кристала СиЦ обично користи технике сублимације или физичког транспорта паре (ПВТ). У овом процесу, СиЦ прах се ставља у лончић унутар пећи и загрева до високих температура (преко 2200°Ц). Како СиЦ сублимира, кристалише на кристалу семена да би се формирао кристал. Кључни део методе раста ПВТ-а је семенски кристал, чији је пречник сличан пречнику ингота. Приметно је да је стопа раста ПВТ процеса веома спора, отприлике 0,1 до 0,5 милиметара на сат.

Слика 4: Силицијум карбид прах, инготи и облатне

Због екстремне тврдоће СиЦ у поређењу са силицијумом,ваферпроцес производње је такође сложенији. СиЦ је изузетно чврст материјал, што га чини изазовним за сечење чак и дијамантским тестерама, тврдоћа која га издваја од многих других полупроводничких материјала. Иако тренутно постоји неколико метода за резање ингота у плочице, ове методе могу потенцијално да уведу дефекте у монокристал, утичући на коначни квалитет материјала.

Слика 5: Процес производње силицијум карбида од сировина до финалних производа

Штавише, велика производња СиЦ такође наилази на изазове. СиЦ инхерентно има више дефеката у поређењу са силицијумом. Његов процес допинга је веома сложен, а производња великих СиЦ плочица са малим дефектима подразумева веће трошкове производње и обраде. Стога је успостављање ефикасног и ригорозног процеса развоја од самог почетка кључно да би се обезбедила доследна производња висококвалитетних производа.

Слика 6: Изазови – плочице и дефекти од силицијум карбида

Ми у Семицорек-у смо специјализовани заГрафит обложен СиЦ/ТаЦрешења која се примењују у производњи СиЦ полупроводника, ако имате било каква питања или су вам потребни додатни детаљи, не оклевајте да нас контактирате.

Контакт телефон: +86-13567891907

Емаил: салес@семицорек.цом