הם קטנים, חזקים ויעילים ביותר: מוליכים למחצה העשויים מסיליקון קרביד יכולים לעזור לקחת את האלקטרוניקה של הספק בסוללות ובחיישנים לשלב הבא - לתרום תרומה משמעותית לפריצות דרך בתחום כלי הרכב החשמליים ולתמוך בדיגיטציה של התעשייה.  
   
 

מוליכים למחצה העשויים מסיליקון קרביד (SiC) מעבדים חשמל בצורה יעילה יותר מאשר מוליכים למחצה מסורתיים בכמה יישומים חשובים. לכן, טכנולוגיה חדשה זו מעניינת במיוחד יצרני רכבים חשמליים: הודות לשימוש במוליכים למחצה SiC, בקרת סוללה משופרת מסייעת לחסוך באנרגיה, ובכך מגדילה משמעותית את חיי השירות של כלי רכב חשמליים. מוליכים למחצה מבוססי SiC מאפשרים גם טעינה מהירה יותר. כיום, כבר ישנם מוליכים למחצה רבים בכל מכונית חשמלית. בעתיד, התקני המרה של SiC בפרט יופיעו בשל יתרונותיהם במהירות מיתוג, אובדן חום וגודל קומפקטי. חברות אחרות, כגון ספקי רשתות סלולריות, יצרני סמארטפונים ותעשיית האוטומציה, תלו גם הן תקוות גדולות במיקרו-שבבים הללו.
 

יתרונות ויישומים של מוליכים למחצה SiC    
   

10 פעמים

בהשוואה למוליכים למחצה סיליקון מסורתיים, מוליכים למחצה אלקטרוניים להספק מסיליקון (SiC) ניתנים ליייצור מחומרים קטנים בהרבה. זה אפשרי מכיוון שיש להם רוחב פס גדול יותר, המאפשר להם להמיר אנרגיה חשמלית עם פחות אובדן חום. מוליכים למחצה סיליקון חייבים להיות גדולים בהרבה כדי להשיג את אותם ביצועים.

 
 

הפחתה עד 50%

אובדן חום מתרחש במוליכים למחצה מסיליקון (SiC) בהשוואה למוליכים למחצה קונבנציונליים העשויים מסיליקון. לכן, תחום יישום חשוב עבור מוליכים למחצה מסיליקון הוא אלקטרוניקת הספק, כלומר, המרת אנרגיה חשמלית לצורה שמישה על ידי מכשירים. עבור מחשב נייד, למשל, המוליך למחצה מוסתר בשנאי של המטען. עד כה, מוליכים למחצה מסיליקון שימשו בעיקר למטרה זו, אך הם פולטים כמויות גדולות של אנרגיה כחום. באמצעות מוליכים למחצה מסיליקון קרביד, אובדן החום מצטמצם משמעותית ויותר אנרגיה זמינה לטעינה.  
 
 
  300-500％  

טרנזיסטורי SiC יכולים גם להגביר את תדירות המיתוג בהשוואה לטרנזיסטורי סיליקון. זוהי סיבה נוספת מדוע ניתן להשתמש במוליכים למחצה SiC ליצירת רכיבים בגדלים קטנים משמעותית.  
 
 
 

10% ל 15%

מוליכים למחצה מסיליקון סיבי פחמן (SiC) יכולים לאפשר טווח נסיעה גדול יותר עבור כלי רכב חשמליים משום שהם יכולים להמיר אנרגיה בצורה יעילה יותר. כתוצאה מכך, יצרניות רכב יכולות להתקין סוללות קטנות יותר ברכביהן החשמליים. זהו יתרון לשני היצרנים ויכול להביא מומנטום לתעשייה.

 
 

מתאים לטכנולוגיית 5G מודרנית

מוליכים למחצה מ-SiC גם הם אידיאליים. רשתות אולטרה-מהירות ידרשו כמויות אדירות של חשמל וביצועים, במיוחד מרכיבי תשתית כמו תחנות שידור. כדי לגרום לטלפונים חכמים להיטען מהר יותר, יצרנים עשויים להשתמש במוליכים למחצה מ-SiC בעתיד. בנוסף, המוליכים למחצה החדשים אידיאליים עבור מטענים אלחוטיים ושרתי מרכזי נתונים.  
 
 

אפשרויות אינסופיות

מוליכים למחצה SiC סוללים את הדרך לדיגיטציה של תהליכים תעשייתיים. לדוגמה, תהליכים הדורשים מהירויות גבוהות במיוחד מאלקטרוניקה של הספק יכולים לקבל תמיכה טובה יותר באמצעות מערכות חיישנים מהירות יותר. השימוש במכשירים ניידים הנשלטים על ידי 5G המבוססים על מוליכים למחצה SiC מציע גם פוטנציאל גדול לאופטימיזציה נוספת של Industry 4.0.

 

412 $ מיליארד

מחזור המכירות של כלל תעשיית המוליכים למחצה בשנה שעברה. מוליכים למחצה SiC נותרו מוצר נישה, עם מכירות של כ-500 מיליון דולר. עם זאת, מומחים בתעשייה צופים כי כלי רכב חשמליים יגרמו לצמיחה מהירה של המכירות, ב-10% עד 25% מדי שנה בין 2020 ל-2022, ובמעל 40% עד 2023.  
 
בעיקרון, כל המוליכים למחצה עשויים מגבישים, העשויים מאבקה (כגון סיליקון או סיליקון קרביד) בטמפרטורות גבוהות מאוד. לאחר מכן הגבישים נחתכים לפרוסות דקות הנקראות ופלים. ניתן להטמיע מעגלים אלקטרוניים מורכבים מאוד על גבי ופלים, ובסופו של דבר ליצור התקנים מיקרואלקטרוניים.  ייצור חומרי מוליכים למחצה חדשים של SiC  
  יותר מ 50 שנים  
מחקרים רבים נעשו על ייצור מוליכים למחצה מסיליקון קרביד ועל גידול גבישי סיליקון קרביד, וגידול גבישי סיליקון קרביד משתמש בעיקר בתהליך הובלת אדים פיזיקלית (PVT). גבישי סיליקון קרביד קטנים מיוצרים בטמפרטורות גבוהות ובלחצים נמוכים. החלקיקים עוברים דרך גז הנשא לגביש הזרעים הקר יותר, שם מתרחשת התגבשות עקב רוויה יתר.

 

מעלות צלזיוס 2400

זה הכרחי לתהליך הצמיחה של חומר גבישי יחיד מסיליקון קרביד. לעומת זאת, גבישי סיליקון קונבנציונליים דורשים טמפרטורות של כ-1,500 מעלות בלבד.

 

10 לימי 14

הוא הזמן הנדרש לגידול גבישי סיליקון קרביד בכבשן. זה, יחד עם צריכת אנרגיה גבוהה משמעותית, היא אחת הסיבות לכך שהם יקרים יותר מגבישי סיליקון רגילים, שניתן לגדלם תוך יומיים.

 

150mm קוטר

הוא בגודל של פרוסות סיליקון קרביד מודרניות. בקרוב, פרוסות SiC בקוטר של 200 מ"מ ייוצרו בקנה מידה תעשייתי. בשלב זה, גודלן יגיע לסטנדרטים של התעשייה "המסורתית" מבוססת סיליקון, ובכך תושג פריצת דרך במוצרים אלקטרוניים מבוססי SiC.