ל-SiC תכונות מצוינות כחומר מוליך למחצה, במיוחד עבור רכיבי הספק המשמשים בהמרת ובקרת הספק.בהשוואה להתקני סיליקון מסורתיים, הוא יכול להשיג התנגדות נמוכה במצב הפעלה, מיתוג במהירות גבוהה ותפעול בטמפרטורה גבוהה ובמתח גבוה, ולכן הוא פופולרי מאוד באספקת כוח, מכוניות, מסילות ברזל, ציוד תעשייתי וציוד אלקטרוניקה ביתי. למרות שניתן לייצר SiC לבסוף באמצעות סינתזה מלאכותית, הייצור ההמוני של רכיבי כוח SiC גרם בעבר לכאב ראש לחוקרים עקב עיבוד קשה ביותר.

※ מהו סיליקון קרביד (SiC)?

סיליקון קרביד הוא חומר מוליך למחצה מורכב המורכב מפחמן וסיליקון.סיליקון קרביד (SiC), גליום ניטריד (GaN), אלומיניום ניטריד (ALN), גליום תחמוצת (Ga2O3) וכו' נקראים יחד חומרי מוליכים למחצה בעלי פער פס רחב מכיוון שרוחב פער הפס גדול מ-2.2eV. הם נקראים גם חומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי בסין.

מבחינה חומרית, תעשיית המוליכים למחצה מחולקת ל:

חומרים אלמנטריים למחצה מהדור הראשון: כגון סיליקון (Si) וגרמניום (Ge);

חומרים מורכבים למחצה מהדור השני: כגון גליום ארסניד (GaAs), אינדיום פוספיד (InP) וכו';

הדור השלישי של חומרים בעלי פער אנרגיה רחב: כגון סיליקון קרביד (SiC), גליום ניטריד (GaN), אלומיניום ניטריד (ALN), גליום תחמוצת (Ga2O3) ועוד.

ביניהם, סיליקון קרביד וגליום ניטריד הם חומרי המוליכים למחצה בעלי הסיכויים המסחריים הבהירים ביותר כיום, וניתן לכנותם הדור החדש של "מסילת הזהב" בתעשיית המוליכים למחצה.

הפעם הראשונה בהיסטוריה התגלתה סיליקון קרביד הייתה בשנת 1891. האמריקאי אצ'סון גילה תרכובת פחמן בעת ​​אלקטרוליזה של יהלום. זו הייתה הסינתזה והגילוי הראשונים של סיליקון קרביד. לאחר מאה שנות חקירה, במיוחד עם כניסתה למאה ה-21, האנושות סוף סוף הבהירה את היתרונות והמאפיינים של סיליקון קרביד והשתמשה במאפיינים של סיליקון קרביד כדי לייצר מכשירים חדשים שונים. תעשיית הסיליקון קרביד התפתחה במהירות.

בהשוואה לחומרי סיליקון מסורתיים, פער הלהקה של סיליקון קרביד גדול פי 3 מזה של סיליקון; המוליכות התרמית גדולה פי 4-5 מזו של סיליקון; מתח הפירוק גדול פי 8 מזה של סיליקון; וקצב סחיפה של רווית האלקטרונים גדול פי 2 מזה של סיליקון.מאפיינים שונים הופכים סיליקון קרביד מתאים במיוחד לייצור התקנים בתדר גבוה והספק גבוה שיכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות, מתחים גבוהים וזרמים גבוהים.

נכון לעכשיו, קיימות כ-200 צורות מבנה גבישיות ידועות של סיליקון קרביד, כולל מבנה גבישי ספלריט α קובי צפוף (2H, 4H, 6H, 15R) ומבנה גבישי וורציט β משושה צפוף (3C-SiC).

ביניהם, ניתן להשתמש במבנה גבישי β (3C-SiC) לייצור התקנים בתדר גבוה ומצעים לחומרי שכבה דקה אחרים, כגון גידול שכבות אפיטקסיאליות של גליום ניטריד וייצור התקנים בתדר רדיו מיקרוגל של גליום ניטריד מבוססי סיליקון קרביד. ניתן להשתמש בצורת גביש α 4H לייצור התקנים בעלי הספק גבוה; 6H הוא היציב ביותר וניתן להשתמש בו לייצור התקנים אופטואלקטרוניים.

