La industria del carburo de silicio de mi país podría traer consigo beneficios épicos.

 
Desde que comenzó el año 2021, en el campo de la epitaxia del carburo de silicio, las empresas nacionales y extranjeras han dado una buena noticia tras otra.  
El 1 de marzo de 2021, Toyota Tsusho Co., Ltd. de Japón anunció oficialmente el desarrollo exitoso de una tecnología de nanocontrol de superficie: Dynamic AGE-ing. Esta tecnología puede reducir la BPD (dislocación del plano base) de sustratos de SiC de cualquier tamaño y proveedor a menos de 1.  
    Figura 1. Tecnología de envejecimiento dinámico de Toyota.  
Casualmente, el 3 de marzo de 2021, Hantian Tiancheng Electronic Technology (Xiamen) Co., Ltd. anunció que había logrado un avance significativo en el proceso clave de fabricación de la epitaxia de trinchera profunda de superunión de carburo de silicio.  
    imagen2 Procesos clave de fabricación para la epitaxia de trinchera profunda de superunión de carburo de silicio  
La epitaxia del carburo de silicio es una parte importante de la cadena de valor de la industria del carburo de silicio. Ahora que el desarrollo de la tecnología de epitaxia del carburo de silicio ha entrado en una fase acelerada, ¿qué impacto tendrá en todo el ecosistema de la epitaxia del carburo de silicio? Permítanme analizarlo paso a paso.  
           

Esto podría cambiar el patrón de la industria internacional de epitaxia de carburo de silicio.

   
La cadena de valor de la industria del carburo de silicio se divide principalmente en varias etapas clave, como la preparación de obleas, el crecimiento epitaxial, la fabricación de dispositivos, el empaquetado y las pruebas de módulos, y la aplicación en sistemas. Entre ellas, el crecimiento epitaxial constituye un eslabón fundamental entre el pasado y el futuro, desempeñando un papel crucial.  
    Figura 3. Cadena de valor de la industria del carburo de silicio.Debido a que los dispositivos actuales se implementan básicamente sobre la capa epitaxial, los requisitos de calidad para esta capa son muy altos. A medida que la resistencia a la tensión mejora, el espesor requerido de la capa epitaxial aumenta. Generalmente, cuando la tensión ronda los 600 V, el espesor requerido es de aproximadamente 6 micras; cuando la tensión se encuentra entre 1200 y 1700 V, alcanza las 10-15 micras. Si la tensión supera los 10 000 V, puede ser necesario un espesor de capa epitaxial superior a 100 micras. Conforme aumenta el espesor de la capa epitaxial, resulta cada vez más difícil controlar la uniformidad del espesor y la resistividad, así como la densidad de defectos.  
Actualmente, las tecnologías más utilizadas para la epitaxia del carburo de silicio incluyen la tecnología de flujo escalonado oblicuo y la tecnología TCS, entre otras.  
La denominada tecnología de flujo de escalones con corte biselado consiste en realizar un corte con un ángulo de desviación de aproximadamente 8° al cortar el sustrato de carburo de silicio. La superficie del sustrato cortada de esta manera produce una alta densidad de flujo de escalones, lo que facilita la epitaxia de carburo de silicio a nivel de oblea. Actualmente, la tecnología de flujo de escalones oblicuo está relativamente madura. Sin embargo, esta tecnología también presenta dos inconvenientes: primero, no puede bloquear las dislocaciones del plano basal; segundo, genera desperdicio de material del sustrato.  
Para superar las limitaciones de la tecnología de flujo por etapas, se intentó añadir fuentes de silicio con cloro a la cámara de reacción, desarrollando finalmente tecnologías como TCS mediante la mejora continua. Actualmente, la tecnología de epitaxia de carburo de silicio está altamente integrada con los equipos de epitaxia de carburo de silicio. En 2014, la empresa italiana LPE comercializó por primera vez TCS y otras tecnologías. En 2017, AIXTRON actualizó sus equipos e incorporó esta tecnología a sus equipos comerciales.  
Actualmente, el monopolio de los equipos epitaxiales de carburo de silicio recae principalmente en la empresa italiana LPE, la alemana AIXTRON y la japonesa Nuflare.  
    imagen4 Panorama global de la industria del carburo de silicio    
       

Figura 5. Análisis de los equipos de epitaxia de carburo de silicio existentes.

Se prevé que la tasa de crecimiento anual compuesta de los equipos epitaxiales de carburo de silicio supere el 50 % para el año 2023.        
      Figura 6. Perspectivas de mercado de los equipos de epitaxia de carburo de silicio.    
Con el auge de la tecnología emergente de epitaxia de carburo de silicio, esta industria multimillonaria podría dar paso a una nueva reorganización.  
             

Puede que impulse el desarrollo de la industria de materiales de sustrato de carburo de silicio de mi país.

 
El carburo de silicio es un representante típico de la tercera generación de materiales semiconductores. Según sus diferentes aplicaciones, se puede clasificar en carburo de silicio para joyería, carburo de silicio tipo N para dispositivos electrónicos de potencia y carburo de silicio semi-aislante para dispositivos de radiofrecuencia de potencia. Si bien el mercado de carburo de silicio para joyería y el semi-aislante han experimentado un rápido crecimiento en los últimos años, el carburo de silicio tipo N será el protagonista indiscutible del mercado futuro.  
En comparación con el carburo de silicio de grado joyería y el carburo de silicio semi-aislante, los materiales de carburo de silicio de tipo N exigen una mayor calidad cristalina. En este ámbito, aún existe una brecha considerable entre las empresas de sustratos de carburo de silicio de mi país y las empresas líderes internacionales como CREE.  
Si tecnologías como Dynamic AGE-ing, desarrollada por Toyota, se pueden aplicar a gran escala en mi país, la barrera de entrada para los materiales de sustrato de carburo de silicio tipo N se reducirá considerablemente. Según las estadísticas de la Rama de Materiales Semiconductores de la Asociación China de la Industria de Materiales Electrónicos, hemos puesto en marcha más de 30 proyectos de materiales de sustrato de carburo de silicio, con inversiones que superan los 30 millones de yuanes. Sin embargo, debido a problemas técnicos como defectos, la capacidad de producción de sustratos de carburo de silicio tipo N se ha retrasado. Si la tecnología epitaxial de carburo de silicio logra un avance clave, esto supondrá una gran oportunidad para las empresas chinas de materiales de sustrato de carburo de silicio.    
           

Puede impulsar la industria de dispositivos de carburo de silicio de mi país.

   
Aunque mi país ha invertido en más de 30 proyectos de sustratos de carburo de silicio, las obleas de carburo de silicio tipo N de 6 pulgadas, que son las de mayor demanda en el mercado, aún dependen en gran medida de las importaciones. El costo del sustrato y la epitaxia de carburo de silicio representa actualmente más del 50 % del costo total de los módulos de carburo de silicio. Si no se resuelve este problema, a la industria del carburo de silicio de mi país le resultará difícil ser competitiva frente a la de Estados Unidos.  
La unidad de investigación de mercado Yole señaló que el desarrollo de la industria de la electrónica de potencia de carburo de silicio tiene un gran potencial, y fabricantes como ROHM, Bombardier, Cree, SDK, STMicroelectronics, Infineon Technologies, Littelfuse, Ascatron y otros han invertido fuertemente. Yole predice que el tamaño del mercado de semiconductores de potencia de SiC alcanzará los 1.4 millones de dólares estadounidenses para 2023, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 28 % entre 2016 y 2023, y que la TCAC aumentará aún más hasta el 40 % entre 2020 y 2022.     

En definitiva, el futuro presenta amplias perspectivas, pero conviene seguir animando a los compañeros de la industria nacional del carburo de silicio a que continúen avanzando.

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