※ יתרונות ביצועים של סיליקון קרביד

אם נספור רק שבבי סיליקון קרביד, מבחינת מוליכים למחצה להספק, לסיליקון קרביד יתרונות שאין שני להם על פני שבבי הספק מסורתיים מבוססי סיליקון: סיליקון קרביד יכול לעמוד בזרם ומתח גבוהים יותר, מהירות מיתוג גבוהה יותר, אובדן אנרגיה קטן יותר, ועמיד יותר בטמפרטורות גבוהות. לכן, מודולי הספק העשויים מסיליקון קרביד יכולים להפחית בהתאם את רכיבי הקבלים, המשרנים, הסלילים ורכיבי פיזור החום, מה שהופך את מודול התקן ההספק כולו לקל יותר, חוסך באנרגיה ועם הספק פלט חזק יותר. זה גם משפר את האמינות. היתרונות ברורים מאוד. הסיכום הספציפי הוא כדלקמן:

1. עכבה נמוכה יותר מביאה לעיצוב מוצר קטן יותר ויעילות גבוהה יותר;

2. מתאים לתדר גבוה יותר ומהירות מיתוג מהירה יותר;

3. מאפיינים מצוינים בטמפרטורה גבוהה, מסוגלים לעבוד בטמפרטורות גבוהות יותר.

※ מדוע סיליקון קרביד כל כך יקר?

כולם יודעים שלסיליקון קרביד יש סיכויים עסקיים עצומים בעתיד, אבל כל מי שיצטרף לתעשייה הזו ייתקל בבעיה הראשונה והמעשית ביותר, מה לעשות עם החומר?

לפחות מחצית מהסיבה לסביבה העסקית הבוגרת במיוחד של תעשיות מסורתיות מבוססות סיליקון היא שחומרי סיליקון קלים יחסית להשגה.טכנולוגיית ההכנה הבוגרת והיעילה של חומרי סיליקון הופכת את חומרי הסיליקון כיום לזולים מאוד. נכון לעכשיו, פרוסת סיליקון מלוטשת בגודל 6 אינץ' עולה רק 150 יואן, פרוסת 8 אינץ' עולה 300 יואן, ופרוסת 12 אינץ' עולה כ-850 יואן.

רק כאשר חומרי הגלם יהיו זולים מספיק, ניתן יהיה להרחיב את היקף התעשייה!

כיום, באמצעות שיטת צ'וכרלסקי, ניתן לגדל מוט גביש יחיד מסיליקון באורך של כ-2-3 מטרים תוך 72 שעות, ומוט גביש יחיד אחד יכול לחתוך אלפי פרוסות סיליקון בו זמנית.

האם אתה יודע כמה עבה ניתן לגדל גביש יחיד מסיליקון קרביד ב-72 שעות? פחות מכמה סנטימטרים! ! !

נכון לעכשיו, השיטה המהירה ביותר לגידול גבישים בודדים מסיליקון קרביד היא בעלת קצב גדילה של כ-0.1 מ"מ/שעה עד 0.2 מ"מ/שעה, כך שעובי הגביש הוא רק 7.2 מ"מ ~ 14.4 מ"מ ב-72 שעות.

אז אתם יכולים לתאר לעצמכם כמה יקרות יכולות להיות פרוסות סיליקון קרביד בודדות המיוצרות. נכון לעכשיו, מחירן של מצעים בגודל 4 אינץ' מסיליקון קרביד נע סביב 2,000-3,000 יואן, וסובסטרטים בגודל 6 אינץ' הגיעו לרמה של 6,000-8,000 יואן. פרוסות אפיטקסיאליות עולות לפחות יותר ממחירן של X2, והן עדיין במחירים סבירים ואינן במלאי.

כחברת הסיליקון קרביד המובילה בעולם, קרי מארצות הברית מחזיקה כמעט ומונופול על יותר מ-70% מכושר הייצור. לכן, יצרנים מקומיים וזרים חתמו על חוזים ארוכי טווח עם קרי כדי לשמר את כושר הייצור.

שוק סיליקון קרביד

טרנזיסטורי MOSFET מסיליקון קרביד ודיודות סיליקון קרביד משמשים ביישומים סולאריים, UPS, תעשייה, רכב ויישומים אחרים:התמקד בעיקר בממירים לאגירת אנרגיה פוטו-וולטאית, ספקי כוח UPS עבור שרתי מרכזי נתונים, עמדות טעינה של רשת חכמה ותחומים אחרים הדורשים יעילות המרה גבוהה. עם זאת, עם התפתחות כלי רכב חשמליים והיברידיים (xEV) בשנים האחרונות, גם SiC צץ במהירות בתחום חדש זה. תעשיות הקרינה כוללות אנרגיה (PV, טעינת רכבים חשמליים, רשת חכמה וכו'), כלי רכב (OBC, ממיר), תשתיות (שרתים) וכו'.

לסיכום, בעתיד הקרוב, אנו יכולים לחזות כי לסיליקון קרביד תהיה השפעה מהפכנית על תעשיית האלקטרוניקה להספק!

הצהרת אחריות: מאמר זה פורסם מחדש מתוך "Today's Semiconductor", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת מחבר ההדפסה המחודשת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן